Data Encryption at Rest یا رمزنگاری داده‌ها چیست ؟

Data Encryption at Rest چیست ؟

Data Encryption at Rest یا رمزنگاری داده‌ها در حالت سکون به فرآیند محافظت از داده‌هایی اشاره دارد که در یک محیط ذخیره‌سازی (مانند دیسک‌های سخت، سرورها، یا پایگاه‌های داده) ذخیره شده‌اند و در حال انتقال یا پردازش نیستند. هدف از این رمزنگاری، جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به داده‌ها در صورتی است که دستگاه‌های ذخیره‌سازی فیزیکی به سرقت رفته یا دچار نقض امنیتی شوند.

ویژگی‌های کلیدی Data Encryption at Rest

1. رمزنگاری داده‌ها در مکان ذخیره‌سازی:
   • داده‌ها قبل از ذخیره شدن روی دیسک‌ها، پایگاه‌های داده یا فضای ابری به کدهایی تبدیل می‌شوند که تنها با استفاده از کلیدهای رمزنگاری معتبر قابل رمزگشایی هستند.
2. جلوگیری از دسترسی غیرمجاز:
   • حتی اگر شخصی به فیزیکی به داده‌ها دسترسی پیدا کند (مانند سرقت دیسک یا هک شدن سرور)، بدون کلید رمزنگاری قادر به خواندن یا استفاده از داده‌ها نخواهد بود.
3. استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری قوی:
   • رمزنگاری متقارن (مانند AES) و نامتقارن (مانند RSA) دو نوع اصلی از تکنیک‌های رمزنگاری هستند که برای محافظت از داده‌ها در حالت سکون استفاده می‌شوند.
4. سطوح مختلف رمزنگاری:
   • رمزنگاری می‌تواند در سطح دیسک (رمزنگاری کل دیسک)، سطح فایل، یا حتی در سطح پایگاه داده اعمال شود، بسته به نیاز امنیتی و معماری سیستم.

معماری و پیاده‌سازی Data Encryption at Rest

پیاده‌سازی و معماری Data Encryption at Rest یا رمزنگاری داده‌ها در حالت سکون، به رویکردها و تکنیک‌های مختلفی بستگی دارد که با توجه به نیازهای امنیتی و عملکرد سیستم انتخاب می‌شوند. در این بخش به بررسی سطوح رمزنگاری، تکنیک‌های پیاده‌سازی، و همچنین معماری‌هایی که برای محافظت از داده‌ها در حالت سکون استفاده می‌شود، می‌پردازیم.

1. سطوح مختلف رمزنگاری در حالت سکون

رمزنگاری داده‌ها می‌تواند در سطوح مختلفی پیاده‌سازی شود که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند:

الف) رمزنگاری در سطح دیسک (Full Disk Encryption – FDE)

• در این سطح، کل دیسک یا درایو به صورت کامل رمزنگاری می‌شود.
• تمامی داده‌ها، شامل سیستم‌عامل، فایل‌های اجرایی و داده‌های کاربر، رمزنگاری می‌شوند.
• وقتی دستگاه خاموش است، داده‌ها در حالت رمزنگاری‌شده قرار دارند و تنها با احراز هویت مناسب و ورود به سیستم، کلید رمزنگاری فعال شده و داده‌ها قابل دسترسی می‌شوند.
• مثال‌ها: BitLocker در ویندوز، FileVault در macOS، LUKS در لینوکس.

مزایا:

• محافظت از کل داده‌های سیستم.
• آسانی در پیاده‌سازی و مدیریت.

معایب:

• رمزگشایی کل دیسک می‌تواند موجب کاهش عملکرد شود.
• رمزنگاری فایل‌های جداگانه یا حساس ممکن است انعطاف‌پذیرتر باشد.

ب) رمزنگاری در سطح فایل یا پوشه (File/Folder Encryption)

• در این رویکرد، تنها فایل‌ها یا پوشه‌های خاصی که حاوی اطلاعات حساس هستند، رمزنگاری می‌شوند.
• این تکنیک انعطاف‌پذیر است و نیاز به رمزگشایی کل دیسک ندارد.
• کاربران می‌توانند تعیین کنند که کدام فایل‌ها یا پوشه‌ها نیاز به حفاظت دارند.

