MongoDB Queryable Encryption: Präfix-, Suffix- und Teilstring-Abfragen sind jetzt GA

Letzte Woche haben wir die allgemeine Verfügbarkeit der Unterstützung für Präfix-, Suffix- und Teilzeichenfolgenabfragen in MongoDB Queryable Encryption angekündigt. Diese Funktionen erweitern Queryable Encryption über Gleichheits- und Bereichsabfragen hinaus und werden nun für Produktionsarbeitslasten vollständig unterstützt.

MongoDB Queryable Encryption ist eine bahnbrechende, branchenweit erste In-Use-Verschlüsselungstechnologie, die von der MongoDB Cryptography Research Group entwickelt wurde. Sie ermöglicht es Kunden, sensible Anwendungsdaten zu verschlüsseln, sie in verschlüsselter Form in MongoDB zu speichern und aussagekräftige Abfragen auf diesen verschlüsselten Daten auszuführen, ohne sie zu entschlüsseln. Die Datenbank sieht die Daten niemals im Klartext.

Unternehmen können jetzt flexible Textsuchen durchführen, bei denen sie Teilnamen, Wörter oder Kennungen mit verschlüsselten Daten in der Produktion abgleichen können – so bleibt die zugrunde liegende Information von Haus aus geschützt und unterliegt klar definierten Sicherheitsgarantien. Das bedeutet einen stärkeren Datenschutz, eine einfachere Compliance und keine Notwendigkeit für Workarounds wie externe Such-Indexe. All dies mit minimalen Codeänderungen und ohne neue Infrastruktur.

Mit der Unterstützung für Präfix-, Suffix- und Teilstringabfragen, die allgemein in Queryable Encryption verfügbar sind, ermöglicht MongoDB Unternehmen, sensible Daten über ihren gesamten Lebenszyklus zu schützen: im Ruhezustand, während der Übertragung und bei der Nutzung. Infolgedessen können Teams sichere, datenschutzfreundliche Anwendungen erstellen, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen. Queryable Encryption ist ohne zusätzliche Kosten in MongoDB Atlas, MongoDB Enterprise Advanced und MongoDB Community Edition verfügbar.

Die Herausforderung: Daten sind nur so lange geschützt, bis Sie sie verwenden müssen

Die meisten Unternehmen speichern sensible Daten: persönlich identifizierbare Informationen (PII) wie Namen und Sozialversicherungsnummern oder geschützte Gesundheitsinformationen (PHI) wie medizinische Aufzeichnungen. Es ist bekannt, wie man diese Daten schützt, während sie gespeichert sind oder durch ein Netzwerk übertragen werden. Verschlüsselung im Ruhezustand und bei der Übertragung ist heutzutage Standardpraxis.

Das Abfragen dieser Daten ist eine andere Sache. Herkömmliche Verschlüsselung macht Daten unlesbar, was bedeutet, dass eine Datenbank sie nicht durchsuchen kann, ohne sie vorher zu entschlüsseln. Stellen Sie sich einen Gesundheitsdienstleister vor, der alle Patienten mit einer Diagnose finden muss, die das Wort „Ödem“ enthält; ohne die Datensätze zu entschlüsseln, kann die Datenbank nicht nach diesem Begriff suchen.

Um dies zu umgehen, lassen viele Unternehmen sensible Felder unverschlüsselt oder erstellen externe Such-Index, um die von ihren Anwendungen benötigten Abfragen zu ermöglichen. Beide Ansätze erhöhen den betrieblichen Overhead. Beide erhöhen zudem das Risiko eines unbefugten zugreifen genau dann, wenn sensible Daten am stärksten gefährdet sind.

Dies wird unter regulatorischem Druck schwieriger. Standards wie der Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA), der Payment Card Industry Data Security Standard (PCI-DSS) und die General Data Protection Regulation (GDPR) erwarten zunehmend von Unternehmen, dass sie nachweisen, dass sensible Daten in jeder Phase geschützt bleiben, nicht nur im Ruhezustand und bei der Übertragung. Der Schutz während der aktiven Datennutzung ist das Teil, das die meisten Verschlüsselungsansätze nicht bieten können.

Um sensible Daten vollständig zu schützen und Compliance-Anforderungen zu erfüllen, benötigen Unternehmen eine Möglichkeit, verschlüsselte Daten zu durchsuchen, ohne sie zu entschlüsseln und ohne die Leistung zu beeinträchtigen oder neue Infrastruktur hinzuzufügen.

