Tokenisierung vs. Verschlüsselung: Was ist am besten für Datensicherheit?

Tokenisierung und Verschlüsselung sind zwei Seiten derselben Medaille in der Datensicherheit. Während sie Ähnlichkeiten aufweisen, liegt der Hauptunterschied darin, wie sie sensible Daten schützen und wann jede Methode am besten angewendet wird.

Da Sicherheit zu einer kritischen Norm wird, kann die Verwendung halbherziger Sicherheitspraktiken ohne Verständnis der Verwendung von Tokenisierung und Verschlüsselung zu Datenanfälligkeiten, Cyberrisiken oder Malware führen.

Die Bewertung der Anwendungen von Tokenisierung und Verschlüsselung, bevor Datenressourcen gesichert werden, bietet Sicherheit für kritische Datenoperationen und stärkt die Standards für Datenverwaltung und -schutz.

Die Bewertung der richtigen Art der Datensicherheit, ob Tokenisierung oder Verschlüsselung mit Verschlüsselungssoftware, würde die potenziellen Auswirkungen bewerten und die beste Alternative bieten.

Insgesamt wird eine Technik basierend auf dem Anwendungsfall und anderen Anforderungen überlegen sein. Jeder, der behauptet, eine einzige beste Technologie sei die Lösung für alles, verkauft Ihnen etwas. Finden wir heraus, was Tokenisierung und Verschlüsselung im Detail bewirken.

Tauchen wir tief in die Tokenisierung und Verschlüsselung ein und verstehen diese Konzepte im Detail.

Was ist Tokenisierung?

Tokenisierung ersetzt sensible oder private Elemente durch zufällig generierte nicht-sensible Daten, sogenannte Tokens. Diese Tokens verweisen auf die tatsächlichen Werte, können jedoch nicht zurückentwickelt werden.

Tokens haben keinen ausnutzbaren Wert und können jede Form annehmen. Eine Tokenisierungsplattform hilft Ihnen, sensible Daten in Tokens umzuwandeln, um sie an ihrer Stelle zu verwenden und so die Datenprivatsphäre und Sicherheit zu gewährleisten.

Quelle: Wikipedia

Beschreibung: Dies ist ein vereinfachtes Beispiel dafür, wie die Tokenisierung mobiler Zahlungen üblicherweise über eine mobile Telefonanwendung mit einer Kreditkarte funktioniert.

Wie funktioniert Tokenisierung

Mit der Tokenisierung können Sie auf die ursprünglichen Informationen nur zugreifen, indem Sie die Token-Tabelle nachschlagen.

So funktioniert der Prozess:

• Datenklassifizierung identifiziert sensible Daten, die geschützt werden müssen, wie personenbezogene Informationen (PII), DSS, HIPAA oder andere sensible Daten.
• Token-Generierung generiert zufällig ein Token für jedes Element sensibler Daten. Sie können alphanumerische Zeichen ohne wirkliche Bedeutung sein.
• Token-Zuordnung verknüpft die Tokens mit den ursprünglichen sensiblen Daten auf einer Schlüssel-Wert-Karte, auch Token-Tabelle genannt.
• Datensicherheitsprozesse speichern sensible Daten in einem sicheren, isolierten Tresor mit der Token-Tabelle. Der Tresor ist durch starke Sicherheitsmerkmale und Zugriffskontrollen geschützt.
• Verwendung tokenisierter Daten sendet Tokens anstelle echter Daten, wann immer eine Anwendung Zugriff auf sensible Informationen benötigt. Wenn das System die erforderlichen Berechtigungen hat, sucht die Tokenisierungs-Engine die mit Tokens verknüpften Originaldaten.

Hier ist ein Beispiel für Tokenisierung:

Quelle: Piiano

Bei der Implementierung der Tokenisierung ist es ratsam, das Tokenisierungssystem von den Datenverarbeitungssystemen und Anwendungen getrennt zu halten. Dies verringert das Risiko von Reverse-Engineering-Angriffen, einschließlich Brute-Force-Angriffen.

Studium der De-Tokenisierung

Autorisierte Benutzer benötigen manchmal während Laufzeitprozessen, Transaktionen, Analysen oder Berichten Zugriff auf sensible Informationen. Die De-Tokenisierung hilft ihnen, Originaldaten aus Tokens abzurufen.