مزایا:

• تنها داده‌های حساس رمزنگاری می‌شوند که باعث کاهش نیاز به منابع و افزایش عملکرد می‌شود.
• انعطاف‌پذیری بالا در کنترل داده‌ها.

معایب:

• پیچیدگی در پیاده‌سازی و مدیریت.
• احتمال فراموشی یا نادیده گرفتن رمزنگاری فایل‌های حساس.

ج) رمزنگاری در سطح پایگاه داده (Database Encryption)

• در این روش، داده‌های ذخیره‌شده در پایگاه داده رمزنگاری می‌شوند.
• می‌توان کل پایگاه داده یا تنها ستون‌ها یا رکوردهای حساس را رمزنگاری کرد.
• این تکنیک به‌طور خاص برای محافظت از داده‌های حساس در پایگاه‌های داده‌های بزرگ کاربرد دارد.

مثال‌ها: Transparent Data Encryption (TDE) در SQL Server، Oracle Advanced Security در Oracle DB.

مزایا:

• رمزنگاری داده‌های حساس بدون نیاز به رمزنگاری کل سیستم.
• پشتیبانی برخی از پایگاه‌های داده از این قابلیت به‌صورت پیش‌فرض.

معایب:

• پیچیدگی بیشتر در تنظیمات و مدیریت داده‌های رمزنگاری‌شده.
• امکان کاهش عملکرد در زمان دسترسی به داده‌های رمزنگاری‌شده.

2. روش‌های پیاده‌سازی رمزنگاری

الف) رمزنگاری نرم‌افزاری (Software-Based Encryption)

• در این روش، فرآیند رمزنگاری توسط نرم‌افزارهایی که بر روی سیستم عامل اجرا می‌شوند انجام می‌گیرد.
• نرم‌افزارهای متعددی برای رمزنگاری دیسک، فایل یا داده‌های پایگاه داده وجود دارند که می‌توانند توسط کاربران یا مدیران سیستم پیاده‌سازی شوند.

مزایا:

• ارزان‌تر و منعطف‌تر.
• به‌راحتی در اکثر سیستم‌ها قابل پیاده‌سازی است.

معایب:

• ممکن است کاهش عملکرد در سیستم ایجاد کند زیرا عملیات رمزنگاری توسط CPU انجام می‌شود.
• در معرض آسیب‌پذیری‌های نرم‌افزاری قرار دارد.

ب) رمزنگاری سخت‌افزاری (Hardware-Based Encryption)

• در این روش، عملیات رمزنگاری توسط سخت‌افزارهای خاص مانند ماژول‌های رمزنگاری یا دیسک‌های سخت خودرمزنگاری (Self-Encrypting Drives – SED) انجام می‌شود.
• رمزنگاری و رمزگشایی توسط سخت‌افزار انجام می‌شود که معمولاً عملکرد بهتری نسبت به نرم‌افزارهای رمزنگاری دارد.

مزایا:

• عملکرد سریع‌تر و بهینه‌تر.
• ایمن‌تر در برابر حملات نرم‌افزاری.

معایب:

• هزینه بالاتر.
• نیاز به تجهیزات خاص.

3. معماری رمزنگاری در سیستم‌ها

الف) مدیریت کلیدهای رمزنگاری (Key Management)

• مهم‌ترین بخش پیاده‌سازی رمزنگاری، مدیریت ایمن کلیدهای رمزنگاری است.
• کلیدها باید به صورت ایمن ذخیره، منتقل و بازیابی شوند.
• کی‌ منیجرها (Key Management Systems – KMS) به‌عنوان راهکاری برای مدیریت خودکار کلیدهای رمزنگاری در سیستم‌ها به کار می‌روند.

ب) استفاده از ماژول‌های امنیتی سخت‌افزاری (Hardware Security Module – HSM)

• این ماژول‌ها ابزارهای سخت‌افزاری تخصصی هستند که برای ایجاد و محافظت از کلیدهای رمزنگاری استفاده می‌شوند.
• HSMها کلیدهای رمزنگاری را به‌صورت ایمن ذخیره کرده و از حملات فیزیکی و نرم‌افزاری جلوگیری می‌کنند.