Datenschutz ohne Exposition

MongoDB Queryable Encryption wurde entwickelt, um diese Lücke zu schließen. Es hält sensible Daten verschlüsselt, während sie aktiv durchsucht werden – die einzige Phase, die andere Verschlüsselungsmethoden nicht erreichen.

Mit Queryable Encryption werden sensible Felder niemals im Klartext gespeichert, übertragen, verarbeitet oder zurückgegeben, selbst nicht auf dem Datenbankserver selbst. Abfragen werden auf verschlüsselten Daten ausgeführt. Es gibt keine Entschlüsselung und kein Fenster, in dem die Daten offengelegt werden.

Dies ist möglich, da Queryable Encryption auf einem strukturierten Verschlüsselungsschema basiert, das die Daten während der Abfrageverarbeitung auf dem Server jederzeit verschlüsselt hält. Das Schema ist vollständig Open Source und unabhängig überprüfbar, kein Black-Box-Anbieter-Versprechen. Es handelt sich um einen branchenweit einzigartigen Ansatz: Keine andere Datenbanktechnologie bietet heute ein vergleichbares Maß an In-Use-Verschlüsselung, und sie ist nicht auf spezielle hardware wie sichere Enklaven angewiesen.

Unternehmen setzen bereits auf Queryable Encryption, um einige ihrer sensibelsten Daten zu schützen. Die französische interne Sicherheitsbehörde (ANFSI) verlässt sich darauf, um vertrauliche Unterlagen zu schützen, unterstützt durch staatliche Sicherheitsüberprüfungen.

Für Teams, die mit PII, PHI oder anderen regulierten Daten arbeiten, bedeutet dies eine potenzielle Gefahrenquelle weniger, selbst wenn Insider direkten Datenbank-zugreifen haben.

Aussagekräftigere Suche, integriert

Bisher unterstützte Queryable Encryption Gleichheits- und Bereichsabfragen in der allgemeinen Verfügbarkeit. Damit wurden exakte Übereinstimmungen und begrenzte numerische Suchvorgänge abgedeckt, aber Anwendungen benötigen oft etwas Flexibleres: Teilnamenssuchen, Autovervollständigung oder die Filterung von Teilwörtern. Mit der allgemeinen Verfügbarkeit von Präfix-, Suffix- und Teilstring-Abfragen ist diese Lücke nun geschlossen.

Hier ist, was jetzt direkt auf verschlüsselten Feldern möglich ist:

• Präfix-Abfragen geben Dokumente zurück, bei denen ein Feldwert mit einer bestimmten Zeichenfolge beginnt. Zum Beispiel das Suchen aller Kunden, deren Nachnamen mit „Mac" beginnen.

• Suffix-Abfragen geben Dokumente zurück, in denen ein Feldwert mit einer bestimmten Sequenz endet. Zum Beispiel die Übereinstimmung der letzten vier Ziffern einer verschlüsselten Sozialversicherungsnummer.

• Teilstring-Abfragen geben Dokumente zurück, in denen eine bestimmte Sequenz irgendwo im Feld erscheint. Die Teilstring-Suche deckt kurze, strukturierte Felder mit bis zu 50 Zeichen ab und durchsucht Begriffe mit 2 bis 6 Zeichen. Zum Beispiel die Suche nach „eng“ innerhalb eines verschlüsselten Berufsbezeichnungsfeldes, wobei sowohl „Engineer“ als auch „Engineering Manager“ gefunden werden.

• Bereichsabfragen (vorhanden) geben Dokumente zurück, bei denen ein Feldwert innerhalb einer bestimmten unteren und oberen Grenze liegt, wie zum Beispiel bei einer verschlüsselten Gehaltsspanne.

• Gleichheitsabfragen (vorhanden) geben Dokumente zurück, in denen ein Feldwert exakt übereinstimmt, wie z. B. eine bestimmte verschlüsselte E-Mail-Adresse.

Diese Abfragetypen werden über den nativen Query Engine und die Treiber von MongoDB ausgeführt, die gleichen, die auch für jeden anderen Abfragetyp verwendet werden. Es gibt keine externen Suchindex, die eingerichtet werden müssen, keine Middleware, die gewartet werden muss, und nur minimale Änderungen am Anwendungscode. Teams erhalten eine ausdrucksstarke Suche nach teilweisen Übereinstimmungen auf verschlüsselten Daten unter Verwendung derselben Architektur, die sie bereits verwenden.