Die De-Tokenisierung ermöglicht es Einzelpersonen, die Originaldaten zu sehen, jedoch nur mit privilegiertem Zugriff. Nach der Verifizierung sucht der Tresor das Token in der Token-Tabelle und gibt die Originalwerte zurück.

Arten der Tokenisierung

Es gibt zwei Arten der Tokenisierung: mit Tresor und ohne Tresor.

Traditionelle und Tresor-Tokenisierung

Bei der traditionellen Tokenisierung werden die Beziehungen zwischen ursprünglichen sensiblen Werten und Tokens an einem zentralen Ort gespeichert. Dieser Tresor sichert die Originaldaten in einem verschlüsselten Format (für zusätzlichen Schutz). Wann immer Zugriff auf Originaldaten erforderlich ist, überprüft der Tresor die Zugriffsberechtigung und gewährt Zugriff auf die Originaldaten, wenn autorisiert.

 Tresorlose Tokenisierung

Die tresorlose Tokenisierung funktioniert anders. Anstatt Daten an einem Drittanbieterstandort zu speichern, erfolgt der Tokenisierungsprozess auf dem Gerät des Benutzers. Tokenisierte Daten werden zur Verarbeitung für jede Nutzung gesendet, ohne die ursprünglichen Datensätze offenzulegen.

Es kontrolliert die sensiblen Daten lokaler Benutzer und gewährleistet Datensouveränität und -privatsphäre.

Vorteile der Tokenisierung

Die Tokenisierung kann eine entscheidende und einfache Sicherheitsmethode sein, um mit sensiblen Daten umzugehen, ohne große Berechnungen durchzuführen. Nachfolgend sind einige Vorteile der Tokenisierung aufgeführt:

• Datensicherheit:  Da Daten in ein völlig anders aussehendes Token umgewandelt werden, das nichts mit dem ursprünglichen Datenpaket zu tun hat, kann diese Technik den Umfang von Datenverletzungen und Cyberangriffen verringern.
• Compliance-Audit: Tokenisierte Daten reduzieren Governance- und Compliance-Audits, da Tokens nicht zurückentwickelt werden können, um den wahren Datenwert ohne die Erlaubnis des Benutzers zum Zugriff auf den Token-Tresor offenzulegen.
• Datenbankverwaltung: Tokens sind mit großen Datenbanken kompatibel, da sie die Datenbank durch Tresoreinbettung sichern. Es ermöglicht Datensicherheitsspezialisten mit bescheidenem technischem Wissen, Daten sicher zu übertragen, ohne es kompliziert zu machen.
• Einfachheit der Berechnung: Die Tokenisierung erfordert nur eine Sozialversicherungsnummer, die den Zugriff auf den Token-Tresor und den echten Datenwert ermöglicht. Im Gegensatz zur Verschlüsselung wandelt sie Daten nicht in ein kryptisches mathematisches Format um, das Fachwissen erfordert, um den ursprünglichen Wert abzurufen.

Herausforderungen der Tokenisierung

Obwohl die Tokenisierung wie ein einfacher und effektiver Prozess erscheint, gibt es potenzielle Einschränkungen, derer man sich bewusst sein muss:

• Abhängigkeit vom Tokenisierungssystem: Ein Token kann nicht entschlüsselt werden, bis der Benutzer keine Sozialversicherungsnummer hat. Für sensible Daten, die schnelles Handeln erfordern, wie Kreditkartennummern oder Zahlungsabwicklung, könnte die Tokenisierung den Datenaustausch zwischen zwei Servern verzögern oder stoppen.
• Begrenzte Interoperabilität: Tokens haben eine begrenzte Interoperabilität über verschiedene Betriebssysteme und Geräte hinweg. Es könnte nicht für alle Arten von Computerumgebungen geeignet sein und kann ohne ordnungsgemäße Benutzerauthentifizierung nicht funktionieren.
• Compliance-Probleme: Obwohl die Tokenisierung Compliance-Probleme wie PCI DSS oder HIPAA reduziert, besteht immer das Risiko, dass sie aufgrund mangelnder Compliance oder Datenverwaltung geleakt oder infiltriert wird.
• Mangelnde Skalierbarkeit und Universalität:  Die Tokenisierung ist nicht die "beste" Methode, wenn es darum geht, alle Arten von Datenübertragungs-Workflows zu sichern, da sie nur mit strukturierten Daten funktioniert. Dies macht sie zu einer "weniger bevorzugten" Technik für sensiblere Datentransaktionen.