ج) رمزنگاری در فضای ابری

• بسیاری از سازمان‌ها از خدمات ابری برای ذخیره‌سازی داده‌های خود استفاده می‌کنند.
• سرویس‌دهندگان ابری مانند AWS و Azure قابلیت‌های رمزنگاری داده‌ها در حالت سکون را به‌عنوان بخشی از خدمات خود ارائه می‌دهند.
• رمزنگاری در فضای ابری شامل رمزنگاری داده‌ها قبل از ارسال به فضای ابری و همچنین مدیریت کلیدهای رمزنگاری است.

4. چالش‌های پیاده‌سازی رمزنگاری در حالت سکون

• مدیریت کلیدها: ایجاد و نگهداری ایمن از کلیدهای رمزنگاری می‌تواند بسیار پیچیده و حیاتی باشد.
• کاهش عملکرد: عملیات رمزنگاری و رمزگشایی ممکن است بر عملکرد سیستم تأثیر بگذارد.
• سازگاری با سایر سیستم‌ها: ممکن است نیاز باشد که سیستم رمزنگاری با سایر ابزارها و نرم‌افزارها سازگار شود.

چالش‌ها و ملاحظات امنیتی Data Encryption at Rest

پیاده‌سازی Data Encryption at Rest (رمزنگاری داده‌ها در حالت سکون) نقش حیاتی در حفاظت از داده‌های حساس ایفا می‌کند، اما این فرآیند چالش‌ها و ملاحظات امنیتی خاص خود را دارد. در این بخش، به بررسی مهم‌ترین چالش‌ها و ملاحظات امنیتی که در هنگام پیاده‌سازی رمزنگاری داده‌ها در حالت سکون باید مورد توجه قرار گیرد، می‌پردازیم.

1. مدیریت کلیدهای رمزنگاری (Key Management)

• چالش اصلی: کلیدهای رمزنگاری همانند قفل اصلی محافظت از داده‌ها عمل می‌کنند. اگر کلیدها به خطر بیفتند، داده‌ها حتی با قوی‌ترین رمزنگاری نیز در معرض خطر قرار خواهند گرفت.

ملاحظات امنیتی:

• کلیدهای رمزنگاری باید به‌صورت ایمن ذخیره و مدیریت شوند و نباید به‌صورت محلی در کنار داده‌های رمزنگاری‌شده ذخیره شوند.
• استفاده از Key Management Systems (KMS) برای تولید، ذخیره، و مدیریت کلیدها توصیه می‌شود.
• کلیدها باید به‌صورت دوره‌ای چرخش (rotation) داشته باشند تا در صورت به خطر افتادن یکی از کلیدها، تمام داده‌ها در معرض خطر قرار نگیرند.
• دسترسی به کلیدها باید محدود به افراد و سیستم‌های مجاز باشد.

2. کاهش عملکرد (Performance Overhead)

• چالش اصلی: عملیات رمزنگاری و رمزگشایی نیازمند مصرف منابع پردازشی است که می‌تواند بر عملکرد سیستم تأثیر منفی بگذارد.

ملاحظات امنیتی:

• انتخاب الگوریتم‌های رمزنگاری مناسب (مانند AES که کارایی بالایی دارد) می‌تواند تأثیر منفی بر عملکرد سیستم را کاهش دهد.
• استفاده از سخت‌افزارهای تخصصی رمزنگاری (مانند HSM یا Self-Encrypting Drives) می‌تواند به بهینه‌سازی عملکرد سیستم کمک کند.
• فشرده‌سازی داده‌ها قبل از رمزنگاری می‌تواند به کاهش بار پردازشی کمک کند، اما باید مطمئن شوید که این کار امنیت را کاهش نمی‌دهد.

3. نقاط ضعف در مدیریت کلید و احراز هویت

• چالش اصلی: بدون احراز هویت قوی، مهاجمان ممکن است بتوانند به کلیدهای رمزنگاری یا داده‌های رمزنگاری‌شده دسترسی پیدا کنند.

