Microsoft macht Azure Integrated HSM als Project Tessera quelloffen

Was Project Tessera umfasst

Laut Microsoft führt Project Tessera die Architektur eines direkt an die Workload angebundenen HSM fort, die mit Azure Integrated HSM eingeführt wurde. Architektur, Spezifikationen, Protokolle, Treiber, Software, Firmware und reproduzierbare Build-Umgebungen werden für die breitere Community als Open Source bereitgestellt.

Microsoft zufolge soll die Initiative mit der Zeit auf eine vollständig quelloffene Silizium-Implementierung zusteuern und zugleich die Hardware breit verfügbar machen. Ziel ist, dass Organisationen im gesamten Ökosystem die Plattform einsetzen, integrieren und weiterentwickeln. Spezifikationen, Protokolle, Softwarebibliotheken, Treiber, Firmware und Hardware sind über das GitHub-Repository Tessera Integrated HSM verfügbar. Microsoft kündigt an, dort weiteres quelloffenes Silizium, neue Hardware-Designs und Verbesserungen aus der Community zu ergänzen.

Das Unternehmen verknüpft das Vorhaben mit Caliptra, einem vollständig quelloffenen Silizium-Root-of-Trust, der nach Angaben von Microsoft im Hardware-Ökosystem breite Verbreitung gefunden hat. Tessera überträgt das gleiche Modell aus Transparenz und Zusammenarbeit auf den Schutz von Schlüsseln.

Warum Microsoft auf KI- und Quantenbedrohungen verweist

Microsoft argumentiert, dass zwei Entwicklungen die Cybersicherheit grundlegend verändern. Erstens steigerten KI-gesteuerte Angriffe Umfang, Tempo und Raffinesse von Attacken und verkürzten die Zeit zwischen der Entdeckung einer Schwachstelle und ihrer Ausnutzung. Das verstärke Risiken wie Diebstahl von Zugangsdaten, die Exfiltration von Schlüsseln und den Missbrauch von Signaturen, so das Unternehmen.

Zweitens stelle Quantencomputing ein Risiko für viele heutige kryptografische Algorithmen dar. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer könne weit verbreitete Public-Key-Kryptografie brechen und damit digitale Signaturen, Authentifizierung und Identitätsprüfung untergraben, erklärt Microsoft. Das Unternehmen erwartet, dass HSM-gestützte Signaturinfrastrukturen zu den ersten kritischen Systemen gehören werden, die migriert werden müssen. Dafür seien HSMs nötig, die Post-Quanten-Kryptografie unterstützen und mit klassischen HSMs zusammenarbeiten.

Azure Integrated HSM führt kryptografische Operationen näher an der Workload aus, während die Schlüssel innerhalb der Sicherheitsgrenze des HSM bleiben. Laut Microsoft stärkt das den Schlüsselschutz, verbessert die kryptografische Leistung, bietet Krypto-Agilität und ein einfacheres Betriebsmodell. In Tessera fließen die Erfahrungen aus dem Einsatz von Azure Integrated HSM in großem Maßstab ein.

Gegen Anti-Patterns im Schlüsselmanagement

Microsoft zufolge zwingen zentrale HSM-Installationen, bei denen das HSM getrennt von der Rechenleistung betrieben wird, kryptografische Operationen über das Netzwerk. Die daraus entstehende Latenz und die betrieblichen Abhängigkeiten könnten Unternehmen zu Behelfslösungen verleiten, die den Schutz der Schlüssel schwächen.

Zu den aufgelisteten Anti-Patterns zählen:

• HSM-Schlüssel, die als Zertifizierungsstellen agieren und extern erzeugte Schlüssel ohne denselben Hardware-Schutz beglaubigen
• HSM-generierte Schlüssel, die als exportierbar angelegt und in verpackter Form exportiert werden
• Das Zwischenspeichern von Schlüsseln außerhalb von HSMs zur Ausfallsicherheit
• Der Einsatz softwaregespeicherter Schlüssel, um die Netzwerklatenz zu entfernten HSMs zu umgehen
• Die gemeinsame Nutzung von Schlüsseln und Sicherheitsdomänen, um die Governance zu vereinfachen
• Die Abhängigkeit von proprietären Protokollen für die Interoperabilität

Das Projekt soll das Tessera Integrated HSM liefern, das den Schutz von Schlüsseln nach FIPS 140-3 Level 3 über den gesamten Lebenszyklus hinweg konsequent durchsetzen soll. Die native Unterstützung quantenresistenter Kryptografie werde der Branche den Umstieg auf Post-Quanten-Kryptografie erleichtern, so Microsoft.

Interoperabilitäts-Demo und Confidential Computing

Auf dem Summit zeigten Microsoft und Marvell, wie die Transferprotokolle des Tessera Integrated HSM zwischen einem Tessera Integrated HSM und einem Marvell LiquidSecurity 2 HSM das Klonen von HSM-Partitionen und Resilienz-Ringe herstellen. Laut Microsoft belegte das, dass zwei heterogene HSMs in einer ausfallsicheren, einheitlichen Sicherheitsdomäne arbeiten können. Nicht extrahierbare Schlüssel bleiben dabei innerhalb der HSMs geschützt und unterliegen allein der Kontrolle des Partitionsinhabers. Die Tessera-Protokolle nutzen Post-Quanten-Kryptografie, um die Kommunikation zwischen den HSMs zu schützen.

Frühe Kooperationspartner prüfen zudem, wie sich die Architektur auf Systeme ohne dedizierte HSM-Hardware ausweiten lässt. Das Projekt stellt dafür einen minimalen, Unikernel-basierten Tessera-Firmware-Stack als Open Source bereit, der in hardwareisolierten Confidential-Computing-Umgebungen laufen soll. Er nutzt denselben Firmware-Stack wie das Hardware-HSM. Die Schlüssel werden in einem Confidential-Computing-Container geschützt, der kryptografische Dienste für angebundene Workloads bereitstellt, darunter Worker-Container und virtuelle Maschinen. Die erste Implementierung verwendet AMD SEV-SNP und lässt sich mit quelloffenen Virtualisierungstechnologien wie OpenVMM integrieren. Die Open-Compute-Community arbeitet daran, weitere Confidential-Computing-Architekturen zu unterstützen.

Was das bedeutet

Für Organisationen, die auf HSMs angewiesen sind, bietet Tessera eine offene, überprüfbare Implementierung mit offenen Protokollen und die Aussicht, Hardware verschiedener Hersteller zu kombinieren, wie die Marvell-Demonstration andeutet. Microsoft versteht das Projekt als Weg, den Umstieg auf Post-Quanten-Kryptografie zu unterstützen, ohne auf konsistenten Schlüsselschutz zu verzichten. Zu Verfügbarkeit oder Preisen der Tessera-Hardware macht die Quelle keine Angaben.