DE112020000236T5 - Mehrrollenentsperrung einer datenspeicherungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Hierin offenbart ist eine Datenspeicherungsvorrichtung, die einen Datenpfad, eine Zugangssteuerung und einen Datenspeicher aufweist. Der Datenpfad weist einen Datenanschluss auf, der dazu eingerichtet ist, Daten zwischen einem Host-Computersystem und der Datenspeicherungsvorrichtung zu übertragen; ein nichtflüchtiges Speicherungsmedium, das dazu eingerichtet ist, verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten zu speichern; und eine Kryptografiemaschine, die zwischen den Datenanschluss und das Speicherungsmedium geschaltet ist und dazu eingerichtet ist, einen kryptografischen Schlüssel zu verwenden, um die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speicherungsmedium gespeichert sind, als Antwort auf eine Anforderung von dem Host-Computersystem zu entschlüsseln. Die Zugangssteuerung ist dazu eingerichtet, mehrere Einträge, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf dem Datenspeicher zu speichern. Die mehreren Einträge weisen Autorisierungsdaten auf, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft eine Datenspeicherungsvorrichtung, die gesperrt und entsperrt werden kann.
  • HINTERGRUND
  • Die Verschlüsselung von Daten ermöglicht eine relativ sichere Speicherung in Datenspeicherungsvorrichtungen, wie Blockdatenspeicherungsvorrichtungen, die über ein Universal Serial Bus-Kabel, USB-Kabel, verbunden werden können. Die Benutzererfahrung ist jedoch oft enttäuschend, da die Einrichtung von Passwörtern, Schlüsseln und dergleichen für technisch nicht versierte Benutzer umständlich und kompliziert ist. Bei Verwendung einer Verschlüsselung werden die Schlüssel und Passwörter zu oft unsicher gespeichert. Infolgedessen lassen viele Benutzer bestehende Verschlüsselungstechnologien effektiv ungenutzt, was zu exponierten vertraulichen Daten führt.
  • Weiterhin ist die Verwaltung von Datenspeicherungsvorrichtungen effizienter und sicherer, wenn mehrere Rollen definiert sind, wie Benutzerrollen mit eingeschränktem Zugang und Verwaltungsrollen mit vollem Zugang. Gängige Lösungen, die in Betriebssystemen verwendet werden, wie Zugangskontrolllisten, die auf Anmeldeinformationen basieren, sind jedoch für Datenspeicherungsvorrichtungen, die zwischen verschiedenen Host-Computersystemen bewegt werden, unpraktikabel. Es wäre wünschenswert, mehrere Rollen in der Datenspeicherungsvorrichtung intern zu definieren, ohne ein externes Betriebssystem und Zugangssteuerungslisten zu verwenden.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Diese Offenbarung stellt eine Datenspeicherungsvorrichtung bereit, welche die Definition von mehreren Rollen zum Entsperren und Einrichten der Datenspeicherungsvorrichtung basierend auf kryptografischen Schlüsseln ermöglicht, die auf der Datenspeicherungsvorrichtung gespeichert sind. Die kryptografischen Schlüssel unterscheiden sich zwischen autorisierten Vorrichtungen und Managervorrichtungen. Der kryptografische Schlüssel („Benutzerschlüssel“), der als Reaktion auf eine Verbindung von einer autorisierten Vorrichtung bereitgestellt wird, ermöglicht eine Entschlüsselung von Benutzerinhaltsdaten, die auf der Datenspeicherungsvorrichtung gespeichert sind, ermöglicht jedoch kein Lesen von Einrichtungsdaten von anderen Vorrichtungen. Der kryptografische Schlüssel („Managerschlüssel“), der als Reaktion auf eine Verbindung von einer Managervorrichtung bereitgestellt wird, ermöglicht eine Entschlüsselung von Benutzerinhaltsdaten, die auf der Datenspeicherungsvorrichtung gespeichert sind, und ermöglicht ein Lesen der Einrichtungsdaten.
  • Hierin offenbart ist eine Datenspeicherungsvorrichtung, die einen Datenpfad, eine Zugangssteuerung und einen Datenspeicher aufweist. Der Datenpfad weist einen Datenanschluss auf, der dazu eingerichtet ist, Daten zwischen einem Host-Computersystem und der Datenspeicherungsvorrichtung zu übertragen; ein nichtflüchtiges Speicherungsmedium, das dazu eingerichtet ist, verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten zu speichern; und eine Kryptografiemaschine, die zwischen den Datenanschluss und das Speicherungsmedium geschaltet ist und dazu eingerichtet ist, einen kryptografischen Schlüssel zu verwenden, um die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speicherungsmedium gespeichert sind, als Antwort auf eine Anforderung von dem Host-Computersystem zu entschlüsseln. Die Zugangssteuerung ist dazu eingerichtet, mehrere Einträge, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf dem Datenspeicher zu speichern. Die mehreren Einträge weisen Autorisierungsdaten auf, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen.
  • In einigen Ausführungsformen ermöglicht der Benutzerzugang eine Entschlüsselung der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten; und schränkt ein Lesen von Autorisierungsdaten ein, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind.
  • In einigen Ausführungsformen ermöglicht der Managerschlüssel eine Entschlüsselung der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten; und ermöglicht ein Lesen von Autorisierungsdaten, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind.
  • In einigen Ausführungsform weist jeder Eintrag Autorisierungsdaten auf, die einen Benutzerschlüssel angeben, um Benutzerzugang bereitzustellen, oder einen Managerschlüssel angeben, um Managerzugang bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen weist jeder Eintrag ein Schlüsselfeld auf, das die Autorisierungsdaten speichert, die nur einen von dem Benutzerschlüssel und dem Managerschlüssel angeben.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Benutzerschlüssel durch eine Einwegfunktion von dem Managerschlüssel ableitbar.
  • In einigen Ausführungsformen ermöglicht der Managerschlüssel ein Lesen von Autorisierungsdaten, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind; und der Benutzerschlüssel, der von dem Managerschlüssel ableitbar ist, ermöglicht eine Entschlüsselung der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Benutzerschlüssel für mehrere Einträge identisch, die Benutzerzugang bereitstellen.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Managerschlüssel für mehrere Einträge identisch, die Managerzugang bereitstellen.
  • In einigen Ausführungsformen sind die Autorisierungsdaten von jedem der mehreren Einträge basierend auf einem privaten Schlüssel verschlüsselt, der auf einer der mehreren registrierten Vorrichtungen gespeichert ist, die diesem Eintrag zugeordnet sind.
  • In einigen Ausführungsformen ist der private Schlüssel für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen unterschiedlich.
  • In einigen Ausführungsform weist jeder Eintrag, der Benutzerzugang bereitstellt, verschlüsselte Metadaten auf, die durch einen Metadatenverschlüsselungsschlüssel verschlüsselt sind; basiert der Metadatenverschlüsselungsschlüssel auf dem geheimen Schlüssel, der auf jeder der mehreren registrierten Vorrichtungen gespeichert ist, und für jeden Eintrag unterschiedlich ist; und ist der Metadatenverschlüsselungsschlüssel in jenem Eintrag gespeichert, der basierend auf dem Managerschlüssel verschlüsselt ist, um Zugang auf die Metadaten als Reaktion auf ein Erhalten des Managerschlüssels bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung weiterhin dazu eingerichtet, eine Abfrage für eine der mehreren registrierten Vorrichtungen zu erzeugen; die Abfrage über einen Kommunikationskanal, der sich von dem Datenpfad unterscheidet, an die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen zu senden; eine Antwort auf die Abfrage von der einen der mehreren registrierten autorisierten Vorrichtungen über den Kommunikationskanal zu empfangen; und die Autorisierungsdaten mindestens teilweise basierend auf der Antwort zu entschlüsseln, um einen Zugangsschlüssel zu erhalten, der einer von einem Managerschlüssel, der Managerzugang bereitstellt, und einem Benutzerschlüssel ist, der Benutzerzugang bereitstellt.
  • In einigen Ausführungsformen basiert die Abfrage auf den Autorisierungsdaten.
  • In einigen Ausführungsformen basiert die Abfrage auf einem öffentlichen Schlüssel der einen der mehreren registrierten Vorrichtungen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung dazu eingerichtet, die kryptografischen Schlüssel zu verschlüsseln, um die Autorisierungsdaten zu erzeugen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung weiterhin dazu eingerichtet, die folgenden Schritte für jeden der mehreren Einträge durchzuführen: Erzeugen eines ephemeren privaten Schlüssels und eines entsprechenden ephemeren öffentlichen Schlüssels; Verschlüsseln des kryptografischen Schlüssels basierend auf dem ephemeren privaten Schlüssel und einem öffentlichen Entsperrschlüssel, der einem privaten Entsperrschlüssel entspricht, der auf der jeweiligen registrierten Vorrichtung gespeichert ist; Verwerfen des ephemeren privaten Schlüssels; und Speichern des flüchtigen öffentlichen Schlüssels und des öffentlichen Entsperrschlüssels.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Datenspeicherungsvorrichtung dazu eingerichtet, sich bei dem Host-Computer als eine Blockdatenspeicherungsvorrichtung zu registrieren.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Zugang zu einer Datenspeicherungsvorrichtung offenbart, die einen Datenspeicher aufweist. Das Verfahren weist ein Speichern von mehreren Einträgen, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf dem Datenspeicher auf, wobei die mehreren Einträge Autorisierungsdaten aufweisen, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen; Verbinden mit einer der mehreren registrierten Vorrichtungen; Auswählen eines der mehreren Einträge, welcher der verbundenen registrierten Vorrichtung zugeordnet ist; und Ermöglichen einer Verwendung von einem der kryptografischen Schlüssel des ausgewählten der mehreren Einträge, um Benutzerzugang oder Managerzugang für die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitzustellen.
  • Es ist auch eine Datenspeicherungsvorrichtung offenbart, die Mittel zum Speichern von mehreren Einträgen, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf einem Datenspeicher, wobei die mehreren Einträge Autorisierungsdaten aufweisen, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen; Mittel zum Verbinden mit einer der mehreren registrierten Vorrichtungen; Mittel zum Auswählen von einem der mehreren Einträge, welcher der verbundenen registrierten Vorrichtung zugeordnet ist; und Mittel zum Ermöglichen einer Verwendung eines der kryptografischen Schlüssel des ausgewählten der mehreren Einträge aufweist, um Benutzerzugang oder Managerzugang für die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitzustellen.
  • Figurenliste
  • Ein nicht einschränkendes Beispiel wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
    • 1 veranschaulicht eine Datenspeicherungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 veranschaulicht einen Abschnitt des Konfigurationsspeichers der Datenspeicherungsvorrichtung aus 1 gemäß einer Ausführungsform.
    • 3 veranschaulicht einen Steuerungsablauf zwischen der autorisierten Vorrichtung und der Zugangssteuerung aus 1 gemäß einer Ausführungsform.
    • 4 veranschaulicht ein Zertifikat, das von der Datenspeicherungsvorrichtung ausgegeben und gemäß einer Ausführungsform von der autorisierten Vorrichtung an die Datenspeicherungsvorrichtung gesendet wird, um die Datenspeicherungsvorrichtung zu entsperren.
    • 5 veranschaulicht ein Verfahren zum Bereitstellen von Zugang auf eine Datenspeicherungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 veranschaulicht eine Datenspeicherungsvorrichtung (DSD) 100, die einen Datenpfad 101 und eine Zugangssteuerung 102 gemäß einer Ausführungsform aufweist. Der Datenpfad 101 weist einen drahtgebundenen Datenanschluss 103 auf, der in 1 durch eine USB-Brücke bereitgestellt wird, zur Übertragung von Daten zwischen einem Host-Computersystem 104 und der DSD 100. In anderen Ausführungsformen weist der Datenpfad 101 einen drahtlosen Datenanschluss (nicht gezeigt) zur drahtlosen Übertragung von Daten zwischen dem Host-Computersystem 104 und der DSD 100 auf. Die DSD 100 registriert sich bei dem Host-Computersystem 104 als eine Massendatenspeicherungsvorrichtung, die für das Betriebssystem die Funktionalität des Host-Computersystems 104 eines Blockdatenspeicherungsvorichtung bereitstellt. Die DSD 100 weist weiterhin ein nicht-transitorisches Speicherungsmedium 105 zum Speichern verschlüsselter Benutzerinhaltsdaten auf, wobei angemerkt wird, dass die Benutzerinhaltsdaten die Daten sind, die ein Benutzer in der Regel in einer DSD speichern möchte, wie Dateien, einschließlich Bilddateien, Dokumenten, Videodateien usw. Das Speicherungsmedium kann ein Solid-State-Laufwerk (SSD), ein Festplattenlaufwerk (HDD) mit einer rotierenden Magnetplatte oder ein anderes nichtflüchtiges Speicherungsmedium sein. Weiterhin kann das Speicherungsmedium eine Blockdatenspeicherungsvorrichtung sein, was bedeutet, dass die Benutzerinhaltsdaten blockweise auf das Speicherungsmedium 105 geschrieben und blockweise aus dem Speicherungsmedium 105 gelesen werden.
  • Befehlssatz
  • In einem Beispiel weist das Speicherungsmedium 105 eine Kryptografiemaschine 106 in Form einer dedizierten und/oder programmierbaren integrierten Schaltung auf, die in dem Speicherungsmedium 105 zu speichernde Daten verschlüsselt und aus dem Speicherungsmedium 105 auszulesende Daten entschlüsselt. In solchen Beispielen kann das Speicherungsmedium einen Small Computer System Interface-Befehlssatz (SCSI-Befehlssatz) oder Advanced Technology Attachment-Befehlssatz (ATA-Befehlssatz) gemäß der Opal-Spezifikation durch die Trusted Computing Group (TCG) bereitstellen.
