นโยบายการเข้ารหัสลับและการทดสอบตนเองสำหรับ FIPS 140-2/3

ภาพรวมโดยย่อ

NextPDF Enterprise จำกัดตัวเลือกการเข้ารหัสลับที่การลงนามหรือการเข้ารหัสลับเลือกใช้ได้ให้เหลือเฉพาะชุดที่ได้รับอนุมัติตาม Federal Information Processing Standards (FIPS) และปฏิเสธตัวเลือกใดๆที่อยู่นอกชุดดังกล่าว ตัวป้องกันขณะรันไทม์ (runtime guard) จะตรวจสอบ hash แต่ละรายการ ตัวระบุอัลกอริทึมลายเซ็น อัลกอริทึมการเข้ารหัสลับ และความแข็งแรงของคีย์ก่อนให้การดำเนินการทำงาน ชุดการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่อง (power-on self-test) จะทำงานหนึ่งครั้งเมื่อโพรเซสเริ่มต้น หากการทดสอบแบบทราบคำตอบ (known-answer test) ใดๆล้มเหลว โมดูลจะเข้าสู่สถานะข้อผิดพลาด หน้านี้อธิบายพฤติกรรมดังกล่าว ได้แก่ สิ่งที่นโยบายอนุญาต สิ่งที่ตัวป้องกันปฏิเสธ สิ่งที่การทดสอบตนเองครอบคลุม และจุดยืนเรื่องการรับรองอย่างชัดเจน

NextPDF Enterprise ช่วยสนับสนุนการปฏิบัติตามข้อกำหนด แต่ไม่ใช่โมดูลการเข้ารหัสลับที่ได้รับการรับรอง ดู ความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนด สำหรับจุดยืนเรื่องการไม่ได้รับการรับรองอย่างชัดเจน

ส่วนหัว (front matter) แสดงรายการข้อกำหนดเบื้องต้น และ ข้อกำหนดเบื้องต้น แสดงรายการเดียวกันซ้ำอีกครั้ง

รุ่นและการให้สิทธิ์การใช้งาน

โปรไฟล์นโยบายการเข้ารหัสลับในโหมด FIPS ตัวป้องกันขณะรันไทม์ และตัวป้องกันการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่อง มาพร้อมกับแพ็กเกจ nextpdf/enterprise และต้องใช้แฟล็กฟีเจอร์ใบอนุญาต enterprise NextPDF Core และ NextPDF Pro ไม่มีโปรไฟล์โหมด FIPS ตัวป้องกันและการทดสอบตนเองทำงานภายในโพรเซส การตรวจสอบนโยบายและการทดสอบตนเองไม่ส่งเนื้อหาเอกสารออกไปนอกโฮสต์ เปรียบเทียบรุ่นต่างๆ

ความสามารถนี้ทำอะไร

ความสามารถนี้ประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ นโยบายการเข้ารหัสลับ ตัวป้องกันขณะรันไทม์ และการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่อง

นโยบายการเข้ารหัสลับ จำกัดทางเลือกการเข้ารหัสลับให้อยู่เฉพาะชุดที่ได้รับอนุมัติ โดยมีพรีเซ็ตสองแบบ:

Strict (สอดคล้องกับรุ่น FIPS 140-3) — hash แบบ SHA-256, SHA-384 และ SHA-512 ตัวระบุออบเจกต์ลายเซ็น (OID) ของ RSA และ ECDSA ที่ใช้ hash เหล่านั้น การเข้ารหัสลับแบบ AES-256-CBC และขนาดคีย์ขั้นต่ำของ RSA 2048 และ elliptic-curve 256
Standard (สอดคล้องกับรุ่น FIPS 140-2) — เหมือนกับ strict และยังอนุญาต AES-128-CBC เพื่อความสามารถในการทำงานร่วมกันกับระบบรุ่นเก่า

สำหรับการสร้างลายเซ็น NIST SP 800-131A Rev.2 §3 ยอมรับคีย์ RSA ขนาดอย่างน้อย 2048 บิต และ order ของ ECDSA ขนาดอย่างน้อย 224 บิต ส่วนค่าขั้นต่ำ 2048/256 ของพรีเซ็ต strict เทียบเท่าหรือสูงกว่าค่าขั้นต่ำดังกล่าว นโยบายปฏิเสธชนิดคีย์ที่ไม่รู้จักโดยค่าเริ่มต้น — ไม่ยอมรับชนิดที่ไม่รู้จักอย่างเงียบๆ

