Was ist FIPS 140-3?

Vom US-amerikanischen NIST festgelegter Standard für die Sicherheitsanforderungen an kryptografische Module und Grundlage ihrer Zertifizierung. Er basiert auf der internationalen Norm ISO/IEC 19790, und als Nachfolger von FIPS 140-2 werden seit 2020 Zertifizierungsanträge angenommen. Bewertet werden die Implementierung kryptografischer Algorithmen, die Schlüsselverwaltung, Selbsttests, die physische Sicherheit und mehr; es gibt Sicherheitsstufen von 1 bis 4. Er wird häufig als Beschaffungsanforderung für HSMs und Sicherheitschips verwendet.

Japanische Bezeichnung: FIPS 140-3

„FIPS 140-3“ kommt in 2 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit, Grundlagen und Anwendungen der Kryptografie.

Fachgebiet: Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit

Vier Sicherheitsstufen

Stufe 1 verlangt nur die korrekte Implementierung zugelassener kryptografischer Algorithmen und physisch kaum mehr als Bauteile in Produktionsqualität. Stufe 2 ergänzt Manipulationsnachweise wie Siegel oder Beschichtungen, die beim Öffnen Spuren hinterlassen, sowie eine rollenbasierte Authentifizierung der Bediener. Stufe 3 verlangt, Öffnen und Sondieren zu erschweren und kritische Werte wie Schlüssel bei Erkennung zu löschen, zusammen mit einer identitätsbasierten Authentifizierung. Stufe 4 geht weiter und verlangt, dass ein Eindringen in das Gehäuse aus jeder Richtung erkannt und diese Werte sofort gelöscht werden, sowie Schutz, wenn Spannung oder Temperatur den zulässigen Bereich verlassen.

Was wie bewertet wird

Gegenstand der Bewertung ist ein kryptografisches Modul, das ein IC, eine Platine, ein ganzes Gerät oder eine Softwarebibliothek sein kann, sofern seine Grenze festgelegt ist. Akkreditierte Prüflabore testen, ob die Algorithmenimplementierungen korrekte Ergebnisse liefern, und untersuchen, wie Schlüssel erzeugt, gespeichert und gelöscht werden, die Selbsttests beim Einschalten und zu anderen Zeitpunkten, physische Schutzmaßnahmen und mehr; das von NIST und einer kanadischen Behörde betriebene Programm (CMVP) erteilt die Zertifizierung. FIPS 140-3 behandelt auf den höheren Stufen auch Maßnahmen gegen nicht invasive Angriffe, bei denen Informationen über Leistungsaufnahme oder Zeitverhalten abfließen.

Unterschied zu anderen Zertifizierungen

FIPS 140-3 prüft, ob ein kryptografisches Modul festgelegte Anforderungen erfüllt, und wird, weil Beschaffungen von Regierungsbehörden der USA und Kanadas es verlangen, auch für kommerzielle Produkte breit genutzt. Die Common Criteria sind ein allgemeineres Evaluierungsrahmenwerk, bei dem die zu schützenden Funktionen je Produkt in Sicherheitsvorgaben (Security Target) festgelegt werden und die Strenge der Evaluierung als EAL ausgedrückt wird. Manche Produkte wie Chipkarten-Chips besitzen beide Zertifizierungen.

Jetzt üben: Fragen zu FIPS 140-3

Welche Beschreibung der Anforderungen an die physische Sicherheit in den Sicherheitsstufen 1 bis 4 von FIPS 140-3, dem Zertifizierungsstandard für kryptografische Module, ist richtig?

  1. AStufe 1 stellt die strengsten Anforderungen, mit steigender Zahl werden sie lockerer, und Stufe 4 ist für reine Software-Kryptomodule gedacht
  2. BDie Stufe wird durch die nutzbare Schlüssellänge bestimmt: Stufe 3 bedeutet AES-192, Stufe 4 AES-256, und Anforderungen an die physische Sicherheit sind nicht enthalten
  3. CStufe 2 verlangt, dass Öffnungsspuren zurückbleiben, Stufe 3 erschwertes Öffnen und Löschen der Schlüssel bei Erkennung, und Stufe 4 sogar Eindringerkennung über das gesamte Gehäuse und Schutz gegen anomale Spannung oder Temperatur
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Antwort: C. Stufe 2 verlangt, dass Öffnungsspuren zurückbleiben, Stufe 3 erschwertes Öffnen und Löschen der Schlüssel bei Erkennung, und Stufe 4 sogar Eindringerkennung über das gesamte Gehäuse und Schutz gegen anomale Spannung oder Temperatur

FIPS 140-3 ist der Standard der US-Behörde NIST für kryptografische Module; er basiert auf der internationalen Norm ISO/IEC 19790, und als Nachfolger von FIPS 140-2 werden seit 2020 Zertifizierungsanträge angenommen. Für Stufe 1 genügen Bauteile in üblicher Produktionsqualität; Stufe 2 verlangt Siegel oder Beschichtungen, die beim Öffnen Spuren hinterlassen; Stufe 3 verlangt, dass Öffnen und Sondieren erschwert und kritische Werte wie Schlüssel bei Erkennung gelöscht werden; Stufe 4 verlangt die Erkennung von Eindringen über das gesamte Gehäuse und Schutz, wenn Spannung oder Temperatur den zulässigen Bereich verlassen. Die Zertifizierung umfasst nicht nur die physische Sicherheit, sondern auch die korrekte Implementierung kryptografischer Algorithmen, die Schlüsselverwaltung, Selbsttests und mehr. Bei der Beschaffung von HSMs und Sicherheitschips wird häufig eine Stufe als Bedingung vorgegeben.

Häufige Fragen

Können nach FIPS 140-2 zertifizierte Produkte noch verwendet werden?

Nach dem Übergangsplan von NIST werden alle Zertifikate nach FIPS 140-2 am 21. September 2026 in die Historical-Liste verschoben. Module auf der Historical-Liste dürfen für bestehende Systeme weiterhin beschafft und verwendet werden, bei Neubeschaffungen ist es aber am verlässlichsten, in der aktuellen Liste zu prüfen, ob eine Zertifizierung nach FIPS 140-3 vorliegt (Stand Oktober 2026).

Welche Stufe sollte man wählen?

Das hängt vom Wert der zu schützenden Schlüssel und von der Einsatzumgebung ab. Wo auch physische Angriffe angenommen werden, etwa bei der Schlüsselverwaltung im Rechenzentrum, ist Stufe 3 verbreitet, und für Schlüssel der höchsten Ebene oder raue Umgebungen wird mitunter Stufe 4 gewählt. Höhere Stufen bringen auch höhere Kosten und mehr Einschränkungen mit sich.

„FIPS 140-3“ in den Erläuterungen

Fragen mit „FIPS 140-3“ (2)

  1. Welche Beschreibung der Anforderungen an die physische Sicherheit in den Sicherheitsstufen 1 bis 4 von FIPS 140-3, dem Zertifizierungsstandard für kryptografische Module, ist richtig?
  2. Welche Aufgabe hat ein HSM (Hardware-Sicherheitsmodul)?

Verwandte Begriffe

HSM (Hardware-Sicherheitsmodul) Zertifizierungsstelle Manipulationssicherheit (Tamper Resistance) TPM Arm CCA (Confidential Compute Architecture) CHERI Confidential Computing DICE (Device Identifier Composition Engine) HBOM (Hardware-Stückliste) Kontrollflussintegrität (Control-Flow Integrity)

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