  • Programmcode, der in der Kryptografiemaschine 106 gespeichert ist, ermöglicht es der Kryptografiemaschine 106, vom Host-Computersystem 104 empfangene Befehle zu empfangen, zu interpretieren und auszuführen. Zum Beispiel kann die Kryptografiemaschine 106 dazu eingerichtet sein, den Standard-ATA-Befehlssatz oder seriellen ATA-Befehlssatz (SATA-Befehlssatz) und/oder ATA-Paketschnittstellen-Befehlssatz (ATAPI-Befehlssatz) zu implementieren, der vom Technischen Ausschuss T13 erhältlich ist, wobei darauf hingewiesen wird, dass identische Funktionalitäten innerhalb von TCG Opal, SCSI und anderen proprietären Architekturen implementiert werden können. Der Befehlssatz weist einen Sektorlese-Befehl, READ SECTORS-Befehl, mit einem Befehlseingang des Sektorzählers und des Startsektors auf (es ist anzumerken, dass „Sektor“ hier synonym mit „Block“ verwendet wird). Dementsprechend liegt ein entsprechender Schreibbefehl vor. Es sei angemerkt, dass ein Datenspeicherungsvorrichtungstreiber in dem Host-Computersystem 104 installiert ist. Der Datenspeicherungsvorrichtungstreiber (nicht gezeigt) verwendet den Befehlssatz, um dem Betriebssystem hochentwickelte Dienste bereitzustellen, wie Dateilesefunktionalitäten. In manchen Beispielen ist der Datenspeicherungsvorrichtungstreiber ein generischer Treiber, der als Teil des Betriebssystems ohne Unterstützung für vorrichtungsspezifische Verschlüsselungsbefehle geliefert wird, da die Verschlüsselungsfunktionalität vor dem Host-Computersystem 104 verborgen ist und intern innerhalb des DSD 100 gehandhabt wird, wie nachstehend beschrieben. Dies bedeutet, dass keine zusätzlichen Treiber installiert werden müssen, um die hierin offenbarte volle Funktionalität zu nutzen.
  • Der Befehlssatz, der von der Kryptografiemaschine 106 an den Datenanschluss 103 bereitgestellt wird (aber nicht an das Host-Computersystem 104 weitergeleitet wird), kann einen Befehlssatz aus dem ATA-SECURITY-Merkmalssatz einschließen. Insbesondere kann der Befehlssatz das SECURITY SET PASSWORD oder einen entsprechenden Befehl von TCG Opal einschließen, um ein Passwort zum Lesen und Schreiben von Benutzerinhaltsdaten auf das Speicherungsmedium 105 einzustellen.
  • In diesem Sinne ist die Kryptografiemaschine 106 zwischen den Datenanschluss 103 und das Speicherungsmedium 105 geschaltet und dazu eingerichtet, mittels eines kryptografischen Schlüssels in dem Speicherungsmedium 105 zu speichernde Benutzerinhaltsdaten zu verschlüsseln und die in dem Speicherungsmedium 105 gespeicherten verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten als Antwort auf eine Anforderung des Host-Computersystems 104 zu entschlüsseln. In einigen Beispielen wird der ATA SECURITY-Merkmalssatz nur vom Datenanschluss 103 und nicht vom Host 104 verwendet. Das heißt, die Zugangssteuerung 102 stellt den notwendigen Eingang für den Datenanschluss 103 bereit, um die ATA SECURITY-Befehle an die Kryptografiemaschine 106 auszugeben. Beispielsweise kann die Zugangssteuerung 102 dem Datenanschluss 103 einen Schlüssel bereitstellen, den der Datenanschluss 103 dann über den SECURITY SET PASSWORD-Befehl an die Kryptografiemaschine 106 weiterleitet. Die Schnittstelle zwischen der Zugangssteuerung 102 und dem Datenanschluss 103 kann ein Inter-Integrated Circuit, I2C, -Bus sein, was insbesondere in den Fällen nützlich ist, in denen dieser Bus bereits in vorhandenen Chips implementiert ist. Es ist jedoch möglich, viele andere Kommunikationsarchitekturen zu verwenden, einschließlich Bus-, Punkt-zu-Punkt-, serielle, parallele, speicherbasierte und andere Architekturen.
  • Es ist zu beachten, dass die Trennung von Funktionalitäten in dedizierten Chips, wie in 1 gezeigt, nur eine mögliche beispielhafte Implementierung ist. Es ist daher möglich, Funktionalitäten zusammenzufassen oder die Funktionalitäten weiter aufzuteilen. Beispielsweise kann der Datenanschluss 103 in einen einzigen Chip mit einem einzigen Kern in die Zugangssteuerung 102 integriert sein. In anderen Fällen können der Datenanschluss 103 und die Zugangssteuerung 102 in einen einzigen dedizierten Chip mit einem einzigen Kern in die Kryptografiemaschine 106 integriert sein. Selbstverständlich können alle Chips mehrere Kerne aufweisen.
  • In einem Beispiel werden die folgenden Komponenten verwendet:
    • Datenanschluss 103: Schnittstelle USB 3.1 Gen 2 mit 10 Gigabit pro Sekunde (Gb/s)
    • Zugangssteuerung 102: nRF52840 System-on-Chip (SoC) von Nordic Semiconductor
  • Es sei angemerkt, dass für die hierin offenbarte Funktionalität die Zugangssteuerung 102 die maßgebliche Rolle spielt und nachstehend ausführlicher beschrieben wird, wobei nochmals angemerkt wird, dass die Aufgaben in anderen Beispielen in separate Chips getrennt werden können. Wenn darauf hingewiesen wird, dass eine ,Konfiguration' der Zugangssteuerung 102 oder die Zugangssteuerung 102 dazu ,eingerichtet' ist, einen bestimmten Schritt durchzuführen, ist dies so zu verstehen, dass es sich auf einen Programmcode bezieht, der in einem nichtflüchtigen Speicher in der DSD 100 im Programmspeicher (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) gespeichert ist und von der Zugangssteuerung 102 ausgeführt wird.
  • In anderen Beispielen können einige oder alle hierin offenbarten Schritte durch eine Hardwareschaltung ohne Programmcode durchgeführt werden. Insbesondere können Verschlüsselungs-Stammfunktionen aus Leistungs- und Sicherheitsgründen durch eine dedizierte Hardwareschaltung implementiert werden. Zum Beispiel können Befehle, die besonders rechenaufwendig sind, wie Multiplikation oder Exponentierung mit elliptischen Kurven, durch eine spezifisch für diese Berechnung konzipierte Recheneinheit (ALU) implementiert werden, sodass die Berechnung in einem einzigen oder einer geringeren Anzahl von Prozessorzyklen durchgeführt werden kann, verglichen mit der Verwendung eines sequentiellen Programms in einem Universal-Mikrocontroller. Es sei weiterhin angemerkt, dass es sich bei den in der DSD 100 enthaltenen Chips um Mikrocontroller handelt, was in diesem Zusammenhang bedeutet, dass sie nicht unter einem Betriebssystem laufen, das eine Hardware-Abstraktionsschicht bereitstellt, sondern dass der Programmcode direkt auf die Hardware-Schaltung einwirkt. Obwohl hierin die Kryptografie mit elliptischen Kurven aus Gründen der Recheneffizienz und -Sicherheit als Beispiel verwendet wird, sei angemerkt, dass andere Kryptosysteme mit öffentlichem Schlüssel, wie das Rivest-Shamir-Adelman-Kryptosystem (RSA-Kryptosystem) ebenso verwendet werden könnten.
  • Zurück zu 1, gibt es zusätzlich zu dem Host-Computersystem 104 eine Anzahl von Vorrichtungen, die sich außerhalb der DSD 100 befinden und die im Prozess des Entsperrens der DSD 100 und des Bereitstellens eines Schlüssels für die Kryptografiemasch ine 106 wirken, sodass dem Host-Computersystem 104 letztlich entschlüsselte Daten im Klartext bereitgestellt werden können.
  • Insbesondere gibt es eine erste Managervorrichtung 110, die in den meisten Beispielen ein Mobiltelefon ist. Auf der Managervorrichtung 110 ist eine Anwendung (,App') installiert, um die folgenden Schritte durchzuführen. Auf diese Weise können die folgenden Schritte softwaremäßig vom Hersteller der DSD 100 implementiert und über einen allgemein zugänglichen App Store, wie den App Store von Apple, oder Google Play, an die Managervorrichtung 110 verteilt werden. Die auf der Managervorrichtung 110 installierte App führt Schritte zur Inbesitznahme der DSD 100 durch, wobei an dieser Stelle alle Daten auf der DSD 100 gelöscht oder anderweitig unzugänglich gemacht werden. Zum Beispiel können Daten durch sicheres Löschen aller in der DSD 100 gespeicherten kryptografischen Schlüssel kryptografisch gelöscht werden.
  • Der Einfachheit halber beschreibt diese Offenbarung, dass Schritte einfach von der Managervorrichtung 110 ausgeführt werden, wenn sie von der App implementiert werden. Die Managervorrichtung 110 richtet die DSD 100 ein, was bedeutet, dass die vielfältigen verschiedenen Schlüssel generiert werden, um den hierin offenbarten Prozess zu unterstützen. Die Managervorrichtung 110 registriert eine Benutzervorrichtung 111 bei der DSD, sodass die Benutzervorrichtung 111 dann als „autorisierte Vorrichtung“ 111 bezeichnet wird. In den meisten Beispielen ist die autorisierte Vorrichtung 111 auch ein Mobiltelefon mit einer installierten App, die die Schritte implementiert, die als von der autorisierten Vorrichtung 111 ausgeführt beschrieben werden. Als autorisierte Vorrichtungen können jedoch auch andere Arten von Vorrichtungen verwendet werden, die nachfolgend anhand von Beacons und Schlüsselanhänger erläutert werden.
  • Inbesitznahme
  • Der erste Schritt bei der Verwendung der DSD 100 nach dem Kauf, Entpacken und Hochfahren besteht darin, die App auf der Managervorrichtung 110 zu installieren und eine Vorrichtung als die Managervorrichtung 110 zu registrieren. Hierzu erhält die Managervorrichtung 110 eine eindeutige Kennung der DSD von der DSD. Diese eindeutige Kennung wird als Identitätsschlüssel (IDK) bezeichnet. In dem in 1 veranschaulichten Beispiel ist der Identitätsschlüssel in einem Quick Response-Code (QR-Code) 112 codiert, der an einer Außenfläche der DSD 100 angebracht ist. Die auf der Managervorrichtung 110 installierte App hat Zugriff auf eine Kamera und verfügt über ein Softwaremodul, das die codierten Informationen aus einem Bild des QR-Codes 112 extrahiert. Die Managervorrichtung 110 erfasst ein Bild des QR-Codes 112 unter Verwendung der Kamera und decodiert den Identitätsschlüssel der DSD 100 aus dem QR-Code. In einem Beispiel codiert der QR-Code einen einheitlichen Ressourcenverweis, Uniform Resource Locator, URL. In diesem Fall kann eine generische App den QR-Code erfassen, der dann das Telefon automatisch zu einem Application Store leitet, aus dem die App heruntergeladen werden kann. Die URL schließt auch den Identitätsschlüssel ein, sodass die App diese Kennung decodieren kann, nachdem die App installiert ist.
  • In einem anderen Beispiel kann die Managervorrichtung 110 ein anderes Tag oder einen NFC-Chip lesen, das/der mit DSD 100 verbunden oder in sie integriert ist, um den Identitätsschlüssel zu erhalten. Mit Hilfe dieses Identitätsschlüssels kann die Managervorrichtung 110 dann eine Kommunikation, beispielsweise drahtlos (z. B. über Bluetooth), mit der DSD 100 und insbesondere mit der Zugangssteuerung 102 initiieren.
  • Wiederherstellungsschlüssel
  • Nach Inbesitznahme der DSD 100 generiert die Zugangssteuerung 102 einen Wiederherstellungsschlüssel und stellt den Wiederherstellungsschlüssel für die Managervorrichtung 110 bereit. Der Wiederherstellungsschlüssel kann dann in einer sicheren Speicherung 113 gespeichert oder gedruckt und unter Verschluss gebracht werden. Schließlich kann der Wiederherstellungsschlüssel von einer Backup-Managervorrichtung 114 verwendet werden, um die Managerrolle zu übernehmen, die die Managervorrichtung 110 zuvor hatte.
