Overview
En esta página, puede conocer las ventajas de seguridad del cifrado consultable, su funcionamiento y su comparación con otros mecanismos de seguridad compatibles con MongoDB. También puede ver un escenario ficticio que demuestra el valor del cifrado consultable para proteger sus datos.
Queryable Encryption
Queryable Encryption permite que una aplicación cliente encripte datos antes de transportarlos a través de la red utilizando cifrado totalmente aleatorio, manteniendo la capacidad de consulta. Los datos confidenciales se encriptan y desencriptan de manera transparente por parte del cliente y solo se comunican hacia y desde el servidor en forma cifrada.
A diferencia de Cifrado a nivel de campo del lado del cliente que puede utilizar Cifrado determinista, Queryable Encryption utiliza esquemas de cifrado rápidos y buscables basados en cifrado estructurado. Estos esquemas generan diferentes valores cifrados de salida incluso cuando se les da la misma entrada de texto claro.
Consideraciones de seguridad
Queryable Encryption no proporciona ninguna garantía de integridad criptográfica contra adversarios que tengan acceso a su llave maestra de cliente o llaves de cifrado de datos.
El cifrado consultable no ofrece ninguna garantía de integridad criptográfica contra adversarios con acceso de escritura arbitrario a colecciones que contienen datos cifrados.
MongoDB utiliza la validación de esquema para aplicar el cifrado de campos específicos en una colección. Sin un esquema del lado del cliente, el cliente descarga el esquema del lado del servidor para la colección, a fin de determinar qué campos va a cifrar. Para evitar este problema, utilice la validación de esquemas del lado del cliente.
Dado que Queryable Encryption no proporciona un mecanismo para verificar la integridad de un esquema, depender de un esquema del lado del servidor implica confiar en que el esquema del servidor no ha sido alterado. Si un adversario compromete el servidor, puede modificar el esquema para que un campo previamente cifrado ya no esté etiquetado para cifrado. Esto provoca que el cliente envíe valores en texto plano para ese campo.
Para ver un ejemplo de configuración para los esquemas del cliente y del servidor, consulta el ejemplo de CSFLE en Implementación de la aplicación de cifrado a nivel de campo del lado del servidor de CSFLE.
Cómo funciona Queryable Encryption
El siguiente diagrama muestra el proceso y la arquitectura de cómo se utiliza Queryable Encryption en un entorno de cliente.
En este diagrama, el usuario puede consultar datos completamente cifrados de forma aleatoria, como un número de SSN.
El proceso y los mecanismos que hacen posible esto dentro de Queryable Encryption son los siguientes:
Cuando la aplicación envía la consulta, los controladores MongoDB primero analizan la consulta.
El controlador reconoce que la consulta se realiza en un campo cifrado y solicita las claves de cifrado al proveedor de claves proporcionado por el cliente, como:
Servicio de administración de claves de AWS (AWS KMS)
Google Cloud KMS
Azure Key Vault
Any KMIP-proveedor de claves compatible
El conductor envía la query al servidor MongoDB con los campos cifrados procesados como texto cifrado.
Queryable Encryption implementa un esquema rápido y soporta búsquedas que permite al servidor procesar consultas sobre datos totalmente cifrados, sin saber nada sobre los datos. Los datos y la query en sí misma permanecen cifrados en todo momento en el servidor.
El servidor de MongoDB devuelve los resultados cifrados de la query al driver.
Los resultados de la query son descifrados con las claves mantenidas por el driver, devueltos al cliente y mostrados como texto claro.
El cifrado consultable funciona con las siguientes estructuras de datos. Es fundamental que no se modifiquen ni eliminen, ya que los resultados de las consultas serán incorrectos.
Queryable Encryption añade una
__safeContent__campo a documentos en cualquier colección donde haya un campo cifrado con Queryable Encryption.El cifrado consultable crea dos colecciones de metadatos internos en la misma base de datos que la colección donde hay un campo cifrado de cifrado consultable. Estas se nombran de la siguiente manera:
enxcol_.<collectionName>.escenxcol_.<collectionName>.ecoc
Advertencia
No modifique estas estructuras de datos o los resultados de la consulta serán incorrectos y la seguridad podría verse afectada.
El cifrado consultable mantiene los campos cifrados seguros en los siguientes escenarios:
Acceso directo a campos cifrados por parte de un superusuario de base de datos
Acceso a campos cifrados mediante la lectura de la memoria del servidor
Captura de campos cifrados a través de una red insegura
Acceso a campos cifrados en disco mediante la lectura de la base de datos o archivos de copia de seguridad
Ataques de análisis de frecuencia mediante la identificación de patrones en documentos con campos cifrados
Mientras que todos los clientes tienen acceso a los campos de datos no sensibles, solo los clientes de Queryable Encryption debidamente configurados pueden ejecutar consultas de lectura y escritura utilizando los campos de datos cifrados.
Importante
Sistema de Gestión Remota de Claves
Cuando utiliza cifrado consultable en producción, debe utilizar un sistema de administración de claves (KMS) remoto para almacenar su clave de cifrado.
Para ver una guía paso a paso que demuestre cómo usar un KMS remoto con Queryable Encryption, consulte Tutoriales de Queryable Encryption.
Para ver una lista de todos los proveedores de KMS compatibles, consulte Proveedores de KMS.
Para obtener más información sobre por qué debería utilizar un KMS remoto, consulte Razones para utilizar un sistema de administración de claves remotas.
