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使用每個儲存桶金鑰的伺服器端加密 (SSE-KMS)

MinIO 伺服器端加密 (SSE) 作為寫入操作的一部分保護物件,允許用戶端利用伺服器處理能力來保護儲存層中的物件(靜態加密)。SSE 還為圍繞安全鎖定和抹除的法規和合規性要求提供金鑰功能。

MinIO SSE 使用 MinIO 金鑰加密服務 (KES)支援的外部金鑰管理服務 (KMS),以便大規模執行安全加密操作。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-KMS 使用金鑰管理系統 (KMS) 管理的外部金鑰 (EK) 來加密或解密物件。每個儲存桶和物件都可以有一個單獨的 EK,支援部署中更精細的加密操作。如果 MinIO 可以存取 KMS *和* 用於加密該物件的 EK,則 MinIO 只能解密物件。

您可以使用 mc encrypt set 命令來啟用儲存桶預設 SSE-KMS 加密

mc encrypt set sse-kms EXTERNALKEY play/mybucket
  • EXTERNALKEY 替換為要用於加密儲存桶中物件的 EK 名稱。

  • play/mybucket 替換為您要啟用自動 SSE-KMS 加密的 別名和儲存桶。

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,同時擴展支援以包含下列 KMS 提供者

快速入門

重要

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 必須 存取 KES 和外部金鑰管理服務 (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 設定。

以下程序使用 play MinIO KES 沙箱,以便在評估和早期開發環境中支援使用 SSE-KMS 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

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 都可以隨時被存取或銷毀,使受保護的資料容易受攻擊或永久無法讀取。

  • 絕不 使用 Play 沙箱來保護您無法承受遺失或洩漏的資料。

  • 絕不 使用揭露您組織的私人、機密或內部命名慣例的名稱來產生 EK

  • 絕不Play 沙箱用於生產環境。

此程序需要以下組件

1) 建立用於 SSE-KMS 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-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。該身分必須至少授權存取 /v1/create/v1/generate/v1/list API 端點。此步驟使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身分,該身分提供對 KES 伺服器上所有作業的存取權。

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,該身分提供對 KES 伺服器上所有作業的存取權。

以下命令透過 KES 建立新的 EK

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

本教學課程使用範例名稱 my-minio-sse-kms-key 以便於參考。指定唯一的金鑰名稱,以防止與現有金鑰發生衝突。

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 金鑰是使用 KES 伺服器進行驗證的慣用方式,因為它為 KES 伺服器提供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互斥。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

由 KES 產生的 MinIO 部署 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 金鑰是使用 KES 伺服器進行驗證的慣用方式。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不要 填入所有三個環境變數。

MINIO_KMS_KES_KEY_NAME

用於執行 SSE 加密作業的外部金鑰 (EK) 名稱。KES 從已設定的金鑰管理服務 (KMS) 擷取 EK。指定在上一個步驟中建立的金鑰名稱。

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

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-KMS 保護。

mc encrypt set sse-kms my-minio-sse-kms-key ALIAS/BUCKET
  • ALIAS 替換為您啟用 SSE-KMS 的 MinIO 部署的 別名

  • BUCKET 替換為您要啟用自動 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其他金鑰,以便將每個 EK 的範圍限制為物件的子集。

安全抹除和鎖定

SSE-KMS 會使用指定為儲存貯體自動加密設定一部分寫入作業一部分的 EK 來保護物件。因此,MinIO 必須 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。您可以稍後啟用 EK,以恢復對這些物件的正常讀取作業。

  • 刪除 EK 會使該 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,則此程序是 不可逆的

單一 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

  • 哪些寫入作業在要求 SSE-KMS 加密時指定該 EK

例如,假設 MinIO 部署對每個儲存貯體使用一個 EK。停用單一 EK 會使相關聯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 的內部邏輯和功能。此資訊純粹為教育用途,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) 來執行加密操作和保護物件。下表描述了加密過程的每個階段

階段

描述

啟用 SSE 的寫入操作

MinIO 接收到請求 SSE-KMS 加密的寫入操作。該寫入操作必須具有關聯的外部金鑰 (EK) 用於加密物件。

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

  • 對於啟用自動 SSE-KMS 的儲存桶中的寫入操作,MinIO 使用寫入操作指定的 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) 使用 EK 作為「根」金鑰,從 KMS 請求新的加密金鑰。

KES 返回 DEK 的明文EK 加密的表示形式。MinIO 將加密的表示形式儲存為物件元數據的一部分。

產生金鑰加密金鑰 (KEK)

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

MinIO 在每次加密或解密操作時產生 KEK,且從不將 KEK 儲存到硬碟。

產生物件加密金鑰 (OEK)

MinIO 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 從不將 OEK 的明文表示形式儲存到硬碟。明文 OEK 在加密操作期間駐留在 RAM 中。

加密物件

MinIO 在將物件儲存到硬碟之前,使用 OEK 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元數據的一部分。

對於讀取操作,MinIO 會檢索 EK 以解密 DEK,進而解密物件。然後,MinIO 會重新產生 KEK,解密 OEK,最後解密物件。