  • Registrierung einer autorisierten Vorrichtung
  • Nachdem die DSD 100 während des Inbesitznahmeprozesses erstmalig eingerichtet wurde, registriert die Managervorrichtung 110 die autorisierte Vorrichtung 111.. In der Regel kann es mehrere autorisierte Vorrichtungen geben, die bei einer einzigen DSD 100 registriert sind, sodass die Managervorrichtung 110 die autorisierte Vorrichtung als eine von mehreren autorisierten Vorrichtungen registriert. Genauer empfängt die Zugangssteuerung 102 von der Managervorrichtung 110 einen öffentlichen Schlüssel, der einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in der Benutzervorrichtung 111 gespeichert ist. Die Managervorrichtung 110 selbst hat den öffentlichen Schlüssel unter Umständen von der Benutzervorrichtung 111 per E-Mail empfangen, indem sie einen auf der Benutzervorrichtung 111 angezeigten QR-Code abtastet, oder auf eine andere Art und Weise. Zu diesem Zeitpunkt ist die Vorrichtung 111 noch nicht autorisiert und wird daher einfach als „Benutzervorrichtung 111“ bezeichnet. Nachdem die Benutzervorrichtung 111 autorisiert ist, wird sie als „autorisierte Vorrichtung 111“ bezeichnet. Die Zugangssteuerung 102 erstellt Autorisierungsdaten, die angeben, dass die Benutzervorrichtung 111 eine autorisierte Vorrichtung ist (wie nachstehend beschrieben), und speichert die Autorisierungsdaten, die dem öffentlichen Schlüssel zugeordnet sind, in dem Konfigurationsspeicher 115, um die Benutzervorrichtung 111 als eine der mehreren autorisierten Vorrichtungen zu registrieren. Dies bedeutet, dass Schlüssel und andere der autorisierten Vorrichtung 111 zugeordnete Daten, wie nachstehend beschrieben erstellt und gespeichert werden. Ein Benutzer kann dann die autorisierte Vorrichtung 111 verwenden, um die DSD 100 zu entsperren, indem er die autorisierte Vorrichtung 111 einfach in den drahtlosen Kommunikationsbereich, wie beispielsweise innerhalb des Bluetooth-Bereichs, bringt. Wiederum werden die von der autorisierten Vorrichtung 111 durchgeführten Schritte in einer auf der autorisierten Vorrichtung 111 installierten App codiert. Abhängig von Konfigurationsparametern muss der Benutzer möglicherweise die autorisierte Vorrichtung 111 entsperren, bevor die DSD 100 entsperrt werden kann.
  • Insbesondere hat die Zugangssteuerung 102 Zugriff auf einen nichtflüchtigen Konfigurationsdatenspeicher, wie den Konfigurationsspeicher 115, der ein Flash-Speicher sein kann, der sich außerhalb der Zugangssteuerung 102 befindet (aber ebenso in die Zugangssteuerung 102 integriert sein kann). Der Konfigurationsspeicher 115 kann auch den Programmcode speichern, der die hierin beschriebenen Schritte als von der Zugangssteuerung 102 ausgeführt implementiert. Es sei angemerkt, dass manche Beispiele hierin unter der Annahme eingerichtet sind, dass ein Angreifer den Konfigurationsspeicher 115 leicht ablöten und seinen Inhalt auslesen kann, aber nicht in der Lage sein sollte, die Benutzerinhaltsdaten mit diesen Informationen zu entschlüsseln. Das heißt, in diesen Beispielen werden keine Schlüssel dauerhaft im Klartext in dem Konfigurationsspeicher 115 oder anderswo in der DSD 100 in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert.
  • Nachdem die kryptografischen Schlüssel im Klartext vorliegen, werden sie nur noch im flüchtigen Speicher (nicht dargestellt) gespeichert. Dies bedeutet, dass ein Abschalten der DSD 100 alle im Klartext gespeicherten kryptografischen Schlüssel löscht. Es kann eine zusätzliche Schaltung bereitgestellt werden, um alle verbleibenden Ladungen beim Herunterfahren, Hochfahren oder externen Zurücksetzen zurückzusetzen, sodass es in der Praxis physisch unmöglich ist, Informationen aus dem flüchtigen Speicher wiederherzustellen. In vielen Fällen kommt es dadurch zum Abschalten und Löschen aller flüchtigen Speicher, dass der Benutzer das USB-Kabel vom Host-Computersystem 104 trennt. In anderen Beispielen wird eine sekundäre Stromversorgung verwendet, die zum Herunterfahren der DSD 100 getrennt werden muss, um den flüchtigen Speicher zu löschen.
  • Aufforderung-Antwort
  • Im Konfigurationsspeicher 115 sind Daten gespeichert, die für die registrierte autorisierte Vorrichtung 111 spezifisch sind. Diese Daten können als Kennung der autorisierten Vorrichtung 111 oder als öffentlicher Schlüssel bezeichnet werden, der einem entsprechenden privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert ist. Der öffentliche Schlüssel kann ein öffentlicher Transportschlüssel (TPK) sein und wird von der autorisierten Vorrichtung 111 beim ersten Start der App durch Ausführen der Primitive ECC-Pub({transport private key}) der Kryptografie mit elliptischen Kurven (ECC) generiert. (Es wird daran erinnert, dass, obwohl hierin aus Gründen der Recheneffizienz und -sicherheit Kryptografie mit elliptischen Kurven beispielhaft verwendet wird, angemerkt wird, andere kryptografische Techniken ebenfalls verwendet werden könnten.) Der entsprechende private Schlüssel wird in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert. Die Zugangssteuerung 102 ist dazu eingerichtet, die Kennung (z. B. den öffentlichen Transportschlüssel) zu verwenden oder einen weiteren öffentlichen Schlüssel zu generieren und zu speichern, um eine Aufforderung der autorisierten Vorrichtung 111 zu generieren. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Aufforderung eindeutig ist in dem Sinn, dass jede Aufforderung unterschiedlich ist, sodass sich eine nachfolgende Aufforderung von allen vorherigen Aufforderungen unterscheidet. Dies wird, wie nachfolgend beschrieben, durch Multiplizieren der gespeicherten Daten mit einem zufallsbasierten Blendungsfaktor erreicht. Dann sendet die Zugangssteuerung 102 die Aufforderung über einen vom Datenpfad verschiedenen Kommunikationskanal an die autorisierte Vorrichtung 111. Zum Beispiel kann der Datenpfad eine drahtgebundene USB-Verbindung einschließen, während der Kommunikationskanal zwischen der Zugangssteuerung 102 und der autorisierten Vorrichtung 111 eine drahtlose Verbindung (z. B. Bluetooth) ist.
  • In einem Beispiel findet ein Neuanmeldungsprozess als Antwort darauf statt, dass sich die autorisierte Vorrichtung erstmalig mit der DSD 100 verbindet, nachdem die Autorisierungsdaten erstellt und in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert wurden, der dem von der Managervorrichtung 110 empfangenen öffentlichen Schlüssel der autorisierten Vorrichtung 111 zugeordnet ist. Während der Neuanmeldung aktualisiert die DSD 100 die Autorisierungsdaten und kann, wie nachstehend ausgeführt, die autorisierte Vorrichtung 111 auffordern, einen öffentlichen Entsperrschlüssel (und einen entsprechenden privaten Entsperrschlüssel) zusätzlich zu dem öffentlichen Transportschlüssel zu generieren. Die autorisierte Vorrichtung 111 stellt dann der Zugangssteuerung 102 den öffentlichen Entsperrschlüssel zur Verfügung.
  • Dies hat den Vorteil, dass die beiden entsprechenden privaten Schlüssel (privater Transportschlüssel und privater Entsperrschlüssel) getrennt auf der autorisierten Vorrichtung gespeichert werden können und beide Schlüssel unterschiedliche Zugangsrichtlinien aufweisen können. Zum Beispiel kann der öffentliche Transportschlüssel jederzeit zugänglich sein, selbst wenn die autorisierte Vorrichtung 111 gesperrt ist (z. B. durch eine Bildschirmsperre oder eine Zeitüberschreitung), um eine kontinuierliche Kommunikation zwischen der autorisierten Vorrichtung 111 und der DSD 100 zu ermöglichen. Um die DSD 100 zu entsperren, erfordert es jedoch die Zugangsrichtlinie des entsperrenden privaten Schlüssels unter Umständen, dass der Benutzer die autorisierte Vorrichtung 111 entsperrt, eine persönliche Identifikationsnummer (PIN) eingibt, eine biometrische oder sonstige Authentifizierung bereitstellt. Auf diese Weise kann die DSD 100 von einer gestohlenen autorisierten Vorrichtung nicht entsperrt werden. Da das Entsperren der DSD 100 nur einmal durchgeführt wird, während DSD 100 eingeschaltet ist, verringert die erhöhte Sicherheit den Benutzerkomfort nicht wesentlich.
  • Die autorisierte Vorrichtung 111 kann eine Antwort auf die Aufforderung berechnen, die von keiner anderen Vorrichtung berechnet werden kann, die nicht bei der DSD registriert ist. Genauer gesagt kann die korrekte Antwort nicht von einer Vorrichtung berechnet werden, die keinen Zugang zu Daten hat, die der in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten Kennung entsprechen. Zum Beispiel verwendet die autorisierte Vorrichtung 111 den gespeicherten privaten Entsperrschlüssel, der dem entsprechenden öffentlichen Entsperrschlüssel zugeordnet ist, der in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, um die Antwort auf die Aufforderung zu berechnen.
  • Die Zugangssteuerung 102 empfängt die Antwort auf die Aufforderung von der autorisierten Vorrichtung 111 über den Kommunikationskanal. Dabei sei angemerkt, dass, wenn der Zugangssteuerung 102 die Antwort auf die Aufforderung einfach validiert und bei Erfolg den kryptografischen Schlüssel aus dem Konfigurationsspeicher 115 ausliest, der kryptografische Schlüssel im Klartext gespeichert würde, was unerwünscht ist, da dies einem Angreifer ermöglichen würde, die DSD 100 zu demontieren und den Schlüssel aus dem Konfigurationsspeicher 115 zu lesen, um auf die in dem Speicherungsmedium 105 gespeicherten Benutzerinhaltsdaten zuzugreifen.
  • Schlüssel berechnen
  • Stattdessen berechnet die Zugangssteuerung 102 den kryptografischen Schlüssel zumindest teilweise basierend auf der Antwort von der autorisierten Vorrichtung 111. Dies bedeutet, dass der kryptografische Schlüssel nicht eine reine Funktion der Antwort ist, sondern andere Werte einbezieht, wie sie weiter unten näher beschrieben werden. Zusammenfassend wird der kryptografische Schlüssel verschlüsselt in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert und die Antwort, die in dem in der autorisierten Vorrichtung gespeicherten privaten Schlüssel basiert, ermöglicht die Berechnung des Geheimnisses, womit der kryptografische Schlüssel entschlüsselt wird.
  • In dieser Offenbarung kann auf das ,Verpacken' von Schlüsseln verwiesen werden, was einfach bedeutet, dass der Schlüssel durch einen anderen Schlüssel (d. h. durch das „Geheimnis“) verschlüsselt wird. In vielen Fällen des ,Verpackens' ist die Verschlüsselung symmetrisch, sodass ein einziges Geheimnis (Schlüssel) existiert, das den verschlüsselten Schlüssel (ohne einen dem Geheimnis zugeordneten öffentlichen Schlüssel) entschlüsseln kann. In einem Beispiel verwendet symmetrische Verschlüsselung die Stammfunktion Advanced Encryption Standard, AES.
  • Schließlich stellt die Zugangssteuerung 102 der Kryptografiemaschine 106 (in diesem Beispiel über den Datenanschluss 103) den kryptografischen Schlüssel bereit, um die in dem Speicherungsmedium 105 der DSD 100 gespeicherten verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln. Wie vorstehend erwähnt, stellt die Zugangssteuerung 102, nachdem die Zugangssteuerung 102 den kryptografischen Schlüssel berechnet hat, den kryptografischen Schlüssel dem Datenanschluss 103 im Klartext bereit, und der Datenanschluss 103 gibt den SECURITY SET PASSWORD-Befehl an die Kryptografiemaschine 106 einschließlich des kryptografischen Schlüssels aus.
  • Es sei angemerkt, dass, wenn auf das Entsperren der Vorrichtung Bezug genommen wird, sich dies auf den gesamten vorstehend beschriebenen Prozess beziehen kann, einschließlich der Aufforderung, der Antwort auf die Aufforderung und des Sendens des kryptografischen Schlüssels an die Kryptografiemaschine 106, um Klartext-Lesebefehle zu ermöglichen, die von dem Host-Computersystem ausgegeben werden. In anderen Beispielen werden die Aufforderung und die Antwort auf die Aufforderung als Teil eines separaten Verbindungs'-Schritts betrachtet. In dem folgenden Schritt ,Entsperren' sendet die Zugangssteuerung 102 dann den kryptografischen Schlüssel an den Datenanschluss 103, um Zugriff auf die Benutzerinhaltsdaten zu ermöglichen.
  • Abgesehen davon sei angemerkt, dass es einem Angreifer möglich sein kann, die Schlüsselübertragung von der Zugangssteuerung 102 zum Datenanschluss 103 und dann zur Kryptografiemaschine 106 abzuhören. Die Übertragung des Schlüssels erfolgt jedoch nicht über ein öffentliches Netz, sodass es für dieses Abhören erforderlich wäre, Zugang zu der entsperrten DSD zu erhalten und diese zu demontieren, ohne die DSD 100 stromlos zu machen. Dieses Szenario kann als Bedrohung verworfen werden, da die Benutzerinhaltsdaten in diesem Szenario ohnehin in dem Host-Computersystem 104 verfügbar sind. Mit anderen Worten, während die DSD 100 verbunden und entsperrt ist, stehen Daten dem rechtmäßigen Benutzer und dem Angreifer zur Verfügung. Nachdem der Benutzer jedoch die DSD vom Host-Computersystem 104 trennt, ist dieser Abhörangriff nicht mehr möglich. Dieser Angriff wird daher nicht weiter in Betracht gezogen.
  • Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass, nachdem die Kryptografiemaschine 106 den kryptografischen Schlüssel empfangen hat, das Host-Computersystem 104 gewöhnliche READ SEGMENT-Befehle ausgeben und transparent auf die verschlüsselten Daten zugreifen kann, ohne dass ein wahrnehmbarer Unterschied zum Zugreifen auf eine unverschlüsselte Vorrichtung besteht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Kryptografiemaschine Hardware-Kryptografiemodule aufweist, um eine Verschlüsselung und Entschlüsselung mit oder oberhalb der Lese- und Schreibgeschwindigkeit des Speicherungsmediums 105 und/oder des Datenanschlusses 103 zu ermöglichen. Der Benutzer kann jedoch die DSD 100 trennen, um sie zu sperren. Auf diese Weise kann die DSD 100 durch den Benutzer an unsichere Stellen getragen werden, an denen die DSD 100 verloren gehen oder gestohlen werden kann; es ist jedoch für eine andere Person sehr schwierig, die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speicherungsmedium 105 gespeichert sind, zu entschlüsseln. Wenn der Benutzer im Besitz der DSD bleibt, kann der Benutzer diese mit einem zweiten Host-Computersystem 116 verbinden, die DSD 100 bequem mit seiner autorisierten Vorrichtung 111 (z. B. Telefon) entsperren und ohne weiteres auf die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten zugreifen, die in dem Speicherungsmedium 105 gespeichert sind.
  • Aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit kann der Datenanschluss 103 so eingerichtet sein, dass, wenn die DSD gesperrt ist, sie sich bei dem Host-Computersystem 104 als Massendatenspeicher mit nicht vorhandenem Speicherungsmedium registriert, ähnlich einem SSD-Kartenleser ohne eingesteckte Karte. Nachdem die autorisierte Vorrichtung 111 mit der DSD 100 verbunden und die DSD 100 entsperrt ist, schaltet der Datenanschluss 103 auf das vorhandene Speicherungsmedium um, ähnlich einem Kartenleser, in den eine SSD-Karte eingeführt wurde. Bei einer solchen Konfiguration würde vermieden, dass durch das Betriebssystem des Host-Computersystems 104 Warnungen darüber generiert werden, dass die Daten nicht zugänglich sind oder der Zugriff verweigert wird. Vielmehr würde die gesamte Benutzerinteraktion von der auf der autorisierten Vorrichtung installierten App durchgeführt, die vollständig vom Hersteller der DSD gesteuert wird, sodass die Benutzererfahrung optimiert werden kann. Wie in 1 gezeigt, können weitere Mobiltelefone vorhanden sein, die als autorisierte Vorrichtungen 117 und 118 fungieren.
  • Beacons und Schlüsselanhänger
  • Unter erneuter Betrachtung von 1 ist zu erkennen, dass es weitere Vorrichtungen gibt, wie die Beacons 120 und den Schlüsselanhänger 121. Diese Vorrichtungen können auch als „autorisierte Vorrichtungen“ angesehen werden, da sie im Wesentlichen wie die autorisierte Vorrichtung 111 arbeiten können. Vor der erstmaligen Registrierung durch die Managervorrichtung 110 werden diese Vorrichtungen als „zu autorisierende Vorrichtung“ bezeichnet. Wenn hierin auf eine „Benutzervorrichtung“ Bezug genommen wird (womit hauptsächlich das Mobiltelefon 111 vor der erstmaligen Registrierung beschrieben wird), gilt dies auch für die Beacons 120 und den Schlüsselanhänger 121, sofern nichts anderes angegeben ist, wie in Fällen, in denen eine Benutzereingabe erforderlich ist. Für die Beacons 120 und den Schlüsselanhänger 121 ist auch deren eigener privater Schlüssel sicher gespeichert, sodass sie auf eine Aufforderung antworten können, die für einen Beacon oder einen Schlüsselanhänger spezifisch ist. Da jedoch die Beacons 120 und der Schlüsselanhänger 121 keinen Benutzereingang haben, kann sich die Einleitung der Kommunikation etwas anders gestalten. Insbesondere können der Beacon 120 und der Schlüsselanhänger 121 periodisch Advertisements senden, um ihre Existenz auszustrahlen, und die DSD 100 initiiert dann die Kommunikation mit dem Beacon 120 und/oder dem Schlüsselanhänger 121, wodurch diese aufgefordert werden, ihren öffentlichen Transportschlüssel zu senden. Dies steht im Gegensatz zu der autorisierten Vorrichtung 111, die den öffentlichen Transportschlüssel an die DSD 100 sendet, um die Kommunikation zu initiieren.
  • In weiteren Beispielen befinden sich die Beacons 120 in einem deaktivierten Zustand, wenn sie eingeschaltet werden, und müssen von einer Managervorrichtung 110 oder einer autorisierten Vorrichtung 111 aktiviert werden. Diese Aktivierung kann einem ähnlichen Prozess folgen wie das Entsperren der DSD 100. Das heißt, die Managervorrichtung 110 oder die autorisierte Vorrichtung 111 oder beide werden bei jedem Beacon 120 mit ihren öffentlichen Transportschlüsseln registriert und antworten auf eine Aufforderung, wie hierin beschrieben. Somit kann eine Vorrichtung als Managervorrichtung oder autorisierte Vorrichtung bei einem von den Beacons 102 und/oder dem Schlüsselanhänger 121 registriert sein, ohne bei der DSD 100 selbst registriert zu sein. Wenn die Antwort auf die Aufforderung gültig ist, entsperren dann die Beacons 120 die DSD 100. In noch einem weiteren Beispiel werden die Beacons 120 bei einander registriert, sodass die Managervorrichtung 110 und/oder die autorisierte Vorrichtung 111 nur einen der Beacons 120 aktivieren muss und die übrigen Beacons automatisch aktiviert werden. Mit anderen Worten ,verbreitet' sich die Aktivierung über das Beacon-Netzwerk, solange sich die Beacons innerhalb ihrer gegenseitigen Reichweite befinden.
  • Es sei angemerkt, dass die einzige Information, die die autorisierten Vorrichtungen 111, 117, 118, 120 und 121 der Managervorrichtung 110 zum Registrieren zur Verfügung stellen, ein öffentlicher Schlüssel für jede Vorrichtung ist. Mit anderen Worten stellt jede Vorrichtung ihren eigenen öffentlichen Schlüssel bereit, der einem privaten Schlüssel entspricht, der sicher in dieser Vorrichtung gespeichert ist. Wenn daher ein Angreifer die anfängliche Kommunikation zwischen einer der Vorrichtungen 111, 117, 118, 120 und 121 und der Managervorrichtung 110 abfängt, ist die einzige Information, die der Angreifer erhalten kann, der öffentliche Schlüssel. Wie der Name sagt, ist der öffentliche Schlüssel nicht geheim und kann allgemein bekannt sein. Der Angreifer hat daher keinen Vorteil erlangt. Weiterhin kann die Managervorrichtung 110 den öffentlichen Schlüssel nicht verwenden, um Zugriff auf irgendetwas anderes im Zusammenhang mit den autorisierten Vorrichtungen zu erlangen. Beispielsweise kann die Managervorrichtung keine anderen Datenspeicherungsvorrichtungen entschlüsseln oder entsperren, bei denen die autorisierte Vorrichtung von anderen Managervorrichtungen registriert wurde.
  • Die Zugangssteuerung 102 empfängt die öffentlichen Schlüssel der autorisierten Vorrichtungen von der Managervorrichtung 110 und generiert Autorisierungsdaten. Die Zugangssteuerung 102 speichert die Autorisierungsdaten in dem Konfigurationsspeicher 115, während sie darauf wartet, dass sich die autorisierte Vorrichtung erstmalig verbindet. Bei der ersten Verbindung führt die Zugangssteuerung 102 eine Aufforderung-Antwort der autorisierten Vorrichtung durch und aktualisiert bei Erfolg die Autorisierungsdaten, um anzugeben, dass die autorisierte Vorrichtung nun vollständig registriert ist. Dieser erste Verbindungsprozess wird hierin als „Neuanmeldung“ bezeichnet, und Details zum Generieren der Autorisierungsdaten und der Neuanmeldung werden im Folgenden bereitgestellt.
  • Kryptografie mit elliptischen Kurven
  • In einem Beispiel basiert die durch die DSD 100 generierte und an die autorisierte Vorrichtung 111 gesendete Aufforderung auf Kryptografie mit elliptischen Kurven. Dies bietet die Vorteile kürzerer Schlüssel, was zu einer effizienteren Kommunikation und Speicherung führt. Weiterhin stellen eine große Anzahl von derzeit auf dem Markt befindlichen Telefonen eine dedizierte Funktionalität der Kryptografie mit elliptischen Kurven innerhalb eines sicheren Hardwaremoduls bereit. Das sichere Hardwaremodul speichert die privaten Schlüssel des Benutzers sicher und führt kryptografische Stammfunktionen innerhalb des sicheren Hardwaremoduls durch, ohne dass der Schlüssel das sichere Hardwaremodul verlässt und an einen Universal-Prozessorkern gesendet wird, wo der Schlüssel einem Angriff wegen unbefugten Abrufs ausgesetzt sein kann. In einer Ausführungsform schließt das sichere Hardwaremodul einen separaten Prozessor ein, der seinen eigenen Mikrokernel ausführt, auf den das Betriebssystem oder Programme, die auf dem Telefon laufen, nicht direkt zugreifen können. Das sichere Hardwaremodul kann auch eine nichtflüchtige Speicherung einschließen, die verwendet wird, um private 256-Bit-Schlüssel mit elliptischer Kurve zu speichern. In einer Ausführungsform ist das sichere Hardwaremodul ein Secure Enclave-Coprozessor, der auf einigen Apple-Vorrichtungen verfügbar ist.
  • Autorisierter Vorrichtunasdatensatz
  • 2 veranschaulicht einen Abschnitt des Konfigurationsspeichers 115 gemäß einer Ausführungsform. Genauer gesagt veranschaulicht 2 einen Datensatz 201 in dem Konfigurationsspeicher 115, der einer von mehreren autorisierten Vorrichtungen zugeordnet ist und hierin als „Autorisierungsdaten“ bezeichnet wird. Weitere Datensätze für weitere autorisierte Vorrichtungen sind schematisch als leere gestrichelte Zellen angegeben, werden jedoch nicht näher betrachtet, da sie ähnlich wie der Datensatz 201 arbeiten. Insbesondere weist jeder weitere Datensatz Autorisierungsdaten auf, die von der Zugangssteuerung 102 als Antwort auf das Empfangen eines öffentlichen Schlüssels einer Benutzervorrichtung von der Managervorrichtung 110 generiert und dann während der ersten Verbindung der Benutzervorrichtung aktualisiert werden (dann „autorisierte Vorrichtung“). Der Einfachheit halber wird die Datenstruktur des Konfigurationsspeichers 115 als eine ,Tabelle' bezeichnet, die einen oder mehrere ,Datensätze' aufweist, wobei sich jeder Datensatz auf eine registrierte autorisierte Vorrichtung bezieht und jeder Datensatz mehrere Felder aufweist. Es wird jedoch angemerkt, dass andere Datenstrukturen verwendet werden können, wie JavaScript Object Notation (JSON), Extensible Markup Language (XML), binäre Formate usw. In einem Beispiel hat jeder Eintrag eine feste Länge und die Tabelle hat eine feste Anzahl von Zeilen (d. h. Einträgen). Innerhalb dieser Offenbarung kann ein ,Datensatz' auch als eine ,Zeile' oder ein ,Eintrag' bekannt sein.
  • Datensatz 201 weist ein Feld für einen Vorautorisierungsschlüssel 202 auf, der als Antwort darauf verwendet wird, wenn sich die autorisierte Vorrichtung 111 erstmals mit der DSD 100 verbindet. Während dieser ersten Verbindung führt die Zugangssteuerung 102 eine Anzahl von Schritten durch, die als „Neuanmeldung“ bezeichnet werden, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Der Vorautorisierungsschlüssel 202 wird aus der Kennung (z. B. dem öffentlichen Transportschlüssel) der autorisierten Vorrichtung 111 generiert. Zum Beispiel kann die Zugangssteuerung 102 den Vorautorisierungsschlüssel 202 durch Anwenden einer Schlüsselableitungsfunktion unter Verwendung der x-Koordinate des öffentlichen Transportschlüssels als Eingangsparameter zusammen mit einem Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung als Salt-Wert auf die Ableitungsfunktion generieren. Der Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung kann eine Pseudozufallszahl (z. B. mit 16 Bytes) sein, die in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, und kann verwendet werden, um Daten in Zertifikaten der autorisierten Vorrichtung zu verschlüsseln, sodass nur die ausgebende DSD 100 die Informationen wiederherstellen kann.
  • An dieser Stelle kann gesagt werden, dass die in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten Datensätze durch den Vorautorisierungsschlüssel 202 basierend auf einer Kennung der autorisierten Vorrichtung (z. B. dem öffentlichen Transportschlüssel) indiziert werden. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, kann der Index des Datensatzes 201 während der Neuregistrierung in einem Zertifikat als Slot-Nummer gespeichert werden, und an diesem Punkt kann der Vorautorisierungsschlüssel 202 durch einen Zufallswert ersetzt werden, um die eingerichtete DSD selbst bei Besitz des öffentlichen Transportschlüssels von einem fabrikneuen Gerät ununterscheidbar zu machen.
