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伺服器端加密 (每個部署金鑰) (SSE-S3)

MinIO 伺服器端加密 (SSE) 在寫入操作過程中保護物件,讓用戶端可以利用伺服器處理能力在儲存層(靜態加密)保護物件。SSE 還為關於安全鎖定和清除的法規和合規要求提供金鑰功能。

MinIO SSE 使用 MinIO 金鑰加密服務 (KES) 和外部金鑰管理服務 (KMS),以便大規模執行安全的加密操作。MinIO 還支援客戶管理的金鑰管理,其中應用程式完全負責建立和管理用於 MinIO SSE 的加密金鑰。

MinIO SSE-S3 使用金鑰管理系統 (KMS) 管理的外部金鑰 (EK) 加密/解密物件。您必須在使用 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 環境變數啟動 MinIO 伺服器時,指定 EK。MinIO 對於所有 SSE-S3 加密操作使用相同的 EK。

您可以使用 mc encrypt set 命令啟用儲存貯體預設 SSE-S3 加密

mc encrypt set sse-s3 play/mybucket
  • play/mybucket 替換為您要在其上啟用自動 SSE-KMS 加密的 別名 和儲存貯體。

MinIO SSE-S3 在功能上與 AWS S3 使用 Amazon S3 管理的金鑰進行伺服器端加密 相容,同時擴展支援以包含下列 KMS 提供者

快速入門

重要事項

在 MinIO 部署上啟用 SSE 會使用預設加密金鑰自動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。您稍後不能停用 KES 或「取消」SSE 設定。

以下程序使用 play MinIO KES 沙箱,用於支援評估和早期開發環境中具有 SSE-S3 的 SSE

對於擴展開發或生產環境,請使用下列支援的外部金鑰管理服務 (KMS) 之一

重要事項

MinIO KES Play 沙盒是公開的,並授予所有建立的外部金鑰 (External Key, EK) 根存取權限。任何儲存在 Play 沙盒上的 EK 都可能隨時被存取或銷毀,導致受保護的資料容易受到攻擊或永久無法讀取。

  • 絕對不要使用 Play 沙盒來保護您無法承受損失或洩漏的資料。

  • 絕對不要使用會洩漏您組織的私密、機密或內部命名慣例的名稱來產生 EK

  • 絕對不要Play 沙盒用於生產環境。

此程序需要以下組件

1) 建立用於 SSE-S3 加密的加密金鑰

使用 kes 命令列工具來建立新的外部金鑰 (EK),以用於 SSE-S3 加密。

以下命令會擷取連線到 KES play 沙盒的 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。該身分必須至少授予 /v1/create/v1/generate/v1/list API 端點的存取權限。此步驟會使用 MinIO play KES 沙盒的 root 身分,該身分提供對 KES 伺服器上所有操作的存取權限。

KES_CLIENT_CERT

KES 伺服器上 身分 的對應憑證。此步驟會使用 MinIO play KES 沙盒的 root 身分,該身分提供對 KES 伺服器上所有操作的存取權限。

以下命令透過 KES CLI 建立新的 EK

kes key create my-minio-sse-s3-key

本教學課程使用範例名稱 my-minio-sse-s3-key,以便於參考。請指定唯一的金鑰名稱,以避免與現有金鑰衝突。

2) 設定 MinIO 以進行 SSE-S3 物件加密

在部署中每個 MinIO 伺服器主機的 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。

  • 此網站上的文件使用 API 金鑰。

MINIO_KMS_KES_ENDPOINT

MinIO Play KES 服務的端點。

MINIO_KMS_KES_KEY_FILE

對應於 KES 服務上 身分 的私密金鑰檔案。該身分必須授權建立、產生和解密金鑰的權限。指定與先前步驟中的 KES_KEY_FILE 環境變數相同的身分金鑰檔案。

MINIO_KMS_KES_CERT_FILE

對應於 KES 服務上 身分 的公開憑證檔案。該身分必須授權建立、產生和解密金鑰的權限。指定與先前步驟中的 KES_CERT_FILE 環境變數相同的身分憑證。

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系統 (KMS) 中擷取 EK。指定先前步驟中建立的金鑰名稱。

3) 重新啟動 MinIO 部署以啟用 SSE-S3

您必須重新啟動 MinIO 部署才能套用組態變更。使用 mc admin service restart 命令來重新啟動部署。

mc admin service restart ALIAS

ALIAS 替換為要重新啟動的部署的 別名

4) 設定自動儲存貯體加密

可選

如果您只想使用用戶端驅動的 SSE-S3,則可以跳過此步驟。

使用 mc encrypt set 命令,以啟用對寫入特定儲存貯體的所有物件的自動 SSE-S3 保護。

mc encrypt set sse-s3 ALIAS/BUCKET
  • ALIAS 替換為您已啟用 SSE-S3 的 MinIO 部署的 別名

  • BUCKET 替換為您想要啟用自動 SSE-S3 的儲存貯體或儲存貯體前置詞的完整路徑。

安全清除和鎖定

SSE-S3 使用在伺服器啟動時使用 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 環境變數指定的 EK 來保護物件。因此,MinIO 需要存取該 EK 才能解密該物件。

  • 停用 EK 會使 SSE-S3 加密的物件暫時鎖定在部署中,使其無法讀取。您稍後可以啟用 EK 以恢復正常的讀取操作。

  • 刪除 EK 會使部署中所有 SSE-S3 加密的物件永久無法讀取。如果 KMS 沒有或不支援 EK 的備份,則此過程是不可逆轉的

EK 的範圍取決於

  • 哪些儲存貯體指定了自動 SSE-S3 加密,以及

  • 哪些寫入操作要求 SSE-S3 加密。

加密流程

注意

以下章節說明 MinIO 內部邏輯和功能。此資訊純粹是教育性質,對於設定或實作任何 MinIO 功能而言並非必要。

SSE-S3 使用已設定的金鑰管理系統 (KMS) 管理的外部金鑰 (EK) 來執行密碼編譯操作和保護物件。下表說明了加密流程的每個階段

階段

說明

啟用 SSE 的寫入操作

MinIO 收到要求 SSE-S3 加密的寫入操作。MinIO 使用指定給 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 的金鑰名稱作為外部金鑰 (EK)。

產生資料加密金鑰 (Data Encryption Key, 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) 使用 EK 作為「根」金鑰,從 KMS 請求新的密碼編譯金鑰。

KES 會傳回純文字 EK 加密的 DEK 表示形式。MinIO 將加密的表示形式儲存為物件中繼資料的一部分。

產生金鑰加密金鑰 (Key Encryption Key, KEK)

MinIO 使用確定性演算法來產生 256 位元的唯一金鑰加密金鑰 (KEK)。金鑰衍生演算法使用偽隨機函數,該函數會採用純文字 DEK、隨機產生的初始化向量,以及由儲存貯體和物件名稱等值組成的內容。

MinIO 在每次密碼編譯加密或解密操作時產生 KEK,並且絕不將 KEK 儲存到磁碟機。

產生物件加密金鑰 (Object Encryption Key, OEK)

MinIO 產生隨機的 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 的純文字表示形式儲存在磁碟機上。純文字 OEK 在密碼編譯操作期間駐留在 RAM 中。

加密物件

MinIO 使用 OEK 在將物件儲存到硬碟之前加密物件。然後,MinIO 使用 KEK 加密 OEK

MinIO 將 OEKDEK 的加密表示形式儲存為中繼資料的一部分。