Was ist Verschlüsselung?

Top-Verschlüsselungssoftware verwandelt lesbare Klartextinformationen in unlesbaren Chiffretext und verbirgt sensible Informationen vor unbefugten Benutzern. Abhängig vom Algorithmus und der Größe des Verschlüsselungsschlüssels kann der Prozess von einfach bis hochkomplex reichen.

Die Verschlüsselung verwendet mathematische Modelle, um Daten zu verschlüsseln. Nur Parteien mit Entschlüsselungsschlüsseln können sie entschlüsseln. Der Prozess schützt Daten im Ruhezustand, während der Übertragung oder während der Verarbeitung.

Die Hauptziele der Verschlüsselung umfassen:

• Datenvertraulichkeit: Sicherstellen, dass nur autorisierte Parteien Zugriff auf Daten haben.

• Datenintegrität: Schützt die verschlüsselten Daten davor, während der Übertragung verändert zu werden.

• Authentifizierung: Hilft bei der Überprüfung der Identität der Kommunikationspartei.

• Nichtabstreitbarkeit: Verhindert, dass eine Partei ihre Beteiligung am Wachstum oder Versand eines ausgewählten Datenstücks leugnet.

Wie Verschlüsselung funktioniert

Mit der Anzahl oder Länge der kryptografischen Schlüssel steigt auch die Stärke der Verschlüsselung. Wenn die kryptografischen Schlüssel kurz sind, wird es einfach, sie durch Techniken wie Brute-Force-Angriffe zu erraten.

Lassen Sie uns die Verschlüsselung mit einem Beispiel verstehen. Angenommen, Sie möchten ein Paket an einen Freund senden und sicherstellen, dass der Postbote es nicht öffnet. Sie legen das Paket in eine Box und verschließen es mit zwei Codes. Wenn Sie einen Code verwenden, um die Box zu verschließen, benötigen Sie den anderen Code, um sie zu öffnen. Diese beiden Codes repräsentieren die öffentlichen und privaten Schlüssel.

In diesem Fall:

• Der öffentliche Schlüssel ist der Code, den Sie offen teilen, sodass jeder die Box verschließen kann.
• Der private Schlüssel ist der vertrauliche Code, der zum Entsperren verwendet wird.

Asymmetrische Verschlüsselung funktioniert ähnlich: Der Absender verwendet einen öffentlichen Schlüssel, um Daten zu verschlüsseln, und der Empfänger verwendet den privaten Schlüssel, um sie zu entschlüsseln. Sie können es auch verwenden, um die Identität des Absenders zu überprüfen. Angenommen, Sie fügen ein zweites Schloss hinzu, das Sie mit Ihrem privaten Schlüssel schließen. Wenn Ihr Freund es mit Ihrem öffentlichen Schlüssel öffnen kann, kann er überprüfen, dass Sie es gesendet haben.

Es gibt auch andere Arten der Verschlüsselung, wie die symmetrische Verschlüsselung. Bei dieser Art verwenden der Absender und der Empfänger denselben Schlüssel, um Daten zu verschlüsseln oder zu entschlüsseln.

Arten der Verschlüsselung

Es gibt zwei Arten von Verschlüsselungssoftware: symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung.

Symmetrische Verschlüsselung

Symmetrische Verschlüsselung, auch bekannt als das Shared-Key-Algorithmus, verwendet einen geheimen Schlüssel, um die Informationen zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Es ist eine der ältesten Verschlüsselungstechniken und wird schneller ausgeführt, was sie für die Übertragung von Daten in großen Mengen geeignet macht.

Quelle: Wikipedia

Häufige Beispiele für symmetrische Verschlüsselung sind:

• Advanced Encryption Standard (AES): Das National Institute of Standards and Technology (NIST) entwickelte den AES als Alternative zum Data Encryption Standard. Es gibt drei Schlüssellängen, darunter 128-Bit-, 192-Bit- und 256-Bit-Verschlüsselungsschlüssel.

• Data Encryption Standard (DES): Die US-Regierung nahm ihn 1977 als offiziellen Standard zur Verschlüsselung von Computerdaten an.

• Triple Data Encryption Standard (3DES): Er führt DES dreimal mit drei separaten Schlüsseln aus.