  • Der Datensatz 201 weist weiterhin ein Feld für eine erste Kopie eines Metadaten-Verpackungsschlüssels (MWK) 203 und eines Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackungsschlüssels (PMWK) 214, auf. Einige Felder im Datensatz 201 sind verschlüsselt, was durch doppelt umrandete Zellen angegeben wird, wobei die Zellen mit einfachen Blocklinien innerhalb der doppelt umrandeten Zellen die ,Nutzdaten', wie beispielsweise den Metadaten-Verpackung-Schlüssel 203 und den Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackung-Schlüssel 214 angeben. Der entsprechende Verschlüsselungsschlüssel, mit dem die Nutzdaten verschlüsselt werden, ist unten an der doppelt umrandeten Zelle vermerkt. So ist zum Beispiel der Metadaten-Verpackungsschlüssel 203 durch einen Metadatenschlüssel der autorisierten Vorrichtung (ADMK) 204 verschlüsselt. Es sollte angemerkt werden, dass jede Verschlüsselungszelle eine zusätzliche Nonce aufweisen kann, die mit den Nutzdaten verkettet ist. Dadurch ist gewährleistet, dass der verschlüsselte Eintrag auch bei Besitz der verschlüsselten Daten, wie beispielsweise des öffentlichen Transportschlüssels der autorisierten Vorrichtung, nicht von Zufallsdaten unterschieden werden kann.
  • Der Datensatz 201 weist weiterhin ein Feld für Metadaten (ADM) 205 der autorisierten Vorrichtung auf, die eine Verkettung eines Vorrichtungstyps 206 (z. B. Wiederherstellungsschlüssel, Schlüsselanhänger, Beacon, Telefon, Computer, Uhr usw.), eine Rolle der Vorrichtung 207 („Manager“ oder „Benutzer“), ein Name der Vorrichtung 208 (z. B. „Johns Telefon“), ein öffentlicher Transportschlüssel 209, Entsperrschlüsselmetadaten 210 (z. B. Schlüsselbeschränkungen, ob Fingerabdruck, PIN oder keine Entsperrung erforderlich ist), ein ephemerer öffentlicher Schlüssel 211 und ein öffentlicher Entsperrschlüssel 212 sind. In einer Ausführungsform ist der kurzlebige öffentliche Schlüssel 211 ein öffentlicher Schlüssel mit elliptischer Kurve, der aus einem zufallsbasierten kurzlebigen privaten Schlüssel mit elliptischer Kurve (EPK) unter Verwendung einer Primitive ECC-PUB (EUK) der Kryptografie mit elliptischer Kurve (ECC) generiert wird. Der kurzlebige private Schlüssel wird nicht in dem Konfigurationsspeicher 115 oder in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert, sondern nach dem Erstellen des kurzlebigen öffentlichen Schlüssels verworfen. Dies bedeutet, dass der kurzlebige private Schlüssel nicht in dem nichtflüchtigen Speicher, sondern nur in dem flüchtigen Speicher gespeichert wird. Dadurch führt ein Herunterfahren des Speichers zu einem vollständigen und nicht wiederherstellbaren Verlust (z. B. Zerstörung) des kurzlebigen privaten Schlüssels. Der öffentliche Entsperrschlüssel 212 entspricht einem privaten Entsperrschlüssel, der in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert ist, und von der autorisierten Vorrichtung 111 generiert und der Zugangssteuerung 102 bereitgestellt wird.
  • Die Metadaten der autorisierten Vorrichtung (verkettet mit einer weiteren Nonce) werden durch den Metadaten-Verpackungsschlüssel (MWK) 213 verschlüsselt, der ebenfalls unter 203 in verschlüsselter Form gespeichert ist. Der Hauptzweck des Speicherns des verschlüsselten Metadaten-Verpackungsschlüssels 203 im Eintrag 201 besteht darin, es einem Managerbenutzer, der Zugriff auf den Metadatenschlüssel der autorisierten Vorrichtung 204 hat, zu ermöglichen, auf die verschlüsselten Metadaten 205 der autorisierten Vorrichtung zuzugreifen. Wenn der Metadaten-Verpackungsschlüssel für den Manager nicht zugänglich wäre, wäre der Manager nicht in der Lage, von der DSD 100 Informationen darüber abzurufen, welche autorisierten Vorrichtungen derzeit registriert sind. In einem Beispiel ist der Metadatenschlüssel 204 der autorisierten Vorrichtung ein einzelner Schlüssel für alle autorisierten Vorrichtungen und wird durch einen Managerschlüssel verschlüsselt gespeichert. Der Managerschlüssel kann ein Pseudozufallswert (z. B. 32 Bytes) sein und von der Zugangssteuerung 102 als Antwort auf das Löschen des Speicherungsmediums 105 generiert werden. Der Managerschlüssel wird für jede gepaarte Managervorrichtung 110/114 verschlüsselt und gespeichert.
  • Der Datensatz 201 weist weiterhin ein Feld für eine zweite Kopie der Rolle 220 der Vorrichtung auf, die mit einem Benutzerschlüssel 221 und einer zweiten Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 222 verkettet ist. Es ist anzumerken, dass sowohl die Rolle 207/220 als auch der Metadaten-Verpackungsschlüssel 203/222 in zwei Kopien gespeichert sind, die identisch sind, jedoch mit unterschiedlichen Schlüsseln verschlüsselt sind. Der Zweck des Speicherns von zwei Kopien der Rolle 207/220 besteht darin, es der Zugangssteuerung 102 zu ermöglichen, die Rolle sowohl während der Verbindung (als Antwort darauf, dass die Metadaten der autorisierten Vorrichtung entschlüsselt werden) als auch während des Entsperrens (als Antwort darauf, dass der Benutzerschlüssel 221 entschlüsselt wird) zu verifizieren. Der Zweck des Speicherns der ersten Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 203 besteht darin, sie einer Managervorrichtung bereitzustellen, die Zugriff auf den Metadatenschlüssel der autorisierten Vorrichtung hat. Der Zweck der zweiten Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 222 besteht darin, ihn während der ersten Verbindung einer vorautorisierten Vorrichtung bereitzustellen. Die verketteten Werte 220, 221, 222 werden zusammen durch ein kurzlebiges Entsperrgeheimnis (Ephemeral Unlock Secret, EUS) 223 verschlüsselt, das ursprünglich durch ein Diffie-Hellman-Verfahren unter Verwendung des kurzlebigen privaten Schlüssels entsprechend dem kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 und dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212 generiert wird. Das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 kann unter Verwendung des kurzlebigen öffentlichen Schlüssels 211 und eines zugeordneten privaten Entsperrschlüssels, der in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert ist und dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212 entspricht, wiederhergestellt werden. Mit anderen Worten kann das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 beim erstmaligen Verbinden der autorisierten Vorrichtung 111 mit der DSD 100 unter Verwendung des kurzlebigen privaten Schlüssels und des öffentlichen Entsperrschlüssels 212 erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass der kurzlebige private Schlüssel selbst nicht gespeichert ist, aber dennoch das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 wie vorstehend beschrieben wiederhergestellt werden kann. Das bedeutet, der Benutzerschlüssel 221 ist basierend auf der Antwort von der autorisierten Vorrichtung entschlüsselbar. Es sei angemerkt, dass der Benutzerschlüssel 221 für alle autorisierten Vorrichtungen identisch ist und zum Entschlüsseln von Benutzerinhaltsdaten verwendet werden kann. Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass der Benutzerschlüssel selbst die Benutzerinhaltsdaten entschlüsselt. Es können weitere Schlüssel vorhanden sein, die der Benutzerschlüssel entschlüsselt, und der finale Schlüssel entschlüsselt die Benutzerinhaltsdaten. Die Formulierungen „Verwenden eines Schlüssels zum Entschlüsseln von Benutzerinhaltsdaten“ und „Ermöglichen einer Entschlüsselung der Benutzerinhaltsdaten“ beziehen sich auf eine indirekte Verschlüsselung über mehrere Schlüssel in einer Kette. Im Gegensatz dazu bezieht sich „der Schlüssel entschlüsselt die Daten“ auf eine direkte Entschlüsselung der Daten mit dem Schlüssel, wie Modulo-Multiplikation der verschlüsselten Daten durch den Schlüssel. Hier wird der Benutzerschlüssel 221 zur indirekten Entschlüsselung der Daten verwendet und kann Ausgangspunkt einer Kette von Schlüsseln sein, die sequentiell entschlüsselt werden, bis schließlich die Kette bei dem Schlüssel endet, der die Benutzerinhaltsdaten entschlüsselt. Während in den meisten hierin offenbarten Beispielen das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 den Benutzerschlüssel 221 entschlüsselt, ist es auch möglich, dass der kryptografische Schlüssel auf andere Weise aus der Antwort auf die Aufforderung abgeleitet wird. Zum Beispiel kann die Antwort auf die Aufforderung direkt als kryptografischer Schlüssel verwendet werden, der die Benutzerinhaltsdaten entschlüsselt.
  • Diese Zuordnung von Schlüsseln und Metadaten ermöglicht eine Konfiguration, bei der die gesamten Konfigurationsinformationen über autorisierte Vorrichtungen, Managervorrichtungen und andere Aspekte in der DSD 100 selbst gespeichert sind. Die autorisierten Vorrichtungen benötigen jedoch einen in der jeweiligen autorisierten Vorrichtung gespeicherten Schlüssel, um die DSD 100 zu entsperren. Wenn ein nicht registrierter Benutzer ohne Zugriff auf Schlüssel auf die gesamte Konfiguration der Vorrichtung zugreifen möchte, wie beispielsweise eine Liste registrierter Vorrichtungen abrufen möchte, müsste der nicht registrierte Benutzer nur den Wiederherstellungsschlüssel als Managervorrichtung registrieren, um Zugriff auf den Managerschlüssel zu erhalten. Die DSD 100 kann dann den gesamten Inhalt des Konfigurationsspeichers 115 unter Verwendung des Managerschlüssels der neuen Managervorrichtung zur Verfügung stellen. Weiterhin können zwei Managervorrichtungen vorhanden sein, und beide können autorisierte Vorrichtungen registrieren oder entfernen. Die andere Managervorrichtung wäre in der Lage, Konfigurationsaktualisierungen zu erhalten, indem sie eigene Datensätze mit den in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten Daten synchronisiert. In einigen Beispielen ist die DSD 100 dazu eingerichtet, Datensätze 201 aller autorisierten Vorrichtungen zu löschen (aber nicht die Benutzerinhaltsdaten oder den Benutzerschlüssel 221 zu löschen, die als eine weitere Kopie in verschlüsselter Form in dem Konfigurationsspeicher 115 getrennt von dem Eintrag 201 und anderen Einträgen gespeichert sein können), wenn der Wiederherstellungsschlüssel verwendet wird, um Zugriff zu erhalten, was aber eine Richtlinienentscheidung ist.
  • 3 veranschaulicht den Steuerungsablauf 300 zwischen einer autorisierten Vorrichtung 111 und einer Zugangssteuerung 102 gemäß einer Ausführungsform. Zuerst initiiert die autorisierte Vorrichtung 111 ein Verbindungsverfahren, indem es ihren öffentlichen Transportschlüssel sendet 301. Dieser Schritt kann von einem Angreifer leicht erneut ausgeführt werden. Die Zugangssteuerung 102 antwortet 302 dann mit einer Anforderung nach einem Zertifikat und als Antwort auf diese Anforderung sendet 303 die autorisierte Vorrichtung 111 ein Zertifikat, das zuvor von der Zugangssteuerung 102 durch den Neuanmeldungsprozess erhalten wurde.
  • Zertifikat
  • 4 veranschaulicht ein Zertifikat 400, das gemäß einer Ausführungsform von der Datenspeicherungsvorrichtung 100 ausgegeben und von der autorisierten Vorrichtung 111 an die Datenspeicherungsvorrichtung gesendet wird, um die Datenspeicherungsvorrichtung zu entsperren. In diesem Beispiel weist das Zertifikat 400 mehrere Typ-Längen-Wert-Felder (TLV-Felder) auf, wobei der Typ-Wert die Art des Felds angibt, das Teil des Zertifikats ist, Länge die Größe des Wert-Felds (in der Regel in Bytes) ist und Wert eine Serie von Bytes variabler Größe ist, die Daten für diesen Teil des Zertifikats enthält.
  • Das Zertifikat 400 beginnt mit einem TLV-Atom, das den Typ des folgenden Zertifikats angibt. Dies wird als Zertifikatsrolle 401 bezeichnet und weist einen 2 Byte-Wert auf, um anzugeben, dass es sich um ein Zertifikat der autorisierten Vorrichtung handelt.
  • Das Zertifikat 400 gehört zu einer Zertifikatskette. Die Zugangssteuerung 102 verwendet die Kette, um das Zertifikat 400 zu validieren und zu authentifizieren. Um anzugeben, zu welcher Kette das Zertifikat 400 gehört, verfügt das Zertifikat 400 über eine 4 Byte Stamm-Zertifikatskennung (ID) 402. Die Zertifikatskennung jedes Zertifikats in der Zertifikatskette ist gleich. Zertifikatskennungen, die nicht übereinstimmen, geben ein ungültiges Zertifikat an. In einem Beispiel gibt eine Stamm-Zertifikatskennung an, ob die Zertifikatskette eine Produktions- oder eine Entwicklungszertifizierungskette ist. In anderen Beispielen können andere Gruppen durch jeweilige Zertifikatskennungen angegeben werden.
  • Das Zertifikat 400 weist weiterhin einen 1-Byte-Indikator für die Zertifikatstiefe 403 auf. Die Tiefe eines Zertifikats ist definiert als sein Abstand von dem Stammzertifikat innerhalb seiner Zertifikatskette. Das Stammzertifikat ist so definiert, dass es eine Tiefe von Null aufweist. Wenn eine gegebene Zertifikatskette verarbeitet wird, werden die Tiefenfelder validiert, um die Integrität der Kette sicherzustellen.
