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使用每個儲存貯體金鑰的伺服器端加密 (SSE-KMS)

MinIO 伺服器端加密 (SSE) 在寫入操作時保護物件,讓用戶端可以利用伺服器處理能力來保護儲存層的物件 (靜態加密)。SSE 也為圍繞安全鎖定和清除的法規和合規要求提供了金鑰功能。

MinIO SSE 使用 MinIO 金鑰加密服務 (KES)支援的外部金鑰管理服務 (KMS),以大規模執行安全的加密操作。MinIO 也支援用戶端管理的金鑰管理,應用程式在此處全權負責建立和管理用於 MinIO SSE 的加密金鑰。

MinIO SSE-KMS 使用金鑰管理系統 (KMS) 管理的外部金鑰 (EK) 加密或解密物件。每個儲存貯體和物件可以具有單獨的 EK,支援在部署中更精細的加密操作。只有當 MinIO 可以存取 KMS *和* 用於加密該物件的 EK 時,才能解密物件。

您可以使用 mc encrypt set 命令啟用預設儲存貯體 SSE-KMS 加密

mc encrypt set sse-kms EXTERNALKEY play/mybucket
  • EXTERNALKEY 取代為要用於加密儲存貯體中物件的 EK 名稱。

  • play/mybucket 取代為您想要在其上啟用自動 SSE-KMS 加密的 別名 和儲存貯體。

MinIO SSE-KMS 在功能上與 AWS S3 使用儲存在 AWS 中的 KMS 金鑰進行伺服器端加密 相容,同時擴展支援以包括下列 KMS 提供者

快速入門

重要

在 MinIO 部署上啟用 SSE 會自動使用預設加密金鑰加密該部署的後端資料。

MinIO *需要* 存取 KES 和外部 KMS 才能解密後端並正常啟動。KMS **必須** 維護並提供對 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 的存取權。您稍後無法停用 KES 或「復原」SSE 組態。

下列程序使用 play MinIO KES 沙箱,以在評估和早期開發環境中支援具有 SSE-KMS 的 SSE

對於擴展開發或生產環境,請使用以下支援的外部金鑰管理服務 (KMS) 之一

重要

MinIO KES Play 沙箱是公開的,並授予對所有建立的外部金鑰 (EK) 的根存取權。任何儲存在 Play 沙箱上的 EK 都可以隨時存取或銷毀,使受保護的資料變得脆弱或永久無法讀取。

  • 切勿 使用 Play 沙箱來保護您無法承受遺失或洩漏的資料。

  • 絕對不要使用會洩漏貴組織的私人、機密或內部命名慣例的名稱來產生 EK (外部金鑰)。

  • 絕對不要Play 沙箱用於生產環境。

此程序需要以下組件

  • 在具有網路連線至來源部署的機器上安裝 mc。 請參閱 mc 安裝快速入門,以取得下載和安裝 mc 的說明。

  • 在具有網際網路連線的機器上安裝 MinIO 金鑰加密服務 (KES)。請參閱 kes 入門指南,以取得下載、安裝和設定 KES 的說明。

1) 為 SSE-KMS 加密建立加密金鑰

使用 kes 命令列工具建立新的外部金鑰 (EK),以用於 SSE-KMS 加密。

以下命令會擷取 play KES 伺服器的根 身分

curl -sSL --tlsv1.2 \
  -O 'https://raw.githubusercontent.com/minio/kes/master/root.key' \
  -O 'https://raw.githubusercontent.com/minio/kes/master/root.cert'

在終端機或 Shell 中設定以下環境變數

export KES_CLIENT_KEY=root.key
export KES_CLIENT_CERT=root.cert

KES_CLIENT_KEY

KES 伺服器上 身分的私密金鑰。該身分必須授權至少存取 /v1/create/v1/generate/v1/list API 端點。此步驟使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身分,該身分可存取 KES 伺服器上的所有操作。

KES_CLIENT_CERT

KES 伺服器上 身分的對應憑證。此步驟使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身分,該身分可存取 KES 伺服器上的所有操作。

以下命令會透過 KES 建立新的 EK (外部金鑰)。

kes key create my-minio-sse-kms-key

本教學課程使用範例名稱 my-minio-sse-kms-key,方便參考。請指定唯一的金鑰名稱,以防止與現有金鑰衝突。

2) 設定 MinIO 以進行 SSE-KMS 物件加密

在部署中每個 MinIO 伺服器主機上的 Shell 或終端機中指定以下環境變數

export MINIO_KMS_KES_ENDPOINT=https://play.min.io:7373
export MINIO_KMS_KES_API_KEY=<API-key-identity-string-from-KES> # Replace with the key string for your credentials
export MINIO_KMS_KES_KEY_NAME=my-minio-sse-s3-key

注意

  • API 金鑰是與 KES 伺服器進行驗證的首選方式,因為它為 KES 伺服器提供了簡化且安全的驗證流程。

  • 或者,指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE,而不是 MINIO_KMS_KES_API_KEY