ملاحظات امنیتی:

• از روش‌های چندعاملی احراز هویت (Multi-Factor Authentication – MFA) برای دسترسی به کلیدها و داده‌های رمزنگاری‌شده استفاده کنید.
• مطمئن شوید که کاربران و سیستم‌هایی که به کلیدها دسترسی دارند، به درستی احراز هویت شده‌اند.
• احراز هویت مبتنی بر گواهی‌نامه‌های دیجیتال (certificates) می‌تواند امنیت بیشتری نسبت به رمز عبور ارائه دهد.

4. حملات داخلی (Insider Threats)

• چالش اصلی: افرادی که دسترسی داخلی به سیستم‌ها دارند، می‌توانند با استفاده از کلیدهای رمزنگاری یا دسترسی مستقیم به داده‌ها، اطلاعات حساس را سرقت کنند.

ملاحظات امنیتی:

• محدود کردن دسترسی به داده‌های رمزنگاری‌شده و کلیدهای رمزنگاری فقط به افراد و سیستم‌های کاملاً ضروری.
• استفاده از نظارت و مانیتورینگ برای تشخیص رفتارهای مشکوک در داخل سازمان و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز داخلی.
• تفکیک مسئولیت‌ها (Separation of Duties) برای کاهش امکان سوءاستفاده از دسترسی به داده‌ها.

5. بازیابی و پشتیبان‌گیری از داده‌های رمزنگاری‌شده

• چالش اصلی: داده‌های پشتیبان نیز باید به‌صورت امن ذخیره شوند تا در صورت نیاز به بازیابی، بتوان به آن‌ها دسترسی داشت بدون اینکه امنیت نقض شود.

ملاحظات امنیتی:

• پشتیبان‌گیری از داده‌های رمزنگاری‌شده باید به‌صورت امن انجام شود و خود داده‌های پشتیبان نیز باید رمزنگاری شوند.
• فرآیند بازیابی داده‌ها باید تضمین کند که تنها افراد مجاز به کلیدهای بازیابی دسترسی دارند.
• ذخیره‌سازی نسخه‌های پشتیبان در محیط‌های ایمن (مانند HSM یا فضای ابری با رمزنگاری قوی) از اهمیت بالایی برخوردار است.

6. انتخاب الگوریتم رمزنگاری

• چالش اصلی: استفاده از الگوریتم‌های قدیمی و ناامن می‌تواند منجر به آسیب‌پذیری‌های امنیتی شود.

ملاحظات امنیتی:

• استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری قوی و معتبر مانند AES (Advanced Encryption Standard) یا RSA.
• الگوریتم‌های قدیمی یا ضعیف، مانند DES یا MD5، نباید استفاده شوند زیرا به‌راحتی قابل شکستن هستند.
• بررسی دوره‌ای و به‌روزرسانی الگوریتم‌های رمزنگاری برای جلوگیری از آسیب‌پذیری‌های جدید.

7. حملات باج‌افزاری (Ransomware)

• چالش اصلی: حملات باج‌افزاری می‌توانند داده‌های رمزنگاری‌شده را رمزنگاری مجدد کنند و دسترسی به آن‌ها را از شما سلب کنند.

ملاحظات امنیتی:

• پیاده‌سازی سیستم‌های تشخیص نفوذ (Intrusion Detection Systems – IDS) و مکانیزم‌های پشتیبان‌گیری منظم و رمزنگاری‌شده می‌تواند به کاهش اثرات حملات باج‌افزاری کمک کند.
• آموزش کارکنان و کاربران در خصوص روش‌های پیشگیری از حملات باج‌افزاری، مانند عدم باز کردن ایمیل‌های مشکوک یا نصب نرم‌افزارهای غیرمجاز.

8. محدودیت‌های قانونی و انطباق با مقررات

• چالش اصلی: سازمان‌ها ممکن است ملزم به پیروی از مقررات خاصی مانند GDPR، HIPAA یا PCI-DSS باشند که هرکدام نیازهای خاصی در خصوص رمزنگاری داده‌ها دارند.