  • Das Zertifikat 400 weist auch einen öffentlichen Transportschlüssel 404 auf (z. B. gemäß der elliptischen Kurve des National Institute of Standards and Technology (NIST) P-256) für das 64 Byte-Zertifikat). Jedes Zertifikat wird über einen öffentlichen Transportschlüssel bezeichnet/indiziert. Jeder Typ von öffentlichem Schlüssel weist seinen dedizierten Tag-Typ auf. Das heißt, der Tag-Typ bezeichnet die Chiffrier-Abfolge, die zum Generieren des öffentlichen Transportschlüssels verwendet wird, wie beispielsweise die Chiffrier-Abfolge P-256.
  • Das Zertifikat 400 weist weiterhin ein Datenfeld 405 auf (nachstehend erläutert) und wird über eine Signatur 406 authentifiziert. Die Zugangssteuerung 102 empfängt das Zertifikat 400 und validiert die Signatur, bevor sie einem der Inhalte des Zertifikats vertraut oder diesen verwendet. Um die Signaturvalidierung zu ermöglichen, wird der öffentliche Schlüssel 407 des 64 Byte-Unterzeichners als Teil des Zertifikats bereitgestellt. Die Signatur 406 selbst hat eine Länge von 64 Bytes und wird über alle früheren TLVs 401-405, 407 berechnet, die sich innerhalb des Zertifikats befinden, unabhängig davon, ob sie von der Implementierung erkannt werden oder nicht. Insbesondere wird die Signatur 406 aus einem Hash der Zertifikatdaten abgeleitet. Die spezifischen Daten, die signiert werden, sind zertifikatabhängig, enthalten jedoch alle TLVs, die verwendet werden, um das Zertifikat darzustellen, einschließlich TLVs, die nicht erkannt werden. Der zur Generierung der Signatur verwendete Schlüssel ist ein logischer Identitätsschlüssel und ist dem öffentlichen Signierschlüssel 407 zugeordnet.
  • Das Datenfeld 405 weist die Slot-Nummer 410 auf, die den Index des Datensatzes 201 im Konfigurationsspeicher 115 bezeichnet. Das Datenfeld 405 weist weiterhin eine weitere Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 411 auf (zusätzlich zu den beiden in 2 gezeigten Kopien). Das Datenfeld 405 wird mit dem Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung (ADSK) 412, der ein im Konfigurationsspeicher 115 gespeicherter 16 Byte Pseudozufallswert ist, verschlüsselt und zur Verschlüsselung von Daten in Zertifikaten der autorisierten Vorrichtung verwendet, sodass nur die ausgebende DSD 100 die Informationen wiederherstellen kann.
  • Entsperren der Datenspeicherungsvorrichtung
  • Wenn wiederum in Bezug auf 3 die autorisierte Vorrichtung 111 die DSD 100 entsperren möchte, sendet 303 die autorisierte Vorrichtung 111 das Zertifikat 400, das den verschlüsselten Metadaten-Verpackungsschlüssel (MWK) 213/411 enthält, an die Zugangssteuerung 102. Das Zertifikat 400 enthält auch die Slot-Nummer 410, die ein Index des Datensatzes 201 im Konfigurationsspeicher 115 ist.
  • Die Zugangssteuerung 102 verwendet den Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung, der im Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, um das Datenfeld 405 zu entschlüsseln 304 und die Slot-Nummer und den Metadaten-Verpackungsschlüssel zu extrahieren. Die Zugangssteuerung 102 fragt dann den Konfigurationsspeicher 115 ab, um den entsprechenden Datensatz 201 aus dem Konfigurationsspeicher 115 zu lesen 305, und entschlüsselt 306 die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 unter Verwendung des Metadaten-Verpackungsschlüssels. Daraus ergibt sich der kurzlebige öffentliche Schlüssel 211, der auch als Kennung der autorisierten Vorrichtung bezeichnet werden kann, da er die autorisierte Vorrichtung eindeutig identifiziert, da der kurzlebige öffentliche Schlüssel 211 einem nur in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeicherten privaten Entsperrschlüssel kryptografisch zugeordnet ist. Die Zugangssteuerung 102 kann zusätzliche Prüfungen 307 durchführen, wie Validieren, dass der öffentliche Transportschlüssel 209, der in den Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 enthalten ist, mit dem öffentlichen Transportschlüssel 404 übereinstimmt, der im Zertifikat 400 präsentiert wird. Weiterhin validiert die Zugangssteuerung 102 die Rolle 401 gegenüber dem gültigen Satz von Werten und ordnet die Rolle der Verbindung zu. Dies bedeutet, dass die Zugangssteuerung 102 während der Verbindungsdauer die aktuelle Rolle („Benutzer“ oder „Manager“) kennt. Zum Beispiel speichert die Zugangssteuerung 102 einen Parameterwert in einem flüchtigen Speicher, der die Rolle 401 angibt, die in dem Zertifikat bereitgestellt wird. Wenn eine der vorangegangenen Überprüfungen fehlschlägt, gilt die autorisierte Vorrichtung als widerrufen und es wird ein diesbezüglicher Fehler ausgegeben. Andernfalls gelingt der Verbindungsversuch und die Zugangssteuerung 102 sendet 308 eine Verbindungsbestätigungsnachricht an die autorisierte Vorrichtung 111.
  • In diesem Stadium ist die autorisierte Vorrichtung 111 verbunden und der Entsperrprozess beginnt 319, indem die autorisierte Vorrichtung 111 eine Entsperranforderung zum Zugriff auf die Steuerung 102 sendet 320. Die Entsperranforderung schließt den öffentlichen Entsperrschlüssel ein, der dem privaten Entsperrschlüssel zugeordnet ist, der in dem sicheren Hardwaremodul der autorisierten Vorrichtung gespeichert ist. Die Zugangssteuerung 102 stimmt den empfangenen öffentlichen Entsperrschlüssel 321 mit dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212 ab, der in dem Metadatensatz 205 der autorisierten Vorrichtung gespeichert ist. Als nächstes generiert 322 die Zugangssteuerung 102 einen neuen Verblendungswert (auch Entsperr-Verblendungsschlüssel (Unlock Blending Key, UBK) genannt), der im Wesentlichen ein kurzlebiger privater Skalar ist und zufallsbasiert generiert wird.
  • Der Zugangssteuerung 102 generiert dann die Aufforderung basierend auf der Kennung der autorisierten Vorrichtung (z. B. kurzlebiger öffentlicher Schlüssel 211) multipliziert mit dem Entsperr-Verblendungsschlüssel (UBK). Insbesondere multipliziert 323 die Zugangssteuerung 102 den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 mit dem Entsperr-Verblendungsschlüssel, wobei die vollen X- und Y-Koordinaten des Ergebnisses zurückgegeben werden, wobei angemerkt wird, dass diese Operation auf einer elliptischen Kurve durchgeführt wird. Die Zugangssteuerung 102 sendet 324 dann die X- und Y-Koordinaten als Aufforderung an die autorisierte Vorrichtung 111. An dieser Stelle sei angemerkt, dass diese Aufforderung auf der Kennung der autorisierten Vorrichtung 111 basiert, da der kurzlebige öffentliche Schlüssel ein Faktor bei der Multiplikation ist, die zu der Aufforderung führt. Es sei weiterhin angemerkt, dass für jede Entsperranforderung (d. h. 320) ein anderer Entsperr-Verblendungsschlüssel generiert wird, um „Man-in-the-middle“-Angriffe zu vermeiden.
  • Weiterhin berechnet 325 die Zugangssteuerung 102 die Inverse des Entsperr-Verblendungsschlüssels (UBK-1). Die Zugangssteuerung 102 kann die Inverse des Entsperr-Verblendungsschlüssels berechnen, während sie auf eine Antwort von der autorisierten Vorrichtung 111 wartet.
  • Die autorisierte Vorrichtung 111 berechnet eine Antwort auf die Aufforderung, indem die Aufforderung mit dem privaten Entsperrschlüssel 326 multipliziert wird, der in dem sicheren Hardwaremodul der autorisierten Vorrichtung gespeichert ist und dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212 entspricht, der in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist. Dabei kann es sich um die Ausführung einer kryptografischen Stammfunktion handeln, die vollständig innerhalb des sicheren Hardwaremoduls innerhalb der autorisierten Vorrichtung 111 ausgeführt werden kann. Die autorisierte Vorrichtung 111 sendet dann das Ergebnis in einer Antwortnachricht zurück 327. Die Zugangssteuerung 102 multipliziert 328 das zurückgegebene Ergebnis mit der Inversen des Entsperr-Verblendungsschlüssels, um das kurzlebige Entsperrgeheimnis (EUS) zu berechnen 223.
  • In mathematischer Notation stellt P den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel dar, und k stellt den Entsperr-Verblendungsschlüssel dar, der in Schritt 322 in 3 erstellt wurde. Die Zugangssteuerung 102 berechnet 323 das Produkt k*P und sendet 324 es an die autorisierte Vorrichtung 111. Die autorisierte Vorrichtung 111 multipliziert 326 die Aufforderung mit dem privaten Entsperrschlüssel j, um j*k*P zu berechnen, und gibt das Ergebnis an die Steuerung 102 zurück 327. Die Zugangssteuerung 102 multipliziert 238 diese Antwort mit dem Inversen des Entsperrblendschlüssels k-1, um k -1 *j*k*P
    Figure DE112020000236T5_0001
    zu berechnen, was aufgrund der kommutativen Natur von elliptischen Kurven gleich j*P ist ( d .h .k -1 *j*k*P=k*k -1 *j*P=j*P ) .
    Figure DE112020000236T5_0002
  • Die Zugangssteuerung 102 verwendet dann j*P als kurzlebiges Entsperrgeheimnis (d. h. Schlüssel), um den Benutzerschlüssel 221 zu entschlüsseln 329. Das heißt, die Zugangssteuerung 102 verwendet das kurzlebige Entsperrgeheimnis, um den in der DSD 100 gespeicherten Benutzerschlüssel 221 zu entschlüsseln, der mit dem kurzlebigen Entsperrgeheimnis verschlüsselt ist. Insbesondere entschlüsselt 329 die Zugangssteuerung 102 den Benutzerschlüssel, der dann 330 einen „User Drive Key“, Benutzerlaufwerkschlüssel, entschlüsselt, der dann schließlich über TCG-Befehle an die Kryptografiemaschine 106 gesendet 331 wird. Das heißt, der Benutzerlaufwerkschlüssel kann von der Zugangssteuerung 102 unter Verwendung einer Schlüsselableitungsfunktion basierend auf dem Benutzerschlüssel generiert werden. Der Benutzerlaufwerkschlüssel ist der TCG-Autorisierungsnachweis, der verwendet wird, um die DSD 100 zu entsperren, und kann mit dem hierin beschriebenen „kryptografischen Schlüssel“ gleichgesetzt werden. Im Falle von Opal ist dies der Benutzer2-Autorisierungsnachweis.
  • Es sei angemerkt, dass das kurzlebige Entsperrgeheimnis während der Neuanmeldung erzeugt wird, indem ein symmetrischer Schlüssel aus dem Ergebnis eines Elliptic Curve Diffie-Hellman-Verfahrens unter Verwendung des auf der autorisierten Vorrichtung 111 gespeicherten privaten Entsperrschlüssels und des öffentlichen Entsperrschlüssels 212 abgeleitet wird. Der resultierende Schlüssel wird verwendet, um den Benutzerschlüssel 221 zu verschlüsseln, aber nicht in der DSD 100 gespeichert. Stattdessen wird er jedes Mal neu generiert, wenn eine autorisierte Vorrichtung die Entsperrung der DSD 100 anfordert, wie oben beschrieben.
  • In einem weiteren Beispiel kann der private Entsperrschlüssel j in den vorstehenden Gleichungen durch ein Produkt des privaten Entsperrschlüssels durch einen aus einer Passphrase abgeleiteten Wert ersetzt werden. Der private Entsperrschlüssel wäre zwar noch im sicheren Hardwaremodul der autorisierten Vorrichtung gespeichert, der private Entsperrschlüssel allein wäre jedoch nicht in der Lage, die in der DSD 100 gespeicherten Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln. Stattdessen muss der Benutzer die Passphrase eingeben, um die Antwort auf die Aufforderung zu berechnen und diese Antwort zu senden 327. Dies würde einfach das vorstehende j durch das Produkt von j multipliziert mit dem Passphrasenwert ersetzen. Die DSD würde von dieser Änderung nichts mitbekommen, da das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 aus Sicht der Zugriffssteuerung 102 in gleicher Weise wie vorstehend generiert würde.
  • Registrierung und Neuanmeldung
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der in 2 gezeigte Datensatz 201 angezeigt wird, nachdem die autorisierte Vorrichtung 111 den Neuanmeldungsprozess abgeschlossen hat und die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten entschlüsseln darf. Wiederum gibt es hier insgesamt drei Schritte: Zuerst registriert die Managervorrichtung 110 eine Benutzervorrichtung 111 einmal als eine von mehreren autorisierten Vorrichtungen. Zweitens meldet sich die autorisierte Vorrichtung 111 einmal erneut bei der ersten Verbindung mit der Zugangssteuerung 102 an, um die Generierung der beteiligten Schlüssel abzuschließen. Drittens verbindet sich die autorisierte Vorrichtung 111 anschließend mit der Zugangssteuerung 102, um die DSD 100 zu entsperren. Dieser dritte Schritt kann mehrmals vorkommen.
