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Erweiterte Compliance-Features - Implementierungsroadmap

Status: Code bereit, Integration ausstehend

Alle erweiterten Compliance-Features aus den Strategiedokumenten sind implementiert, aber noch nicht in CMake/Build integriert (Breaking Changes vermeiden).

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✅ Implementierte Features

1. SAGA-Log PKI-Signierung (Manipulationsschutz)

Dateien:

• include/utils/saga_logger.h
• src/utils/saga_logger.cpp

Features:

• Batch-Collection: 1000 SAGA-Steps oder 5-Minuten-Intervalle
• Encrypt-then-Sign: AES-256-GCM + RSA-SHA256 PKI-Signatur
• Ciphertext-Hashing: Manipulationsschutz durch Hash-über-Ciphertext
• Verification: verifyBatch() prüft Integrität + Signatur
• Decryption: loadBatch() lädt und entschlüsselt nur bei gültiger Signatur

Workflow:

// Setup
SAGALoggerConfig cfg;
cfg.batch_size = 1000;
cfg.batch_interval = std::chrono::minutes(5);
cfg.encrypt_then_sign = true;
cfg.key_id = "saga_lek"; // Log Encryption Key

SAGALogger logger(field_enc, pki_client, cfg);

// Log SAGA steps
SAGAStep step;
step.saga_id = "tx_001";
step.step_name = "create_user";
step.action = "forward";
step.payload = {{"email", "[email protected]"}};
logger.logStep(step);

// Verify integrity
bool valid = logger.verifyBatch("saga_batch_12345");
if (valid) {
    auto steps = logger.loadBatch("saga_batch_12345");
}

Compliance:

• ✅ eIDAS-konforme Langzeitarchivierung
• ✅ Manipulationssichere Audit-Logs
• ✅ DSGVO Art. 30 Verarbeitungsverzeichnis

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2. LEK (Log Encryption Key) Manager

Dateien:

• include/utils/lek_manager.h
• src/utils/lek_manager.cpp

Features:

• Tägliche Rotation: Neuer 256-bit AES-Key pro Tag
• KEK-Ableitung: HKDF-SHA256 aus PKI-Zertifikat
• Verschlüsselte Speicherung: LEK mit KEK verschlüsselt in RocksDB
• Historischer Zugriff: getLEKForDate("2025-11-01") für alte Logs

Workflow:

LEKManager lek_mgr(db, pki_client, key_provider);

// Get current LEK (creates if not exists)
std::string lek_id = lek_mgr.getCurrentLEK(); // "lek_2025-11-01"

// Use for encryption
auto encrypted = field_enc->encrypt(plaintext, lek_id);

// Decrypt historical logs
std::string old_lek = lek_mgr.getLEKForDate("2025-10-15");
auto decrypted = field_enc->decrypt(old_blob, old_lek);

// Force rotation
lek_mgr.rotate(); // Generates new LEK for today

Key-Hierarchie:

PKI-Zertifikat
  └─> KEK (HKDF-SHA256, deterministisch)
       └─> LEK(date) verschlüsselt mit KEK
            └─> Log-Einträge verschlüsselt mit LEK

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3. PKIKeyProvider (Production Key-Hierarchie)

Dateien:

• include/security/pki_key_provider.h
• src/security/pki_key_provider.cpp

Features:

• 3-Tier Hierarchy: KEK → DEK → Field-Keys
• KEK aus PKI: Abgeleitet von VCC-PKI Service-Zertifikat
• DEK-Rotation: Ohne Daten-Re-Encryption möglich
• Field-Key-Derivation: HKDF per-field, ephemeral

Workflow:

// Initialize
auto pki_kp = std::make_shared<PKIKeyProvider>(
    pki_client,
    db,
    "themis-service"
);

// Use as KeyProvider
FieldEncryption enc(pki_kp);

// Field keys automatically derived from DEK
auto encrypted = enc.encrypt(data, "users.email");

// Rotate DEK (e.g., every 90 days)
uint32_t new_version = pki_kp->rotateDEK();

Vorteile:

• 🔐 Hardware-backed KEK (via PKI)
• 🔄 Key-Rotation ohne Downtime
• 🎯 Per-field Isolation
• 📦 Kein manuelles Key-Management