ตัวป้องกันขณะรันไทม์ ห่อหุ้มนโยบายไว้และเปิดเมท็อดแบบ assert สำหรับ hash, signature OID, อัลกอริทึมการเข้ารหัสลับ และความแข็งแรงของคีย์ เมื่อมีตัวเลือกที่ไม่ได้รับอนุญาต ตัวป้องกันจะยกข้อยกเว้นการละเมิดแบบมีชนิด (typed violation) ที่ระบุชื่อนโยบายและรายการที่ละเมิด แล้วหยุดการดำเนินการ เส้นทางนี้ล้มเหลวแบบปิด นโยบายไม่ผ่อนปรนตัวเองและไม่แทนที่ด้วยอัลกอริทึมที่อ่อนแอกว่า สำหรับลายเซ็น RSASSA-PSS เกตการสร้างจะผูก message digest ไว้อย่างชัดเจน PSS ทุกรูปแบบใช้ signature OID เดียวกันร่วมกัน hash อยู่ในพารามิเตอร์ของ PSS ไม่ได้อยู่ใน OID รายการที่อนุญาต (allowlist) ของ OID เพียงอย่างเดียวไม่สามารถพิสูจน์ digest ที่ใช้งานจริงได้ ดังนั้นเกตจึงยืนยันว่า digest นั้นได้รับอนุมัติตาม FIPS (SHA-256/384/512) เกตจะปฏิเสธแบบล้มเหลวแบบปิดสำหรับโทเค็น PSS ใดๆที่ digest ไม่รู้จักหรือไม่ได้รับอนุมัติ เช่น SHA-1 PSS ก่อนส่งต่อให้ผู้ลงนามใดๆ (FIPS 186-5 §5.4(b))

การทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่อง จะรันชุดการทดสอบแบบทราบคำตอบ (known-answer-test หรือ KAT) หนึ่งครั้งเมื่อโพรเซสเริ่มต้น ชุดการทดสอบครอบคลุมฟังก์ชันที่ได้รับอนุมัติ ได้แก่ hash, message-authentication, การเข้ารหัสลับ, authenticated-encryption, ลายเซ็น และ random-bit ภายใต้ ISO/IEC 19790:2025 §7.10.4.2 การทดสอบแบบทราบคำตอบจะล้มเหลวเมื่อผลลัพธ์ที่คำนวณได้ไม่เท่ากับคำตอบที่ทราบ เมื่อเกิดความล้มเหลวใดๆ โมดูลจะเข้าสู่สถานะข้อผิดพลาดและปฏิเสธบริการการเข้ารหัสลับ (ISO/IEC 19790:2025 §7.2.4.3) สถานะข้อผิดพลาดนี้ติดค้างอยู่กับโพรเซส (process-sticky) หลังจากตัวป้องกันตอนบูตใดๆในโพรเซสตรวจพบข้อผิดพลาด ทั้งโพรเซสจะยังคงล้มเหลวแบบปิดไปตลอดอายุการทำงาน การสร้างตัวป้องกันตอนบูตหรือนโยบายขึ้นใหม่ไม่สามารถล้างสถานะนี้ได้ การรันการทดสอบตนเองซ้ำที่ ผ่าน ในภายหลังจะไม่ ล้างข้อผิดพลาดที่ถูกล็อกไว้ — มีเพียงการรีสตาร์ตโพรเซส (การปิดเปิดเครื่องจริง) เท่านั้นที่ทำได้ ตาม ISO/IEC 19790:2025 §7.10.2 ผลลัพธ์จะถูกแคชไว้ตลอดอายุของโพรเซส คุณสามารถรันซ้ำตามต้องการสำหรับ endpoint ของผู้ดูแลระบบหรือคำสั่งหนึ่งได้ แต่การรันซ้ำนี้ทำหน้าที่ตามภาระผูกพันการทดสอบตนเองตามรอบเวลา ไม่ใช่การกู้คืนจากข้อผิดพลาด

นโยบายกำหนดให้ต้องใช้ initialization vector (IV) ที่ไม่ซ้ำกันต่อคีย์หนึ่งรายการสำหรับการใช้งาน authenticated-encryption ตาม NIST SP 800-38D §5.2.1