  • Während des (anfänglichen) Registrierungsschrittes, der von der Managervorrichtung 110 initiiert wird, empfängt die Zugangssteuerung 102 von der Managervorrichtung 110 einen öffentlichen Schlüssel, der einem privaten Schlüssel entspricht, der in der Benutzervorrichtung 111 gespeichert ist. Daraufhin erstellt die Zugangssteuerung 102 Autorisierungsdaten, die ähnlich dem Datensatz 201 aus 2 sind, mit der Ausnahme, dass das Feld für den öffentlichen Entsperrschlüssel 212 den öffentlichen Transportschlüssel 209 (wie von der Managervorrichtung 110 empfangen) enthält, da der öffentliche Entsperrschlüssel noch nicht erzeugt wurde. Die Zugangssteuerung 102 generiert den Vorautorisierungsschlüssel 202, der im Wesentlichen ein Index zum Auffinden des Datensatzes 201 ist. Der Vorautorisierungsschlüssel wird durch eine Schlüsselgenerierungsfunktion unter Verwendung der x-Koordinate des empfangenen öffentlichen Transportschlüssels 209 und eines Salt-Wertes generiert. Der Salt-Wert kann ein Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung sein, der ein 16-Byte-Pseudozufallswert sein kann, der während des „Inbesitznahme“-Prozesses generiert wird, in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, und nicht mit der autorisierten Vorrichtung geteilt wird. Auf diese Weise kann der Salt nach jedem „Factory Reset“, Rücksetzen auf die Werkseinstellung, unterschiedlich sein, wie jedes Mal, wenn eine Managervorrichtung die DSD 100 in Besitz nimmt.
  • Das Erstellen der Autorisierungsdaten, die im Datensatz 201 gespeichert sind, weist weiterhin das Generieren des Metadaten-Verpackungsschlüssels 222 auf, beispielsweise durch Generieren eines 16-Byte-Pseudozufallswerts. Die Zugangssteuerung 102 speichert den Metadaten-Verpackungsschlüssel in Feld 222. Weiterhin generiert die Zugangssteuerung 102 das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 und verschlüsselt die Rolle 220 („Benutzer“ oder „Manager“), den Benutzerschlüssel 221 und den neuen Metadaten-Verpackungsschlüssel 222 mit dem kurzlebigen Entsperrgeheimnis 223. Dann generiert die Zugangssteuerung 102 aus dem kurzlebigen Entsperrgeheimnis 223 einen kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 und verwirft das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223.
  • Es sei daran erinnert, dass während des (anfänglichen) Registrierungsschritts, der von der Managervorrichtung 110 initiiert wird, die Zugangssteuerung 102 Autorisierungsdaten erzeugt, die dem Datensatz 201 aus 2 ähnlich sind. Im Gegensatz zu 2 sind die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 nicht durch den neuen Metadaten-Verpackungsschlüssel verschlüsselt, sondern durch einen vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel, da der tatsächliche Metadaten-Verpackungsschlüssel 222 für die autorisierte Vorrichtung 111 noch nicht verfügbar ist. Der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel kann mit dem Vorautorisierungsschlüssel 202 in diesem Stadium identisch sein oder separat generiert werden. Es sei angemerkt, dass der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel, der nun die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 verschlüsselt, nur durch die Zugangssteuerung 102 generiert und nicht durch die autorisierte Vorrichtung 111 bereitgestellt werden kann, da die autorisierte Vorrichtung 111 keinen Zugang zu dem Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung hat, der verwendet wird, um den vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel zu generieren.
  • Als Reaktion auf die erste Verbindung der autorisierten Vorrichtung 111 mit der Zugangssteuerung 102 sendet die autorisierte Vorrichtung 111 also ihren öffentlichen Transportschlüssel an die Zugangssteuerung 102. Die Zugangssteuerung 102 verwendet den öffentlichen Transportschlüssel und den gespeicherten Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung, um den Vorautorisierungsschlüssel 202 zu generieren. Die Zugangssteuerung 102 kann dann in dem Konfigurationsspeicher 115 nach dem Vorautorisierungsschlüssel 202 suchen, um den Datensatz 201 abzurufen. Die Zugangssteuerung 102 kann auch den Vorautorisierungsschlüssel als den Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackungsschlüssel verwenden, um die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 zu entschlüsseln.
  • Wie oben beschrieben, erzeugt die Zugangssteuerung 102 eine Aufforderung unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels 211 und eines Entsperr-Verblendungsschlüssels. Die Zugangssteuerung 102 erstellt dann aus der Antwort das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223. Es sei angemerkt, dass nur die autorisierte Vorrichtung 111 mit dem privaten Schlüssel, der dem öffentlichen Transportschlüssel 209 entspricht, eine gültige Antwort erstellen kann. Dies bedeutet, dass selbst wenn ein Angreifer den Konfigurationsspeicher 115 demontiert und den Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung liest, um den Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackungsschlüssel zu generieren, um den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 zu entschlüsseln, der Angreifer noch immer nicht in der Lage wäre, das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 zu generieren.
  • Die Zugangssteuerung 102 validiert die Antwort, indem sie prüft, ob die Antwort als kurzlebiges Entsperrgeheimnis 223 funktioniert, und aktualisiert als Antwort die Autorisierungsdaten im Datensatz 201. Insbesondere überprüft die Zugangssteuerung 102, ob das Feld 212 für den öffentlichen Entsperrschlüssel identisch mit dem öffentlichen Transportschlüssel 209 ist. Als Reaktion darauf, dass beide identisch sind (wie oben ausgeführt), fordert die Zugangssteuerung 102 einen neuen öffentlichen Entsperrschlüssel von der autorisierten Vorrichtung 111 an und speichert den zurückgegebenen Schlüssel als öffentlichen Entsperrschlüssel 212.
  • Die Zugangssteuerung entschlüsselt weiterhin den Metadaten-Verpackungsschlüssel 222, der während der Registrierung durch die Managervorrichtung 110 generiert wurde. In diesem Stadium kann die Zugriffssteuerung 102 das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 regenerieren, die Rolle 220 verschlüsseln, den Benutzerschlüssel 221 und den Metadaten-Verpackungsschlüssel 222 verschlüsseln, den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 regenerieren und speichern und das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 verwerfen. Abschließend verschlüsselt die Zugangssteuerung die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 mit dem Metadaten-Verpackungschlüssel 222 und überschreibt den Vorautorisierungsschlüssel 202 mit Zufallswerten, um den Konfigurationsspeicher 115 auch bei Besitz des öffentlichen Transportschlüssels und/oder des öffentlichen Entsperrschlüssels von Zufallsdaten ununterscheidbar zu machen. Damit sind die Aktualisierung der in dem Datensatz 201 gespeicherten Autorisierungsdaten und der Registrierungsprozess abgeschlossen. Dadurch wird es der autorisierten Vorrichtung 111 als einer von mehreren autorisierten Vorrichtungen ermöglicht, die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten durch die vorstehend dargelegten Entsperrschritte zu entschlüsseln.
  • Die vorstehend beschriebenen Prozesse, die das Erstellen und Aktualisieren von Autorisierungsdaten beinhalten, ermöglichen die Registrierung mehrerer autorisierter Vorrichtungen unter alleiniger Verwendung ihrer öffentlichen Schlüssel während des ersten Schritts der Registrierung durch die Managervorrichtung 110. Auf diese Weise müssen keine geheimen Informationen geteilt werden, die möglicherweise abgefangen und zum böswilligen Entsperren anderer Vorrichtungen des Benutzers verwendet werden könnten.
  • Mehrere Rollen
  • Unter Rückbezug auf 2 speichert der Konfigurationsspeicher 115 mehrere Einträge, von denen nur zwei angezeigt werden (erster Eintrag 201 und zweiter Eintrag 250). In den meisten Fällen gibt es einen Eintrag pro registrierter Vorrichtung. Jede „registrierte“ Vorrichtung kann eine Managervorrichtung 110 oder eine autorisierte Vorrichtung 111, 117, 118, 120, 121 sein. Es können zusätzliche Einträge vorhanden sein, beispielsweise für einen Wiederherstellungsschlüssel (nicht angezeigt).
  • Der erste Eintrag 201 ist der autorisierten Vorrichtung 111 zugeordnet, wie oben ausführlich erläutert. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass in dem ersten Eintrag ein Benutzerschlüssel 221 gespeichert ist, der durch ein kurzlebiges Entsperrgeheimnis 223 verschlüsselt ist, das aus einer Antwort auf eine Aufforderung unter Verwendung des kurzlebigen öffentlichen Schlüssels ECC-Pub (EUK) 211 berechnet werden kann.
  • Der zweite Eintrag 250 ist der Managervorrichtung 110 zugeordnet. Die meisten Felder in dem zweiten Eintrag 250 haben die gleiche Funktionalität wie in dem ersten Eintrag 201 und wie oben beschrieben. Zusammenfassend ermöglicht ein Vorautorisierungsschlüssel 252 das Lokalisieren des zweiten Eintrags 250 an der ersten Verbindung der Managervorrichtung 110 mit DSD 100, wobei darauf hingewiesen sei, dass die Managervorrichtung 110 möglicherweise von einer anderen Managervorrichtung registriert wurde, die ursprünglich den Inbesitznahmeprozess durchgeführt hat. Diese Registrierung läuft auf dieselbe Weise ab wie die Registrierung einer oben erläuterten autorisierten Vorrichtung (einschließlich der Neuanmeldung und der Verwendung von Zertifikaten, um den Eintragsindex und den Metadaten-Verpackungsschlüssel bereitzustellen). Weiterhin wird eine Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 253 und des vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssels 264 durch den Metadaten-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung verschlüsselt gespeichert, um den Managerzugang zu Metadaten der autorisierten Vorrichtung 255 zu ermöglichen, die durch den Metadaten-Verpackungsschlüssel 263 verschlüsselt sind. Der Metadaten-Verpackungsschlüssel 263 wird in einem Zertifikat durch die Managervorrichtung 110 bereitgestellt, um die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 255 zu entschlüsseln, die einen Vorrichtungstyp 256 und eine Rolle 257 aufweisen. Die Rolle 257 unterscheidet sich nun von der Rolle 207, da Rolle 257 einen Wert enthält, der eine Managerrolle angibt, während Rolle 207 einen Wert enthält, der eine Benutzerrolle angibt. Es sei darauf hingewiesen, dass sich der Metadaten-Verpackungsschlüssel 203/213/222 des ersten Eintrags 201 von dem Metadaten-Verpackungsschlüssel 253/263/272 des zweiten Eintrags 250 unterscheidet.
  • Weiterhin weisen, ähnlich wie bei dem ersten Eintrag 201, die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 255 einen Namen 258, den öffentlichen Transportschlüssel 259, die Metadaten des Entsperrschlüssels 260, den öffentlichen kurzlebigen Schlüssel 261 und öffentlichen Entsperrschlüssel 262 der Managervorrichtung 110 auf. Diese Funktionen ähneln ihren Gegenstücken aus der ersten Eingabe 201 und wie oben beschrieben. Die Managervorrichtung 110 speichert außerdem einen privaten Transportschlüssel und einen privaten Entsperrschlüssel auf einem sicheren Hardwaremodul. Weiterhin erzeugt die Zugangssteuerung 102 eine Aufforderung basierend auf dem kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 261 und berechnet basierend auf der Antwort der Managervorrichtung 110 das kurzlebige Entsperrgeheimnis 273, das eine zweite Kopie der Rolle 270 und eine zweite Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 272 entschlüsselt. Im Gegensatz zu dem ersten Eintrag 201, bei dem der Benutzerschlüssel 221 entschlüsselt wird, entschlüsselt das kurzlebige Entsperrgeheimnis 273 nun den Managerschlüssel 271, der den Managerzugang bereitstellt.
  • In einigen Beispielen ist der Benutzerschlüssel 221 direkt aus dem Managerschlüssel 271 ableitbar, was bedeutet, dass der Managerschlüssel die einzige geheime Information ist, die erforderlich ist, um den Benutzerschlüssel zu berechnen. Die Ableitung kann unidirektional erfolgen, d. h. der Managerschlüssel kann nicht aus dem Benutzerschlüssel abgeleitet werden. Die Ableitung kann auf einer Hash-Funktion basieren, wie beispielsweise einem Hash-basierten Message Authentication Code (HMAC) gemäß der Anforderung von Kommentaren (RFC) 5869 der Internet Engineering Task Force (IETF) unter Verwendung des Secure Hash Algorithm 2 (SHA-2) mit 512 Bits (siehe auch National Institute of Standards and Technology Spezial Publication (SP) 800-56C). Es sei darauf hingewiesen, dass der Managerschlüssel für alle Managervorrichtungseinträge identisch ist und somit auch der Benutzerschlüssel für alle autorisierten Vorrichtungseinträge identisch ist.