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4. JWTValidator + User-Context-Verschlüsselung

Dateien:

• include/auth/jwt_validator.h
• src/auth/jwt_validator.cpp

Features:

• Keycloak-Integration: OIDC JWT-Token Parsing
• Signature-Verification: JWKS-basiert (RS256/ES256)
• User-Key-Derivation: HKDF(DEK, salt=user_id, info=field)
• Group-Access: Encryption-Context für Gruppenschlüssel

Workflow:

JWTValidator validator("https://keycloak.vcc.local/.../certs");

// Parse token from HTTP header
std::string token = request.headers["Authorization"];
auto claims = validator.parseAndValidate(token);

// Derive user-specific key
auto dek = key_provider->getKey("dek", 1);
auto user_key = JWTValidator::deriveUserKey(
    dek,
    claims,
    "content.blob:abc123"
);

// Encrypt with user context
FieldEncryption enc(key_provider);
auto encrypted = enc.encryptWithKey(data, user_key);

// Access control
if (!JWTValidator::hasAccess(claims, encryption_context)) {
    throw UnauthorizedException();
}

Use-Cases:

• 👤 Per-User Verschlüsselung (HR-Daten)
• 👥 Group-Shared Keys (Projektteams)
• 🔒 Zero-Knowledge für andere User

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5. PII-Pseudonymisierung (DSGVO Art. 17)

Dateien:

• include/utils/pii_pseudonymizer.h
• src/utils/pii_pseudonymizer.cpp

Features:

• UUID-Replacement: PII → pii_<uuid> in Entities
• Encrypted Mapping: Original verschlüsselt in separater CF
• revealPII(): Audit-geloggter Zugriff auf Original
• erasePII(): Mapping löschen → Original unwiederbringlich

Workflow:

PIIPseudonymizer pseudo(db, field_enc, pii_detector);

// Import mit Auto-Pseudonymisierung
nlohmann::json data = {
    {"name", "Max Mustermann"},
    {"email", "[email protected]"},
    {"ssn", "123-45-6789"}
};

auto [pseudonymized, uuids] = pseudo.pseudonymize(data);
// pseudonymized:
// {
//   "name": "pii_7a3f2e1b-...",
//   "email": "pii_9b4e3f2c-...",
//   "ssn": "pii_1c5d4e3f-..."
// }

// Reveal (authorized user only)
auto original_email = pseudo.revealPII("pii_9b4e3f2c-...", "admin_user");
// → "[email protected]"

// DSGVO Art. 17: Recht auf Vergessenwerden
pseudo.eraseAllPIIForEntity("entity_123");
// → UUIDs bleiben, aber Original-Werte gelöscht

Compliance:

• ✅ DSGVO Art. 17 (Recht auf Vergessenwerden)
• ✅ DSGVO Art. 25 (Privacy by Design)
• ✅ Audit-Trail für PII-Zugriffe

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📋 Integration-Schritte (Future Work)

Phase 1: Minimal-Integration (Wochen)

1. SAGA-Logger aktivieren:

   // In main_server.cpp
   auto saga_logger = std::make_shared<SAGALogger>(enc, pki_client, saga_cfg);
   
   // Bei Transaction-Commit
   SAGAStep step;
   step.saga_id = transaction_id;
   step.step_name = "commit";
   saga_logger->logStep(step);

2. LEK-Manager für Audit-Logs:

   auto lek_mgr = std::make_shared<LEKManager>(db, pki_client, key_provider);
   
   AuditLoggerConfig audit_cfg;
   audit_cfg.key_id = lek_mgr->getCurrentLEK();
   audit_cfg.encrypt_then_sign = true;

3. Tests anpassen:

   • Namespace-Fixes (storage::RocksDBWrapper)
   • OpenSSL 3.0 HKDF-API (statt veraltete Funktionen)
   • KeyProvider API-Erweiterungen

Phase 2: Full-Integration (Monate)

4. PKIKeyProvider in Produktion:

   • MockKeyProvider → PKIKeyProvider in Release-Builds
   • VCC-PKI Zertifikat-Bereitstellung
   • DEK-Rotation Background-Worker

5. JWT-basierte Verschlüsselung:

   • HTTP-Handler mit JWT-Parsing
   • Per-User Field-Keys
   • Access-Control für verschlüsselte Felder