ข้อกำหนดเบื้องต้น

ติดตั้ง NextPDF Core และแพ็กเกจ Enterprise และคงใบอนุญาต Enterprise ที่ยังใช้งานได้ไว้
หากต้องการกล่าวอ้างการทำงานที่เข้ากันได้กับ FIPS ให้กำหนดค่า NextPDF ด้วยผู้ให้บริการด้านการเข้ารหัสลับที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS — ตัวอย่างเช่นผู้ให้บริการ OpenSSL ที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS — หรือ hardware security module (HSM) ที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS NextPDF Enterprise ดำเนินการประกอบโครงสร้าง การคำนวณ digest และการบังคับใช้นโยบาย ส่วนพรีมิทีฟพื้นฐานทำงานอยู่ในขอบเขตที่ได้รับการตรวจรับรองซึ่งคุณจัดเตรียมไว้
เลือกพรีเซ็ต: strict สำหรับการบังคับใช้ที่สอดคล้องกับ FIPS 140-3 หรือ standard เมื่อจำเป็นต้องมีความสามารถในการทำงานร่วมกันกับ AES-128-CBC

การกำหนดค่า

พรีเซ็ต — เลือก strict หรือ standard โดย strict อนุญาตเฉพาะ AES-256-CBC ส่วน standard อนุญาต AES-128-CBC ด้วย
ตัวป้องกัน — สร้างตัวป้องกันด้วยนโยบายที่เลือกไว้ ใช้ตัวป้องกันเป็นขอบเขตที่คุณยืนยันแต่ละทางเลือกการเข้ารหัสลับ
การเชื่อมต่อการทดสอบตนเอง — เชื่อมต่อตัวป้องกันตอนบูตที่ขั้นบูตสแตรปของแอปพลิเคชัน เพื่อให้โพรเซสเวิร์กเกอร์แต่ละรายการรันรอบการทดสอบตนเองของตนเอง อินสแตนซ์ของโพรเซสแต่ละรายการรันการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่องของตนเอง

ทีละขั้นตอน

ที่ขั้นบูตสแตรปของแอปพลิเคชัน ให้รันการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่องผ่านตัวป้องกันตอนบูต และยืนยันว่าโมดูลทำงานได้ หากโมดูลทำงานไม่ได้ ให้หยุดโพรเซส
สร้างตัวป้องกันด้วยนโยบาย strict หรือ standard
ก่อนการดำเนินการเข้ารหัสลับแต่ละครั้ง ให้ยืนยัน hash, signature OID, อัลกอริทึมการเข้ารหัสลับ และความแข็งแรงของคีย์ผ่านตัวป้องกัน
ดักจับข้อยกเว้นการละเมิดแบบมีชนิด บันทึกข้อความเชิงโครงสร้าง และปฏิเสธการดำเนินการ อย่าถอยกลับไปใช้ตัวเลือกที่อ่อนแอกว่า

<?php

declare(strict_types=1);

require_once __DIR__ . '/../../vendor/autoload.php';

use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsBootGuard;
use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsCryptoPolicy;
use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsModeGuard;
use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsSelfTest;
use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsModuleErrorStateException;
use Psr\Log\LoggerInterface;

/**
 * Run the power-on self-test, then build a guard on the strict policy.
 *
 * The self-test runs once per process. A known-answer failure raises a
 * module-error-state exception; the caller must stop rather than proceed
 * with an unverified crypto path.
 *
 * @param LoggerInterface $logger Structural diagnostics only — never secrets.
 *
 * @throws FipsModuleErrorStateException When a power-on known-answer test fails.
 *
 * @return FipsModeGuard A guard ready to assert each cryptographic choice.
 */
function bootFipsGuard(LoggerInterface $logger): FipsModeGuard
{
    $bootGuard = new FipsBootGuard(new FipsSelfTest());

    try {
        $bootGuard->assertOperational();
    } catch (FipsModuleErrorStateException $e) {
        $logger->critical('FIPS power-on self-test failed; refusing crypto services.', [
            'reason' => $e->getMessage(),
        ]);

        throw $e;
    }

    return new FipsModeGuard(FipsCryptoPolicy::strict());
}

<?php

declare(strict_types=1);

require_once __DIR__ . '/../../vendor/autoload.php';

use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsModeGuard;
use NextPDF\Enterprise\Security\Fips\FipsViolationException;
use Psr\Log\LoggerInterface;

final readonly class FipsCheckedSigning
{
    public function __construct(
        private FipsModeGuard $guard,
        private LoggerInterface $logger,
    ) {}