Asymmetrische Verschlüsselung

Asymmetrische Verschlüsselung ist auch als Public-Key-Kryptographie bekannt. Erinnern Sie sich, wie wir sichergestellt haben, dass der Postbote das Paket nicht öffnet? Wir haben asymmetrische Verschlüsselung verwendet, um dies sicherzustellen.

Asymmetrische Verschlüsselung verwendet zwei Schlüssel, einen öffentlichen Schlüssel und einen privaten Schlüssel. Um die Vertraulichkeit und Integrität der Nachricht sicherzustellen, gibt der Absender normalerweise den öffentlichen Schlüssel bekannt, und die Empfänger verwenden den privaten Schlüssel des Absenders, um die Nachricht zu entschlüsseln und zu lesen.

Secure Socket Layer (SSL) oder Transport Layer Security (TLS) Zertifikate verwenden asymmetrische Verschlüsselung, um die Sicherheit von Websites zu gewährleisten.

Quelle: Linkedin

Nachfolgend sind einige Beispiele für asymmetrische Verschlüsselung aufgeführt.

• Rivest-Shamir-Adleman (RSA): Browser verwenden diese Methode häufig, um eine Verbindung zu einer Website oder virtuellen privaten Netzwerken (VPNs) intern innerhalb einer Systemumgebung herzustellen.

• Elliptic Curve Cryptography (ECC): Diese Methode kombiniert elliptische Kurven und Zahlentheorie, um Daten zu verschlüsseln. Sie bieten robustere Sicherheit mit kleineren und effizienteren Schlüsseln. Zum Beispiel entspricht ein RSA-Schlüssel von 15.360 Bit einem ECC-Schlüssel von 512 Bit.

Studium der Entschlüsselung

Die Entschlüsselung ist das Gegenteil der Verschlüsselung - sie wandelt Chiffretext zurück in Klartext und macht ihn lesbar. Wie die Verschlüsselung verlässt sich die Entschlüsselung auf kryptografische Schlüssel, um verschlüsselten Text in seine ursprüngliche Form zurückzuversetzen.

Vorteile der Verschlüsselung

Da die Verschlüsselung der Kryptographie folgt und kritische Pfade oder Protokolle während des Paketwechsels sicherstellt, sind hier einige sichere Vorteile der Verschlüsselung.

• Beseitigt Paketverlust: Die Verschlüsselung verpackt Daten im American Standard Code for Information Exchange (ASCII)-Code mit Verschlüsselungsalgorithmus und Verschlüsselungsschlüssel und erstellt Chiffretext, der die Möglichkeit eines Paketverlusts während der Dateiübertragung eliminiert.
• Starker Datenschutz: Die Verschlüsselung kann ein robustes Sicherheitsframework sowohl für strukturierte als auch unstrukturierte Daten wie ganze Dateien, Festplatten, Ordner, Festplatten bieten und die vollständige Vertraulichkeit der Daten gewährleisten.
• Weit verbreitete Standards: Standardisierte Protokolle wie (RSA Public Key Algorithmus) setzen starke weltweite Sicherheitsmaßstäbe mit leistungsstarken Kryptographie-Algorithmen und fast unüberwindbarer Netzwerkarchitektur.
• Vertraulichkeit (Daten im Ruhezustand): Die Verschlüsselung gewährleistet die Vertraulichkeit der Daten auch während Notfällen. Falls Daten gestohlen oder geleakt werden, bleiben die wahren Datenwerte innerhalb des Datenpakets verborgen und können ohne Verschlüsselungsschlüssel nicht abgerufen werden.
• Granulare Sicherheitskontrolle: Die Datenverschlüsselung kann mitgliederspezifische private Schlüssel haben, die rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) ermöglichen, die sicherstellt, dass ein Benutzer einen bestimmten Teil oder eine Komponente einer Datenbank entsprechend seiner Rolle und Position anzeigen kann.

