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Criptografia pesquisável

A criptografia pesquisável permite pesquisar registros criptografados sem descriptografar todo o banco de dados. Isso é feito usando beacons, que criam um mapa entre o valor de texto simples gravado em um campo e o valor criptografado que está realmente armazenado em seu banco de dados. O SDK de criptografia de banco de dados da AWS armazena o beacon em um novo campo que ele adiciona ao registro. Dependendo do tipo de beacon que você usa, você pode realizar pesquisas de correspondência exata ou consultas complexas mais personalizadas em seus dados criptografados.

Um beacon é uma tag truncada do código de autenticação de mensagens por hash (HMAC) que cria um mapa entre o texto simples e os valores criptografados de um campo. Quando você grava um novo valor em um campo criptografado configurado para criptografia pesquisável, o SDK de criptografia de banco de dados da AWS calcula um HMAC sobre o valor de texto sem formatação. Essa saída de HMAC é uma correspondência de um para um (1:1) para o valor de texto sem formatação desse campo. A saída de HMAC é truncada para que vários valores de texto simples distintos sejam mapeados para a mesma etiqueta de HMAC truncada. Esses falsos positivos limitam a capacidade de um usuário não autorizado de identificar informações diferenciadas sobre o valor do texto sem formatação. Quando você consulta um beacon, o SDK de criptografia de banco de dados da AWS filtra automaticamente esses falsos positivos e retorna o resultado da sua consulta em texto simples.

O número médio de falsos positivos gerados para cada beacon é determinado pelo comprimento do beacon restante após o truncamento. Para obter ajuda na determinação do comprimento adequado do beacon para sua implementação, consulte Determinação do comprimento do beacon.

Os beacons são adequados para meu conjunto de dados?

Usar beacons para realizar consultas de dados criptografados reduz o desempenho de custos associados aos banco de dados de criptografia do lado do cliente. Quando você usa beacons, há uma compensação inerente entre a eficiência de suas consultas e a quantidade de informações reveladas sobre a distribuição dos dados. O beacon não altera o estado criptografado do campo. Quando você criptografa e assina um campo com o SDK de criptografia de banco de dados da AWS, o valor em texto simples do campo nunca é exposto ao banco de dados. O banco de dados armazena o valor aleatório e criptografado do campo.

Os beacons são armazenados junto com os campos criptografados a partir dos quais são calculados. Isso significa que, mesmo que um usuário não autorizado não consiga visualizar os valores de texto simples de um campo criptografado, ele poderá realizar análises estatísticas nos beacons para saber mais sobre a distribuição do seu conjunto de dados e, em casos extremos, identificar os valores de texto simples para os quais um beacon mapeia. A maneira como você configura seus beacons pode mitigar esses riscos. Em particular, escolher o comprimento correto do beacon pode ajudá-lo a preservar a confidencialidade do seu conjunto de dados.

A criptografia pesquisável pode não ser capaz de fornecer os níveis desejados de desempenho e segurança para todos os conjuntos de dados. Analise seu modelo de ameaça, requisitos de segurança e necessidades de desempenho antes de configurar qualquer beacon.

Considere os seguintes requisitos de exclusividade do conjunto de dados ao determinar se a criptografia pesquisável é adequada para seu conjunto de dados.

Mesmo que seu conjunto de dados contenha campos correlacionados ou tenha uma distribuição desigual, você poderá criar beacons que preservem a confidencialidade do seu conjunto de dados usando beacons menores. No entanto, o comprimento do beacon não garante que cada valor exclusivo em seu conjunto de dados produza vários falsos positivos que minimizem efetivamente a quantidade de informações distintivas reveladas sobre seu conjunto de dados. O comprimento do beacon estima apenas o número médio de falsos positivos produzidos. Quanto mais desigualmente distribuído seu conjunto de dados, menos efetivo é o comprimento do beacon na determinação do número médio de falsos positivos produzidos.

Considere cuidadosamente a distribuição dos campos a partir dos quais você constrói os beacons e considere o quanto você precisará truncar o comprimento do beacon para atender aos seus requisitos de segurança. Os tópicos a seguir neste capítulo pressupõem que seus beacons estejam distribuídos uniformemente e não contenham dados correlacionados.

Cenário de criptografia pesquisável

O exemplo a seguir demonstra uma solução de criptografia simples que pode ser pesquisada. No aplicativo, os campos de exemplo usados neste exemplo podem não atender às recomendações de exclusividade de distribuição e correlação para beacons. É possível usar esse exemplo para referência ao ler sobre os conceitos de criptografia pesquisável neste capítulo.

Considere um banco de dados chamado Employees que monitora os dados dos funcionários de uma empresa. Cada registro no banco de dados contém campos chamados EmployeeID, LastName, FirstName e Address. Cada campo no banco de dados Employees é identificado pela chave primária EmployeeID.

Veja a seguir um exemplo de um registro de texto sem formatação no banco de dados.

{
    "EmployeeID": 101,
    "LastName": "Jones",
    "FirstName": "Mary",
    "Address": {
                "Street": "123 Main",
                "City": "Anytown",
                "State": "OH",
                "ZIPCode": 12345
    }
}

Se você marcou os campos LastName e FirstName como ENCRYPT_AND_SIGN em suas ações criptográficas, os valores nesses campos são criptografados localmente antes de serem carregados no banco de dados. Os dados criptografados enviados são totalmente aleatórios, o banco de dados não reconhece esses dados como protegidos. Ele apenas detecta entradas de dados típicas. Isso significa que o registro que está realmente armazenado no banco de dados pode ter a seguinte aparência.

{
    "PersonID": 101,
    "LastName": "1d76e94a2063578637d51371b363c9682bad926cbd",
    "FirstName": "21d6d54b0aaabc411e9f9b34b6d53aa4ef3b0a35",
    "Address": {
                "Street": "123 Main",
                "City": "Anytown",
                "State": "OH",
                "ZIPCode": 12345
    }
}

Se você precisar consultar o banco de dados para obter correspondências exatas no campo LastName, configure um beacon padrão chamado LastName para mapear os valores de texto simples gravados no campo LastName para os valores criptografados armazenados no banco de dados.

Esse beacon calcula HMACs a partir dos valores de texto simples no campo LastName. Cada saída HMAC é truncada para que não seja mais uma correspondência exata para o valor do texto sem formatação. Por exemplo, o hash completo e o hash truncado para Jones podem ter a seguinte aparência.

Hash completo

2aa4e9b404c68182562b6ec761fcca5306de527826a69468885e59dc36d0c3f824bdd44cab45526f70a2a18322000264f5451acf75f9f817e2b35099d408c833

Hash truncado

b35099d408c833

Depois que o beacon padrão for configurado, você poderá realizar pesquisas de igualdade no campo LastName. Por exemplo, se você quiser pesquisar por Jones, use o beacon LastName para realizar a consulta a seguir.

LastName = Jones

O SDK de criptografia de banco de dados da AWS filtra automaticamente esses falsos positivos e retorna o resultado da sua consulta em texto simples.