Jak szyfrowanie danych działa w systemach płatniczych

Systemy płatności działają z najbardziej wrażliwymi danymi - PAN (numer karty), data ważności, CVV/CVC, tokeny 3-DS, dane bankowe, identyfikatory portfela. Ich wyciekiem są grzywny, przywołanie handlowca z banków/PSP i bezpośrednia strata finansowa. Ochrona jest wbudowana w warstwy: szyfrowanie w kanale (TLS), szyfrowanie i/lub tokenizacja w pamięci masowej, ścisłe zarządzanie kluczami i moduły zaufane sprzętowo (HSM). Poniżej znajduje się cały „rurociąg” bezpieczeństwa w prostym języku.

Cegły podstawowe

Kryptografia symetryczna

Algorytmy: AES-GCM/CTR/CBC (w płatnościach de facto standardem jest AES-GCM).

Plusy: szybkie, kompaktowe klucze.

Minusy: musisz bezpiecznie uzgodnić klucz i IV/nonce.

Kryptografia asymetryczna

Algorytmy: RSA-2048/3072, ECC (P-256/384, Ed25519).

Zastosowanie: wymiana/pakowanie kluczy, podpisy, PKI, certyfikaty TLS.

Plusy: Nie wymaga wcześniej wspólnej tajemnicy.

Minusy: Wolniejsze niż symetryczne szyfrowanie.

ИдеДPerfect Forward Secrecy (PFS)

Klucze sesji są negocjowane przez effemeric ECDHE. Nawet jeśli klucz prywatny serwera kiedyś wycieka, poprzednie sesje pozostaną niezdecydowane.

Szyfrowanie tranzytowe: TLS 1. 2/1. 3

1. Uścisk dłoni (uścisk dłoni TLS): klient i serwer zgadzają się na wersje/szyfry, serwer przedstawia certyfikat (PKI), klucze efemeryczne wymiany (ECDHE) → rodzi się klucz symetryczny sesji.

2. Dane: przesyłane w trybach AEAD (AES-GCM/ChaCha20-Poly1305) z uwierzytelnieniem.

3. Optymalizacja: TLS 1. 3 rundy cięcia, wspiera wznowienie; 0-RTT są używane ostrożnie (tylko idempotentne zapytania).

4. Praktyka płatności: zabraniamy SSLv3/TLS1. 0/1. 1, włącz TLS1. 2/1. 3, zszywanie OCSP, HSTS, ścisłe nagłówki zabezpieczeń.

💡 Połączenia wewnętrzne (PSP → handlowiec, handlowiec → przetwarzanie, haki internetowe) często dodatkowo chronią mTLS: obie strony wykazują wzajemne certyfikaty.

Szyfrowanie „w magazynie”: w spoczynku

Opcje

Pełne szyfrowanie głośności/bazy danych (TDE): szybko wprowadzane, chroni przed „zimnym” dostępem do nośników, ale nie przed wyciekiem przez kompromisową aplikację.

Bitwise/field-level (FLE): poszczególne pola (PAN, IBAN) są szyfrowane. Granulowane, ale trudniejsze do wdrożenia i indeksu.

Szyfrowanie w formacie (FPE): Przydatne, gdy chcesz 16 cyfr jako 16 cyfr.

Tokenizacja: PAN zastępuje się tokenem (bez znaczenia); Ten PAN jest przechowywany w skarbcu tokena pod dużą ochroną. Podczas płatności/zwrotu używany jest token → handlowiec nie przetwarza „surowych” kart.

Kluczowy pomysł

W magazynie, to nie "który algorytm' jest ważniejszy, ale gdzie są klucze i kto może detokenizować. Dlatego...

Zarządzanie kluczami: KMS, HSM i koperty

Hierarchia kluczy (szyfrowanie koperty)

Root/KEK (Key Encryption Key): wysoka klasa ochrony, przechowywana i wykonywana w HSM.

DEK (klucz szyfrowania danych): szyfruje określone dane/partie/tabele; sam zaszyfrowany przez KEK.

Rotacja: przepisy dotyczące planowej i nieplanowanej (w przypadku zdarzenia) rotacji KEK/DEK; wersja kluczowa jest określona w metadanych ciphertext.

HSM (Hardware Security Module)

Moduł sprzętowy certyfikowany (na przykład FIPS 140-2/3), który przechowuje i wykonuje kluczowe operacje w sobie.

Nie wydaje prywatnych kluczy na zewnątrz, obsługuje limity/zasady użytkowania, audyt.

Używany do: generowania kluczy, owijarki DEK, 3-DS klucza serwera, klawiszy EMV, operacji PIN, podpisywania wiadomości.

KMS

Centralizuje kluczowe zasady, wersioning, dostęp, dzienniki i API.

W połączeniu z HSM wdraża szyfrowanie koperty i automatyczną rotację.

Standardy kart i specyfikacje branżowe

PCI DSS (i logika minimalizacji)

Główny pomysł: nie przechowywać CVV, zminimalizować obszar przetwarzania PAN (zakres).

W miarę możliwości - daj dane wejściowe PAN do Pól Hosted/Iframe PSP → handlowiec nie ma dostępu do danych surowych.

Dzienniki, kopie zapasowe, porzucanie - te same zasady co prod: maskowanie, szyfrowanie, retencja.

EMV, PIN - POS

Układ EMV/bez kontaktu: kryptogramy na poziomie karty/terminala, ochrona przed klonowaniem taśmy matowej.

Bloki PIN i ISO 9564: PIN jest szyfrowany z podkładki pin do przetwarzania, działa z HSM (transfery pinów, strefy kluczy).