    /**
     * Assert the signing choices against the active policy before signing.
     *
     * A disallowed hash, signature OID, or key strength raises a typed
     * violation; the operation is refused rather than downgraded.
     *
     * @param string       $hash         The hash algorithm name (e.g. 'sha256').
     * @param string       $signatureOid The signature algorithm OID.
     * @param string       $keyType      The key type (e.g. 'rsa', 'ec').
     * @param positive-int  $keyBits      The key length in bits.
     *
     * @throws FipsViolationException When any choice is not approved.
     */
    public function assertApproved(
        string $hash,
        string $signatureOid,
        string $keyType,
        int $keyBits,
    ): void {
        try {
            $this->guard->assertHashAllowed($hash);
            $this->guard->assertSignatureAlgorithmAllowed($signatureOid);
            $this->guard->assertKeyStrengthAllowed($keyType, $keyBits);
        } catch (FipsViolationException $e) {
            $this->logger->error('FIPS policy violation', ['reason' => $e->getMessage()]);

            throw $e;
        }
    }
}

การตรวจสอบยืนยัน

รันการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่อง และยืนยันว่ารายงานสถานะว่าทำงานได้ ยืนยันว่าการทดสอบครอบคลุมคลาสอัลกอริทึมที่ได้รับอนุมัติทุกคลาส — hash, message-authentication, การเข้ารหัสลับ, authenticated-encryption, ลายเซ็น และ random-bit
ยืนยันตัวเลือกที่ได้รับอนุมัติ ตัวอย่างเช่น SHA-256, RSA 2048 และยืนยันว่าผ่าน ยืนยันตัวเลือกที่ไม่ได้รับอนุญาต ตัวอย่างเช่น SHA-1, RSA 1024 และยืนยันว่ายกข้อยกเว้นการละเมิดแบบมีชนิด
ฉีด hash หรือแหล่งสุ่มที่จงใจให้เสียหายเข้าไปในการทดสอบตนเอง และยืนยันว่าโมดูลเข้าสู่สถานะข้อผิดพลาดและปฏิเสธบริการ
ยืนยันว่าชนิดคีย์ที่ไม่รู้จักถูกปฏิเสธโดยค่าเริ่มต้น แทนที่จะได้รับการยอมรับ

ความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนด

ล้มเหลวแบบปิด เมื่อตัวเลือกการเข้ารหัสลับหนึ่งไม่ได้รับอนุญาต ตัวป้องกันจะยกข้อยกเว้นการละเมิดแบบมีชนิดและหยุดการดำเนินการ นโยบายไม่ผ่อนปรนตัวเองและไม่แทนที่ด้วยอัลกอริทึมที่อ่อนแอกว่า
การทดสอบตนเองปฏิเสธเมื่อไม่ตรงกัน ความล้มเหลวของการทดสอบแบบทราบคำตอบทำให้โมดูลเข้าสู่สถานะข้อผิดพลาดที่ติดค้างอยู่กับโพรเซส ทั้งโพรเซสจะยังคงล้มเหลวแบบปิด ตัวป้องกันตอนบูตหรือนโยบายที่สร้างขึ้นใหม่ไม่สามารถกู้คืนได้ และการรันซ้ำที่ผ่านก็ไม่ปลดล็อกที่ถูกล็อกไว้ มีเพียงการรีสตาร์ตโพรเซสเท่านั้นที่ล้างสถานะนี้ได้ (ISO/IEC 19790:2025 §7.10.4.2; §7.10.2)
ความแข็งแรงของคีย์ พรีเซ็ต strict บังคับใช้ค่าขั้นต่ำ RSA 2048 และ elliptic-curve 256 ซึ่งเทียบเท่าหรือสูงกว่าค่าขั้นต่ำที่ยอมรับได้ใน NIST SP 800-131A Rev.2 §3
ความไม่ซ้ำของ IV การใช้งาน authenticated-encryption กำหนดให้ต้องใช้ IV ที่ไม่ซ้ำกันต่อคีย์หนึ่งรายการ (NIST SP 800-38D §5.2.1)

หน้านี้ถูกทำเครื่องหมายว่า export_control_class: legal-review-required เนื่องจากเกี่ยวข้องกับนโยบายการเข้ารหัสลับ แหล่งอ้างอิงเชิงบรรทัดฐาน (normative) ทุกแหล่งถูกถอดความใหม่ ไม่มีการคัดลอกข้อความเชิงบรรทัดฐานมาแสดงซ้ำ ต้องได้รับการอนุมัติทางกฎหมายก่อนที่แฟล็ก publish จะถูกตั้งค่า