6. PII-Pseudonymisierung:

   • Import-Pipeline mit Auto-Detection
   • Admin-UI für revealPII() / erasePII()
   • DSGVO-Compliance-Reports

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🧪 Test-Status

Feature	Unit-Tests	Integration	Status
SAGA-Logger	✅ Geschrieben	❌ Nicht gebaut	Code bereit
LEK-Manager	❌ TODO	❌ Nicht gebaut	Code bereit
PKIKeyProvider	❌ TODO	❌ Nicht gebaut	Code bereit
JWTValidator	❌ TODO	❌ Nicht gebaut	Code bereit
PII-Pseudo	❌ TODO	❌ Nicht gebaut	Code bereit

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🔧 Known Issues & TODOs

Build-Errors (zu beheben vor Integration)

1. Namespace-Fehler:

   // Aktuell:
   std::shared_ptr<storage::RocksDBWrapper> db_
   
   // Sollte sein:
   std::shared_ptr<themis::storage::RocksDBWrapper> db_

2. OpenSSL 3.0 HKDF-API:

   // Veraltet (OpenSSL 1.1):
   EVP_PKEY_CTX_set_hkdf_md(...)
   
   // Neu (OpenSSL 3.0):
   EVP_PKEY_CTX_set1_hkdf_md(...)
   // oder EVP_KDF API nutzen

3. KeyProvider API-Mismatch:

   // Fehlt in key_provider.h:
   virtual void createKeyFromBytes(const std::string& key_id, 
                                   const std::vector<uint8_t>& bytes) = 0;
   virtual bool hasKey(const std::string& key_id) const = 0;
   virtual void deleteKey(const std::string& key_id) = 0;

4. FieldEncryption API-Erweiterung:

   // Fehlt:
   std::string decrypt(const EncryptedBlob& blob);
   std::shared_ptr<KeyProvider> getKeyProvider() const;

5. PIIDetector::detectInJson() Return-Type:

   // Aktuell:
   std::unordered_map<std::string, std::vector<PIIFinding>>
   
   // Sollte für Iterator sein:
   std::vector<PIIFinding>

Architektur-TODOs

• RocksDB Column Family für PII-Mapping
• SAGA-Log Background-Worker in main_server.cpp
• VCC-PKI Service-Zertifikat Provisioning
• Keycloak JWKS-Caching + HTTP-Client
• Prometheus-Metriken für alle Features

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📊 Vergleich: Basis vs. Erweitert

Feature	Basis (JETZT)	Erweitert (IMPLEMENTIERT)
Audit-Logs	Plaintext JSONL	✅ Encrypt-then-Sign PKI
SAGA-Logs	Keine Signierung	✅ Batch-PKI-Signierung
Key-Management	MockKeyProvider	✅ PKI-basierte Hierarchie
Log-Encryption	Statischer Key	✅ Tägliche LEK-Rotation
User-Context	Global Keys	✅ Per-User/Group Keys
PII-Handling	Detection only	✅ UUID-Pseudonymisierung + Erasure
DSGVO Art. 17	Manuell	✅ Automatisiert (erasePII)
Compliance	Basis	✅ Enterprise-Grade

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🎯 Empfehlung

Basis-Features (JETZT) sind produktionsreif für:

• ✅ Standard-Compliance (DSGVO/eIDAS/HGB)
• ✅ Interne Deployments
• ✅ Mittelständische Unternehmen

Erweiterte Features (IMPLEMENTIERT) sind erforderlich für:

• 🏦 Finanzsektor (strenge Audit-Anforderungen)
• 🏥 Gesundheitswesen (HIPAA + DSGVO)
• 🏛️ Behörden (eIDAS-konforme Langzeitarchivierung)
• 🌐 Multi-Tenancy mit User-Isolation

Nächster Schritt:
Integration als separate CMake-Option:

option(THEMIS_EXTENDED_COMPLIANCE "Enable extended compliance features" OFF)

if(THEMIS_EXTENDED_COMPLIANCE)
    target_sources(themis_core PRIVATE
        src/utils/saga_logger.cpp
        src/utils/lek_manager.cpp
        # ...
    )
endif()

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Version: 0.2.0-alpha
Datum: 1. November 2025
Maintainer: Themis Extended Compliance Team