DUKPT (Derived Unique Key Per Transaction): W POS każda płatność jest szyfrowana unikalnym kluczem pochodzącym z BDK → kompromisowanie jednej wiadomości nie przeciąga innych.

PCI P2PE: certyfikowany system szyfrowania „end-to-end” od pin pad do dostawcy szyfrowania.

3-D Secure (2. x)

Uwierzytelnianie posiadacza karty → mniej oszustw/obciążeń zwrotnych.

Kryptografia służy do podpisywania wiadomości, ACS/DS/3DS wymiany kluczy serwera; klucze prywatne są zazwyczaj w HSM.

Typowe architektury ochrony danych

Opcja A (handlowiec internetowy z PSP):

Przeglądarka → HTTPS → Hosted Fields PSP (PAN nie dostaje się do handlowca).
PSP zwraca token płatności.
Baza danych handlowców przechowuje token + ostatnie 4 cyfry i BIN (dla UX i reguł).
Zwraca/powtarza - tylko token.
Sekrety/klucze - w KMS, klucze prywatne TLS/3-DS - w HSM.

Opcja B (portfel/płatność):

Aplikacja • API - TLS/mTLS.
Pola wrażliwe - FLE/FPE lub tokenizacja; skarbiec jest odizolowany.
Dostęp do detokenizacji - tylko dla ról serwisowych z „czterookiem”, operacje - przez HSM.

Opcja C (offline-POS):

Pin pad → DUKPT/P2PE → przetwarzanie.
Końcowe klucze rozruchowe - poprzez bezpieczne wtryskiwacze kluczy/XSM.
Rejestrowanie, ochrona przed manipulacjami urządzeń.

Rotacja, audyt i incydenty

Rotacja klucza: planowana (raz na X miesiąc) i według zdarzeń (kompromis). Rewrap DEK pod nowym KEK bez odszyfrowywania danych użytkownika.

Dzienniki niezmienne: kto i kiedy uzyskał dostęp do detokenacji/klawiszy; podpis kłód.

Kompromisowa książka startowa: natychmiastowe cofnięcie/obrót, ponowne uruchomienie certyfikatów, blok klucza API, powiadomienie partnera, retrospektywne.

Częste błędy i jak ich uniknąć

1. „Szyfrujemy bazę danych, więc wszystko jest w porządku”.

Nie, nie jest. Skompromitowana aplikacja czyta dane otwarcie. Potrzebujemy tokenizacji/FLE i zasady najmniejszych praw.

2. Przechowywanie CVV.

Nie możesz. CVV nigdy nie jest przechowywane, nawet szyfrowane (za pośrednictwem PCI DSS).

3. Klucze obok danych.

Nie możesz. Klucze - w KMS/HSM, dostęp - według roli, minimalnych uprawnień, oddzielnych kont.

4. Brak rotacji/wersji.

Zawsze klucze wersji, przechowywać 'key _ version' w metadanych ciphertext.

5. Tylko TLS na obwodzie.

Szyfruj za CDN/WAF i wewnątrz planu danych (servis → servis, webhooks).

6. Tokenizacja „do widzenia”.

Jeśli jakaś usługa może detokenizować, nie jest to ochrona. Wąskie rozmowy kontrolne.

7. Nieznane kopie zapasowe/przesłania analityczne.

Szyfrowanie i maskowanie powinno mieć zastosowanie do kopii zapasowych, migawek, BI-gablot, dzienników.

Lista kontrolna wdrażania (krótki)

Kanał

TLS 1. 2/1. 3, PFS, mTLS dla wewnętrznych i webhooks, HSTS, ścisłe nagłówki zabezpieczeń.

Przechowywanie

Tokenizacja PAN, zakaz przechowywania CVV.

FLE/FPE dla pól krytycznych; TDE jako warstwa bazowa.

Klucze

KMS + HSM, szyfrowanie koperty (KEK/DEK), obrót/wersje, niezmienne dzienniki.

Architektura

Hosted Fields/SDK PSP, minimalizacja strefy PCI.

Rozdzielenie ról/sieci, zero zaufania, tajemnice - tylko za pośrednictwem tajnego menedżera.

Operacje

Pentest/Red Team na obwodzie i logiki biznesowej.

DLP/CTI monitorowanie drenażu, szkolenia personelu.

Runbook на compromise: cofnij/obracaj/powiadom.

Mini-FAQ

Czy szyfrowanie lub tokenizacja jest najlepsze dla PAN?

W sprzedaży - tokenizacja (minimalizuje zakres). W skarbcu - szyfrowanie z HSM/KMS.

Czy dla domeny płatności potrzebuję certyfikatu XT?

Opcjonalnie. Ważniejsze jest prawidłowy profil TLS, mTLS, klucze w HSM i dyscypliny.

Czy mogę użyć 0-RTT w TLS 1? 3 dla płatności?

Dla idempotentnych RS, tak. Dla POST lepiej jest wyłączyć lub ograniczyć.

Jak przechowywać „ostatnie 4” i BIN?

Oddzielone od PAN; nie jest to dane wrażliwe z prawidłową izolacją, ale obserwować maskowanie w dziennikach/BI.

Szyfrowanie w systemach płatniczych nie jest jednym przełącznikiem przełączania, ale ekosystemem: TLS/PFS w kanale, tokenizacja i/lub FLE w magazynie, ścisłe zarządzanie kluczami poprzez KMS + HSM, standardy branżowe (PCI DSS, EMV, 3-DS), rotacja i audyt Taka wielowarstwowa architektura sprawia, że wyciek danych kart jest bardzo mało prawdopodobny, upraszcza przeprowadzanie audytów i, co najważniejsze, zachowuje zaufanie banków, partnerów płatniczych i użytkowników.