NextPDF Enterprise ไม่ใช่โมดูลการเข้ารหัสลับที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS และไม่ได้กล่าวอ้างการรับรองตาม FIPS ใดๆ โมดูลนี้ทำงานในโหมดที่เข้ากันได้กับ FIPS ก็ต่อเมื่อคุณกำหนดค่าด้วยผู้ให้บริการด้านการเข้ารหัสลับที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS — ตัวอย่างเช่นผู้ให้บริการ OpenSSL ที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS — หรือ hardware security module (HSM) ที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS เท่านั้น นโยบายโหมด FIPS ช่วยสนับสนุนการปฏิบัติตามข้อกำหนด แต่ไม่ใช่การรับรองและไม่ใช่ความเห็นทางกฎหมาย โปรดปรึกษาที่ปรึกษาด้านการปฏิบัติตามข้อกำหนดและด้านกฎหมายของคุณเองเกี่ยวกับภาระผูกพันตามกฎระเบียบของคุณ

การจัดการความล้มเหลว

ความล้มเหลวของการทดสอบตนเองตอนบูต ตัวป้องกันตอนบูตจะยกข้อยกเว้นสถานะข้อผิดพลาดของโมดูล ให้หยุดโพรเซส อย่าดำเนินการต่อด้วยเส้นทางการเข้ารหัสลับที่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบยืนยัน
การละเมิดนโยบาย ตัวป้องกันจะยกข้อยกเว้นการละเมิดแบบมีชนิดที่ระบุชื่อนโยบายและรายการที่ละเมิด ปฏิเสธการดำเนินการ อย่าลดระดับ
ชนิดคีย์ที่ไม่รู้จัก นโยบายปฏิเสธชนิดคีย์นี้โดยค่าเริ่มต้น แมปชนิดคีย์อย่างชัดเจนก็ต่อเมื่อชนิดคีย์นั้นได้รับอนุมัติจริงเท่านั้น
การรันการทดสอบตนเองซ้ำ การรันซ้ำพร้อมใช้งานตามต้องการสำหรับ endpoint ของผู้ดูแลระบบหรือคำสั่งหนึ่ง โดยทำหน้าที่ตามภาระผูกพันการทดสอบตนเองตามรอบเวลาแบบตามต้องการ การรันซ้ำไม่ใช่กลไกการกู้คืน การรันซ้ำที่ล้มเหลวก็ล็อกโพรเซสด้วยเช่นกัน และการรันซ้ำที่ผ่านก็ไม่ปลดล็อกสถานะที่มีอยู่ การกู้คืนโมดูลที่อยู่ในสถานะข้อผิดพลาดต้องอาศัยการรีสตาร์ตโพรเซส

บริบทเชิงพาณิชย์

NextPDF Core มาพร้อมตัวลงนามแบบซอฟต์แวร์และการเข้ารหัสลับโดยไม่มีโปรไฟล์โหมด FIPS NextPDF Enterprise เพิ่มโปรไฟล์นโยบายการเข้ารหัสลับในโหมด FIPS ตัวป้องกันขณะรันไทม์ และตัวป้องกันการทดสอบตนเองตอนเปิดเครื่อง เพื่อให้คุณจำกัดตัวเลือกการเข้ารหัสลับให้อยู่เฉพาะชุดที่ได้รับอนุมัติและล้มเหลวแบบปิดเมื่อการทดสอบตนเองไม่ตรงกันได้ จับคู่กับ การลงนามด้วย HSM เพื่อรันพรีมิทีฟภายในอุปกรณ์ที่ได้รับการตรวจรับรองตาม FIPS เปรียบเทียบรุ่นต่างๆ

ดูเพิ่มเติม

ความปลอดภัย — NextPDF Enterprise — ชุดการควบคุมความปลอดภัยของ Enterprise ที่ทำงานร่วมกัน
การลงนามด้วย HSM — NextPDF Enterprise — การเก็บรักษาคีย์ในฮาร์ดแวร์ตาม Public-Key Cryptography Standards #11 (PKCS#11)
ลายเซ็น — NextPDF Enterprise — ตัวสร้างลายเซ็นแบบระยะยาว PDF Advanced Electronic Signatures (PAdES) B-LT และ B-LTA
ความปลอดภัย — NextPDF Core — พื้นผิวการเข้ารหัสลับและลายเซ็นหลัก
โหมด FIPS · KAT · authenticated encryption (AEAD) — คำศัพท์ในอภิธานศัพท์