  • Mit einem ableitbaren Benutzerschlüssel ist auch gemeint, dass der Benutzerschlüssel immer berechnet werden kann, sobald der Managerschlüssel 271 verfügbar ist. Infolgedessen kann die Zugangssteuerung 102 als Reaktion darauf, dass die Managervorrichtung 110 die korrekte Antwort auf die Aufforderung bereitstellt, die Benutzerinhaltsdaten unter Verwendung des Benutzerschlüssels entschlüsseln, der von dem Managerschlüssel 271 abgeleitet wurde, der basierend auf der Antwort entschlüsselt wurde. Daher soll der Managervorrichtung ein Managerzugang bereitgestellt werden, der einen Zugang zu den Benutzerinhaltsdaten und einen Zugang zu den auf dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten Berechtigungsdaten aufweist. Dadurch kann die Managervorrichtung 110 eine Liste registrierter Vorrichtungen anfordern, die von der Zugangssteuerung 102 bereitgestellt werden kann. Folglich kann die Managervorrichtung 110 die Liste lokal auf der Managervorrichtung 110 speichern und die Liste auf einer grafischen Benutzeroberfläche anzeigen. Der Prozess des Abrufens aller Einträge registrierter Vorrichtungen kann durch ein Bitmap-Datenobjekt unterstützt werden, das ein Bit für jeden möglichen Dateneintrag aufweist, wie beispielsweise 256 Bits für 256 mögliche registrierte Vorrichtungen. Zugangssteuerung 102 setzt das Bit als Reaktion auf das Schreiben eines der mehreren Einträge auf „1“. Auf diese Weise kann die Zugangssteuerung 102 feststellen, welche Einträge gültig sind und versucht nicht, ungültige Einträge zu entschlüsseln.
  • Im Gegensatz zu der Managervorrichtung 110 hat die autorisierte Vorrichtung 111 keinen Zugang zu dem Managerschlüssel 271, sondern nur Zugang zu dem Benutzerschlüssel 221, was keine Entschlüsselung der Metadaten anderer Vorrichtungen ermöglicht. Daher kann man sagen, dass das Lesen von Autorisierungsdaten, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, für autorisierte Vorrichtungen eingeschränkt ist (ohne Zugang zu dem Managerschlüssel 271).
  • Es wird hier darauf hingewiesen, dass jeder Eintrag 201/250 und jeder weitere Eintrag, der nicht angezeigt ist, Metadaten aufweist, die durch einen anderen Metadaten-Verpackungsschlüssel verschlüsselt sind. Daher bestimmt die Zugangssteuerung 102 als Reaktion auf das Bereitstellen des Managerzugangs einen separaten Metadaten-Verpackungsschlüssel für jeden Eintrag. Genauer berechnet die Zugangssteuerung 102 mit dem verfügbaren Managerschlüssel 271 den autorisierten Vorrichtungsmetadatenschlüssel 254 (der für alle Einträge identisch ist) und verwendet diesen Schlüssel zum Entschlüsseln jedes eintragsspezifischen Metadaten-Verpackungsschlüssels 203/253, was wiederum die Zugangssteuerung 102 in die Lage versetzt, alle autorisierten Vorrichtungsmetadaten 255 zu entschlüsseln. Es wird auch darauf hingewiesen, dass der Managerzugang keine Entschlüsselung des Benutzerschlüssels 221 aus den autorisierten Vorrichtungseinträgen erlaubt, da die Berechnung des kurzlebigen Entsperrgeheimnisses 223 den Entsperrgeheimnisschlüssel erfordert, der in dem Speicher jeder autorisierten Vorrichtung gehalten wird. Der Benutzerschlüssel 221 ist jedoch aus dem Managerschlüssel 271 ableitbar, so dass es für die Managervorrichtung 110 keinen Nutzen ergibt, den Benutzerschlüssel 221 aus dem autorisierten Vorrichtungseintrag 201 zu entschlüsseln.
  • Zusammenfassend speichern die Einträge 201 und 250 entweder den Benutzerschlüssel 221 oder den Managerschlüssel 271, der es der Zugangssteuerung ermöglicht, selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang auf die mehreren registrierten Vorrichtungen bereitzustellen.
  • Verfahren zur Zugangsbereitstellung
  • 5 veranschaulicht ein Verfahren 500 zum Bereitstellen von Zugang auf eine Datenspeicherungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren beginnt damit, dass die Zugangssteuerung 102 die mehreren Einträgen 201/250, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen 110/111 zugeordnet sind, auf dem Einrichtungsspeicher 115 speichert 501. Die mehreren Einträge 201/250 weisen Autorisierungsdaten 201/250 auf, die kryptografische Schlüssel 221/271 angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen 110/111 bereitstellen. Zugangssteuerung 102 verbindet 502 sich mit einer der mehreren registrierten Vorrichtungen 110/111 und wählt 503 einen der mehreren Einträge aus, welcher der verbundenen registrierten Vorrichtung zugeordnet ist. Dann ermöglicht 504 Zugangssteuerung 102 eine Verwendung eines der kryptografischen Schlüssel des ausgewählten der mehreren Einträge, um Benutzerzugang oder Managerzugang für die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitzustellen.
  • Registrieren der Datenspeicherungsvorrichtung
  • Der Datenanschluss 103 registriert sich bei dem Host-Computersystem 104 als Blockdatenspeicherungsvorrichtung. Zum Beispiel stellen Universal Serial Bus-Vorrichtungen (USB-Vorrichtungen) Informationen in Form eines USB-Vorrichtungsdeskriptors bereit. Der USB-Vorrichtungsdeskriptor enthält relevante Informationen über die Vorrichtung. Dementsprechend registriert sich in Ausführungsformen, in denen die Datenspeicherungsvorrichtung über eine USB-Verbindung mit einem Host-Computersystem verbunden ist, die Datenspeicherungsvorrichtung bei dem Host-Computersystem als Blockdatenspeicherungsvorrichtung durch Einrichten ihres USB-Vorrichtungsdeskriptors, um anzugeben, dass die Datenspeicherungsvorrichtung eine Blockdatenspeicherungsvorrichtung ist.
  • Der USB-Vorrichtungsdeskriptor stellt strukturierte Informationen in Bezug auf die USB-Vorrichtung, wie beispielsweise die Klasse der Vorrichtung, unterstützte Protokolle, Art der Vorrichtung, Hersteller und andere Konfigurationsparameter, bereit. Ein Betriebssystem eines Host-Computers kann den USB-Vorrichtungsdeskriptor der Datenspeicherungsvorrichtung durch Senden verschiedener Standardsteueranforderungen (z. B. GET_DESCRIPTOR-Anforderungen) an die Datenspeicherungsvorrichtung erhalten. Als Antwort auf das Empfangen dieser Anforderungen stellt die Datenspeicherungsvorrichtung dem Host-Computersystem den USB_DEVICE_DESCRIPTOR für USB-Vorrichtung, bereit, wodurch die Datenspeicherungsvorrichtung bei dem Host-Computersystem als Blockdatenspeicherungsvorrichtung registriert wird. Der Host-Computer interpretiert den USB_DEVICE_DESCRIPTOR, um die Konfiguration und Fähigkeiten der Datenspeicherungsvorrichtung zu bestimmen. Das Host-Computersystem kann dann Informationen bezüglich der Datenspeicherungsvorrichtung in den Registern des Betriebssystems des Host-Computersystems speichern.
  • Für Fachleute ist erkennbar, dass zahlreiche Variationen und/oder Modifikationen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom weitgefassten allgemeinen Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.

Claims (20)

  1. Datenspeicherungsvorrichtung, aufweisend einen Datenpfad, eine Zugangssteuerung und einen Datenspeicher, wobei: der Datenpfad aufweist: einen Datenanschluss, der dazu eingerichtet ist, Daten zwischen einem Host-Computersystem und der Datenspeicherungsvorrichtung zu übertragen; ein nichtflüchtiges Speicherungsmedium, das dazu eingerichtet ist, verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten zu speichern; und eine Kryptografiemaschine, die zwischen den Datenanschluss und das Speicherungsmedium geschaltet ist und dazu eingerichtet ist, einen kryptografischen Schlüssel zu verwenden, um die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speicherungsmedium gespeichert sind, als Antwort auf eine Anforderung von dem Host-Computersystem zu entschlüsseln; und die Steuerung eingerichtet ist zum: Speichern von mehreren Einträgen, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf dem Datenspeicher, wobei die mehreren Einträge Autorisierungsdaten aufweisen, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen.
  2. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Benutzerzugang: eine Entschlüsselung der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten ermöglicht; und ein Lesen von Autorisierungsdaten einschränkt, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind.
  3. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Managerzugang: eine Entschlüsselung der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten ermöglicht; und ein Lesen von Autorisierungsdaten ermöglicht, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind.
  4. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder Eintrag Autorisierungsdaten aufweist, die einen Benutzerschlüssel angeben, um Benutzerzugang bereitzustellen, oder einen Managerschlüssel angeben, um Managerzugang bereitzustellen.
  5. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jeder Eintrag ein Schlüsselfeld aufweist, das die Autorisierungsdaten speichert, die nur einen von dem Benutzerschlüssel und dem Managerschlüssel angeben.
  6. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Benutzerschlüssel durch eine Einwegfunktion von dem Managerschlüssel ableitbar ist.
  7. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei: der Managerschlüssel ein Lesen von Autorisierungsdaten ermöglicht, die anderen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind; und der Benutzerschlüssel, der von dem Managerschlüssel ableitbar ist, eine Entschlüsselung der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten ermöglicht.
  8. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Benutzerschlüssel für mehrere Einträge identisch ist, die Benutzerzugang bereitstellen.
  9. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Managerschlüssel für mehrere Einträge identisch ist, die Managerzugang bereitstellen.
  10. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Autorisierungsdaten von jedem der mehreren Einträge basierend auf einem privaten Schlüssel verschlüsselt werden, der auf einer der mehreren registrierten Vorrichtungen gespeichert ist, die diesem Eintrag zugeordnet sind.
  11. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der private Schlüssel für jede der mehreren autorisierten Vorrichtungen unterschiedlich ist.
  12. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei: jeder Eintrag, der Benutzerzugang bereitstellt, verschlüsselte Metadaten aufweist, die durch einen Metadatenverschlüsselungsschlüssel verschlüsselt sind; der Metadatenverschlüsselungsschlüssel auf dem geheimen Schlüssel basiert, der auf jeder der mehreren registrierten Vorrichtungen gespeichert ist, und für jeden Eintrag unterschiedlich ist; und der Metadatenverschlüsselungsschlüssel in jenem Eintrag gespeichert ist, der basierend auf dem Managerschlüssel verschlüsselt ist, um Zugang zu den Metadaten als Reaktion auf ein Erhalten des Managerschlüssels bereitzustellen.
  13. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zugriffssteuerung weiterhin eingerichtet ist zum: Erzeugen einer Abfrage für eine der mehreren registrierten Vorrichtungen; Senden der Abfrage über einen Kommunikationskanal, der sich von dem Datenpfad unterscheidet, an die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen; Empfangen einer Antwort auf die Abfrage von der einen der mehreren registrierten autorisierten Vorrichtungen über den Kommunikationskanal; und Entschlüsseln der Autorisierungsdaten mindestens teilweise basierend auf der Antwort, um einen Zugangsschlüssel zu erhalten, der einer ist von: einem Managerschlüssel, der Managerzugang bereitstellt, und einem Benutzerschlüssel, der Benutzerzugang bereitstellt.
  14. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Abfrage auf den Autorisierungsdaten basiert.
  15. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Abfrage auf einem öffentlichen Schlüssel der einen der mehren registrierten Vorrichtungen basiert.
  16. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zugangssteuerung dazu eingerichtet ist, die kryptografischen Schlüssel zu verschlüsseln, um die Autorisierungsdaten zu erzeugen.
  17. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Zugangssteuerung weiterhin dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte für jeden der mehreren Einträge durchzuführen: Erzeugen eines ephemeren privaten Schlüssels und eines entsprechenden ephemeren öffentlichen Schlüssels; Verschlüsseln des kryptografischen Schlüssels basierend auf dem ephemeren privaten Schlüssel und einem öffentlichen Entsperrschlüssel, der einem privaten Entsperrschlüssel entspricht, der auf der jeweiligen registrierten Vorrichtung gespeichert ist; Verwerfen des ephemeren privaten Schlüssels; und Speichern des flüchtigen öffentlichen Schlüssels und des öffentlichen Entsperrschlüssels.
  18. Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Datenspeicherungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, sich bei dem Host-Computersystem als eine Blockdatenspeicherungsvorrichtung zu registrieren.
  19. Verfahren zum Bereitstellen von Zugang zu einer Datenspeicherungsvorrichtung, die einen Datenspeicher aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Speichern von mehreren Einträgen, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf dem Datenspeicher, wobei die mehreren Einträge Autorisierungsdaten aufweisen, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen; Verbinden mit einer der mehreren registrierten Vorrichtungen; Auswählen eines der mehreren Einträge, welcher der verbundenen registrierten Vorrichtung zugeordnet ist; und Ermöglichen einer Verwendung eines der kryptografischen Schlüssel des ausgewählten der mehreren Einträge, um Benutzerzugang oder Managerzugang für die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitzustellen.
  20. Datenspeicherungsvorrichtung, aufweisend: Mittel zum Speichern von mehreren Einträgen, die mehreren jeweiligen registrierten Vorrichtungen zugeordnet sind, auf einem Datenspeicher, wobei die mehreren Einträge Autorisierungsdaten aufweisen, die kryptografische Schlüssel angeben, die selektiv Benutzerzugang oder Managerzugang für jede der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitstellen; Mittel zum Verbinden mit einer der mehreren registrierten Vorrichtungen; Mittel zum Auswählen von einem der mehreren Einträge, welcher der verbundenen registrierten Vorrichtung zugeordnet ist; und Mittel zum Ermöglichen einer Verwendung von einem der kryptografischen Schlüssel des ausgewählten der mehreren Einträge, um Benutzerzugang oder Managerzugang für die eine der mehreren registrierten Vorrichtungen bereitzustellen.
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