    API 金鑰與基於憑證的驗證是互斥的。 請指定 API 金鑰變數金鑰檔案和憑證檔案變數

  • 本網站上的文件使用 API 金鑰。

MINIO_KMS_KES_ENDPOINT

MinIO Play KES 服務的端點。

MINIO_KMS_KES_API_KEY

KES 為 MinIO 部署產生的 API 金鑰。 API 金鑰的身分必須授權建立、產生和解密金鑰的權限。

API 金鑰是與 KES 伺服器進行驗證的首選方式。 如果情況需要,請改為指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE。 指定 API 金鑰金鑰檔案和憑證檔案填寫所有三個環境變數。

MINIO_KMS_KES_KEY_NAME

用於執行 SSE 加密操作的外部金鑰 (EK) 的名稱。KES 從已設定的金鑰管理服務 (KMS) 擷取 EK。指定上一步中建立的金鑰名稱。

3) 重新啟動 MinIO 部署以啟用 SSE-KMS

您必須重新啟動 MinIO 部署以套用組態變更。使用 mc admin service restart 命令重新啟動部署。

mc admin service restart ALIAS

ALIAS 取代為要重新啟動的部署的別名

4) 設定自動儲存貯體加密

使用 mc encrypt set 命令,啟用自動 SSE-KMS 保護寫入特定儲存貯體的所有物件。

mc encrypt set sse-kms my-minio-sse-kms-key ALIAS/BUCKET
  • ALIAS 取代為您啟用 SSE-KMS 之 MinIO 部署的 別名

  • BUCKET 取代為您要在其上啟用自動 SSE-KMS 的儲存貯體或儲存貯體字首的完整路徑。

寫入指定儲存貯體的物件會使用指定的 EK 自動加密。

針對您要在其上啟用自動 SSE-KMS 加密的每個儲存貯體重複此步驟。您可以針對每個儲存貯體或儲存貯體字首產生額外的金鑰,以便將每個 EK 的範圍限制為物件的子集。

安全清除和鎖定

SSE-KMS 使用 EK 來保護物件,此 EK 要麼指定為儲存貯體自動加密設定的一部分,要麼指定為寫入操作的一部分。因此,MinIO 需要存取該 EK 才能解密該物件。

  • 停用 EK 會暫時鎖定使用該 EK 加密的物件,使其無法讀取。 您稍後可以啟用 EK,以恢復這些物件上的正常讀取操作。

  • 刪除 EK 會使使用該 EK 加密的所有物件永久無法讀取。如果 KMS 沒有或不支援 EK 的備份,則此過程是不可逆的

單個 EK 的範圍取決於

  • 哪些儲存貯體指定該 EK 用於自動 SSE-KMS 加密,以及

  • 哪些寫入操作在請求 SSE-KMS 加密時指定該 EK

例如,假設 MinIO 部署為每個儲存貯體使用一個 EK。停用單個 EK 會使相關儲存貯體中的所有物件無法讀取,而不會影響其他儲存貯體。如果部署改為對所有物件和儲存貯體使用一個 EK,則停用該 EK 會使部署中的所有物件無法讀取。

加密流程

注意

本節說明 MinIO 內部邏輯和功能。此資訊純粹用於教育目的,並非設定或實作任何 MinIO 功能的先決條件。

SSE-KMS 使用由已設定的金鑰管理系統 (KMS) 管理的外部金鑰 (EK),來執行加密操作並保護物件。下表說明了加密流程的每個階段

階段

描述

啟用 SSE 的寫入操作

MinIO 收到要求 SSE-KMS 加密的寫入操作。寫入操作必須具有關聯的外部金鑰 (EK),才能用於加密物件。

  • 對於啟用自動 SSE-KMS 的儲存桶的寫入操作,MinIO 會使用該儲存桶的 EK。如果寫入操作包含明確的 EK,MinIO 將改用該 EK,而不是儲存桶的 EK。

  • 對於啟用自動 SSE-KMS 的儲存桶的寫入操作,MinIO 會使用寫入操作中指定的 EK

產生資料加密金鑰 (DEK)

MinIO 使用 EK 產生資料加密金鑰 (DEK)。具體來說,MinIO 金鑰加密服務 (KES) 會使用 EK 作為「根」金鑰,向 KMS 請求一個新的加密金鑰。

KES 會返回 DEK 的明文以及EK 加密的表示形式。MinIO 會將加密的表示形式儲存在物件的中繼資料中。

產生金鑰加密金鑰 (KEK)

MinIO 使用確定性演算法來產生一個 256 位元的唯一金鑰加密金鑰 (KEK)。金鑰衍生演算法使用一個偽隨機函數,該函數採用明文 DEK、一個隨機產生的初始化向量,以及一個由儲存桶和物件名稱等值組成的上下文。

MinIO 會在每次加密或解密操作時產生 KEK,且絕不會將 KEK 儲存到磁碟機。

產生物件加密金鑰 (OEK)

MinIO 會產生一個隨機的 256 位元唯一物件加密金鑰 (OEK),並使用該金鑰來加密物件。MinIO 絕不將 OEK 的明文表示形式儲存在磁碟機上。明文 OEK 在加密操作期間會駐留在 RAM 中。

加密物件

MinIO 使用 OEK 在將物件儲存到磁碟機之前加密該物件。然後,MinIO 會使用 KEK 加密 OEK

MinIO 會將 OEKDEK 的加密表示形式儲存在中繼資料中。

對於讀取操作,MinIO 會檢索 EK 以解密 DEK,藉此解密物件。然後,MinIO 會重新產生 KEK、解密 OEK,並解密物件。