Herausforderungen der Verschlüsselung 

Obwohl die Verschlüsselung eine narrensichere Methode der Datenübertragung bietet, muss der Benutzer einige Sicherheitsüberprüfungen vornehmen, um die folgenden Herausforderungen zu vermeiden:

• Komplexität des Schlüsselmanagements: Die Sicherung von Verschlüsselungsschlüsseln, ob öffentlich oder privat, ist entscheidend. Das Versäumnis, die Schlüssel zu sichern, führt zu dauerhaften Datenschäden und kann eine unternehmensweite Datenverletzung auslösen.
• Leistungsüberlastung: Das Verschlüsseln und Entschlüsseln von Daten erfordert erhebliche Hardware- und Softwareprozessoren, was die Systemleistung beeinträchtigt und die Serverlasten stört.
• Breiter Compliance-Bereich: Die Verschlüsselung von Daten kann immer noch unter Compliance-Vorschriften fallen, was die Komplexität von Audits erhöht und die rechtlichen oder umweltbezogenen Auswirkungen des Datenschutzes erhöht.
• Risiko schwacher Implementierung: Schlecht verschlüsselte Daten (wie schwache Schlüssel oder schwacher Chiffretext) können die Ineffektivität der Verschlüsselung erhöhen und sie anfällig für Viren oder externe Eingriffe von Hackern machen.

Vergleich von Tokenisierung und Verschlüsselung objektiv: Wichtige Erkenntnisse

Tokenisierung und Verschlüsselung verbessern die Datensicherheit durch unterschiedliche Ansätze. Lassen Sie uns sie objektiv vergleichen, um eine geeignete Technik für Ihre Bedürfnisse, Anwendungsfälle und geschäftlichen Anforderungen auszuwählen.

• Arbeitsprozess: Die Verschlüsselung verschlüsselt Daten in ein unlesbares Format, während die Tokenisierung sensible Informationen in Daten durch zufällig generierte Tokens ersetzt.

• Unterstützter Datentyp: Die Verschlüsselung unterstützt strukturierte und unstrukturierte Daten, und die Tokenisierung unterstützt strukturierte Daten wie Zahlungsinformationen und Sozial- oder Sicherheitsnummern.

• Anwendungsfälle: Die Verschlüsselung eignet sich hervorragend zur Sicherung von Daten im Ruhezustand. Die Tokenisierung wird für E-Commerce-Transaktionen und Anwendungsfälle bevorzugt, bei denen Sie den Umfang der Payment Card Industry (PCI) reduzieren müssen, indem Sie tokenisierte Daten zur weiteren Verarbeitung weiterleiten.

• Datenaustausch: Bei der Verschlüsselung können Dritte mit dem Schlüssel auf die Daten zugreifen. Die Tokenisierung erfordert jedoch den Zugriff auf den Token-Tresor für den Datenaustausch, was ihre Eignung in einigen Szenarien einschränkt.

• Sicherheit: Bei der Verschlüsselung verlassen sensible Daten die Organisation in einem verschlüsselten Format. Bei der Tokenisierung verlassen die Daten in der Regel nie eine Organisation.

• Anpassungsfähigkeit: Die Verschlüsselung erleichtert die Skalierung, wenn Sie mit großen Datenmengen arbeiten. Im Gegensatz dazu stellt die Tokenisierung Skalierungsherausforderungen dar, wenn die Datenbank wächst.

• Abwägungen: Um das Datenformat beizubehalten, müssen Sie möglicherweise ein wenig auf die Verschlüsselungsstärke verzichten. Die Tokenisierung behält das Datenformat bei, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

• PCI-Compliance: PCI-Verschlüsselungsstandards erfordern viele Ressourcen, was die Betriebskosten erheblich erhöht. Die Tokenisierung reduziert die mit PCI verbundenen Kosten, da Händler die Zahlungsinformationen nicht direkt verarbeiten. Der Tokenisierungsprozess ist keine PCI-Compliance-Anforderung; es ist jedoch eine etablierte Praxis der Zahlungsabwicklung.

Sichern Sie die richtige Wahl!

Um zwischen Verschlüsselung und Tokenisierung zu wählen, bewerten Sie Ihre Datensicherheitsbedürfnisse und die Art der Daten, mit denen Sie arbeiten werden. Die Tokenisierung eignet sich gut für kleinere Datenstücke wie Kreditkartennummern. Wenn Sie jedoch mit großen Datenmengen arbeiten, ist die Verschlüsselung eine geeignetere Wahl.

Prüfen Sie die Optionen, die es einfacher machen würden, die Datensicherheitsrichtlinien einzuhalten und gleichzeitig die Machbarkeit mit Ihrem Budget sicherzustellen.

Es ist am besten, beide Techniken zusammen zu verwenden, wo immer möglich, da sie sich nicht gegenseitig ausschließen.

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Bearbeitet von Monishka Agrawal