Otros mecanismos de seguridad
Esta sección describe los siguientes mecanismos de seguridad compatibles con MongoDB y explica sus casos de uso y limitaciones:
Control de acceso basado en roles
El control de acceso basado en roles es un mecanismo de seguridad que permite a los administradores otorgar y restringir permisos a nivel de colección para los usuarios. Con la definición y asignación de roles adecuadas, esta solución evita la divulgación accidental de datos y el acceso.
El control de acceso basado en roles no puede proteger contra los siguientes escenarios:
Captura de datos a través de una red insegura
Acceso a los datos en disco leyendo archivos de bases de datos o de copias de seguridad
Acceso a datos mediante la lectura de la memoria del servidor
Acceso directo a los datos por parte de un superusuario de la base de datos
Para obtener más información,consulte Control de acceso basado en roles.
Cifrado en reposo
El cifrado en reposo es un mecanismo que cifra los archivos de la base de datos en el disco. Este mecanismo impide que una persona que carece de credenciales de base de datos, pero que tiene acceso a la computadora que aloja la base de datos, vea sus datos.
Este mecanismo no protege sus datos frente a los siguientes escenarios:
Captura de datos a través de una red insegura
Acceso a datos mediante la lectura de la memoria del servidor
Acceso directo a los datos por parte de un superusuario de la base de datos
Para aprender más, consulte cifrado en reposo.
Cifrado de transporte (TLS/SSL)
El cifrado de transporte mediante TLS/SSL cifra sus datos en la red. TLS/SSL protege sus datos mientras viajan por una red insegura, pero no los protege de usuarios privilegiados ni mientras se almacenan en el disco.
Para aprender más, consulta Cifrado de transporte usando TLS/SSL
Comparación de funcionalidades
El siguiente diagrama describe las funcionalidades de seguridad que MongoDB admite y las posibles vulnerabilidades de seguridad que abordan:
Importante
Utilice los mecanismos juntos
Para asegurar una implementación de producción, utiliza Control de Acceso Basado en Roles, cifrado en reposo, cifrado en tránsito y, opcionalmente, los mecanismos de seguridad de encriptación en uso juntos. Tenga en cuenta que no puede usar tanto el cifrado a nivel de campo del lado del cliente como el cifrado consultable para cifrar diferentes campos en la misma colección.
Para aprender más sobre el cifrado a nivel de campo del lado del cliente, consulte Funcionalidades del cifrado a nivel de campo del lado del cliente.
Scenario
El siguiente escenario ficticio demuestra el valor de Queryable Encryption para proteger los datos de su aplicación y cómo Queryable Encryption interactúa con el otro mecanismo de seguridad discutido en esta guía.
En este escenario, protegemos datos confidenciales en un sistema de gestión de atención médica que almacena la información personal, de facturación y los historiales médicos de los pacientes para una empresa ficticia, MedcoMD. Ningún dato del paciente es público, y datos específicos como su número de seguro social (SSN, un número de identificación emitido por el gobierno de EE. UU.), el número de identificación del paciente, la información de facturación y la información sobre medicamentos son especialmente confidenciales y están sujetos al cumplimiento de privacidad. Es importante para la empresa y el paciente que los datos se mantengan privados y seguros.
MedcoMD necesita este sistema para satisfacer los siguientes casos de uso:
Los médicos utilizan el sistema para acceder a los registros médicos de los pacientes, información de facturación y actualizar la medicación.
Los recepcionistas utilizan el sistema para verificar la identidad de los pacientes mediante su información de contacto.
Los recepcionistas pueden ver la información de facturación de un paciente, pero no su número de ID de paciente.
Los recepcionistas no pueden acceder a los registros médicos de un paciente.
MedcoMD también está preocupado por la divulgación de datos sensibles a través de cualquiera de los siguientes métodos:
Divulgación accidental de datos en la pantalla de una recepcionista visible al público.
Acceso directo a la base de datos por parte de un superusuario, como por ejemplo un administrador de base de datos.
Captura de datos a través de una red no segura.
Acceso a los datos leyendo la memoria del servidor de base de datos.
Acceso a los datos mediante la lectura de la base de datos o de las copias de seguridad.
¿Qué puede hacer MedcoMD para equilibrar la funcionalidad y las restricciones de acceso de su sistema de gestión de atención médica?
Solución
MedcoMD utiliza los siguientes mecanismos de seguridad para satisfacer sus casos de uso y protegerse contra la divulgación de datos médicos sensibles:
Cifrado detransporte (TLS/SSL) para proteger los datos mientras viajan por la red.
Cifrado en reposo para protegerse contra la divulgación de datos al leer bases de datos o archivos de respaldo.
Control de acceso basado en roles para limitar el acceso de los usuarios de la base de datos a las colecciones necesarias para que puedan realizar sus tareas.
Cifrado de campos sensibles con cifrado consultable para satisfacer los siguientes casos de uso y restricciones:
Evita la lectura de datos desde la memoria del servidor, ya que los datos cifrados con cifrado consultable nunca están en el servidor de base de datos en forma no cifrada.
Permita que los recepcionistas verifiquen las identidades de los pacientes y evite la divulgación accidental de datos confidenciales en la pantalla visible públicamente de un recepcionista proporcionándoles un cliente que no tenga habilitado el cifrado consultable.
Permitir que los médicos vean datos confidenciales de manera privada en sus consultorios proporcionando a los médicos un cliente habilitado con Queryable Encryption.
Obtén más información
Para ver una lista de las medidas de seguridad que debe implementar para proteger su implementación de MongoDB, consulte la Lista de verificación de seguridad.
Para empezar a usar Queryable Encryption, consulta el Inicio rápido de Queryable Encryption.