Compliance, die Sie nachweisen können, nicht nur behaupten

Die Erfüllung von Anforderungen wie HIPAA, PCI-DSS und GDPR bedeutet, nachzuweisen, dass sensible Daten geschützt sind, und nicht nur, dies zu behaupten. Dies ist schwierig, wenn Verschlüsselungsansprüche nicht unabhängig überprüft werden können, und noch schwieriger, wenn der Anspruch die Daten nicht abdeckt, während sie aktiv verwendet werden.

Queryable Encryption bietet Compliance- und Risikoteams eine vertretbare Antwort. Das strukturierte Verschlüsselungsschema ist vollständig Open Source, sodass die dahinter stehende Kryptografie unabhängig überprüft werden kann, anstatt sie einfach nur blind zu vertrauen. Und da es Daten bei der Abfrageverarbeitung schützt und nicht nur im ruhenden Zustand und bei der Übertragung, adressiert es eine Phase, die die meisten Compliance-Programme ansonsten nicht berücksichtigen können.

Mit der allgemeinen Verfügbarkeit von Präfix-, Suffix- und Teilzeichenfolgenabfragen erstreckt sich dieser Nachweis auf weitere Anwendungsfälle: Teilsuche von Namen und E-Mails, Teilwortfilterung in Freitextfeldern und Teil-ID-Abgleich. Das Ergebnis sind weniger Prüfungslücken und weniger fragmentierte Tools, die abgeglichen werden müssen, unabhängig davon, ob Workloads lokal, in einer hybriden Umgebung oder über mehrere cloud ausgeführt werden.

Was Teams jetzt bauen können

Mit Präfix-, Suffix- und Teilstring-Abfragen, die jetzt allgemein in Queryable Encryption verfügbar sind, sind hier einige Beispiele für das, was Unternehmen jetzt erreichen können:

• PII-Suche nach Konformität und Benutzerfreundlichkeit: Vorschriften wie GDPR und HIPAA schreiben den strengen Schutz personenbezogener Daten vor. Mit Präfix-Abfragen können Teams Benutzer anhand des Nachnamens oder des E-Mail-Präfixes abrufen, während die zugrunde liegenden Daten verschlüsselt bleiben. Das macht die Einhaltung der Vorschriften einfacher, ohne auf die Suchfunktion zu verzichten.

• Teilwortfilterung auf strukturierten Feldern: Strukturierte Felder wie Diagnosen erfordern häufig Teilübereinstimmungen. Mit der Unterstützung von Teilstring-Abfragen können Teams ein verschlüsseltes Gesundheitszustandsfeld nach einem Begriff wie „diabet“ durchsuchen, der sowohl auf „Diabetes“ als auch auf „diabetisch“ passt.“

• Sichere ID-Validierung: Identitäts-Workflows stützen sich häufig auf Teilkennungen, wie die letzten vier Ziffern einer Sozialversicherungsnummer, einer National Insurance Number oder einer Aadhaar-Nummer. Suffix-Abfragen ermöglichen diese Lookups in verschlüsselten Feldern, ohne die vollständigen Werte offenzulegen, wodurch das Risiko von Datenlecks in regulierten Umgebungen verringert wird.

• Fallmanagement für öffentliche Einrichtungen: Fallnummern und Referenz-ID in Anwendungen des öffentlichen Sektors folgen häufig strukturierten Formaten. Präfixabfragen ermöglichen es Behörden, Datensätze anhand von regionalen oder bürobasierten Präfixen wie "NYC-" oder "EUR-" abzurufen, ohne dass sensible Fallmetadaten preisgegeben werden.

Erste Schritte mit Queryable Encryption

Präfix-, Suffix- und Teilstring-Abfragen geben Teams ein neues Maß an Flexibilität bei der Suche nach sensiblen Daten, ohne dass sie sich zwischen Sicherheit und Funktionalität entscheiden müssen. Ob es darum geht, Compliance-Anforderungen zu erfüllen, die Komplexität der Infrastruktur zu reduzieren oder einfach bessere Anwendungen zu erstellen, diese Funktionen sind heute einsatzbereit.

Präfix-, Suffix- und Teilstring-Abfragen bieten Teams eine neue Flexibilität bei der Durchsuchung sensibler Daten. Diese neuen Abfragetypen helfen, sensible Daten vor unerlaubtem Zugreifen zu schützen und Compliance-Anforderungen zu erfüllen, während gleichzeitig die Infrastruktur- und Betriebskomplexität reduziert wird.