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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) 保護物件作為寫入操作的一部分,允許客戶利用伺服器處理能力來保護儲存層上的物件 (靜態加密)。SSE 還提供金鑰功能,以滿足關於安全鎖定和清除的法規和合規性要求。

MinIO SSE 使用 MinIO 金鑰加密服務 (KES)受支援的外部金鑰管理服務 (KMS) 來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) 加密或解密物件。每個儲存貯體和物件都可以有單獨的 EK,支援部署中更精細的加密操作。MinIO 只有在可以存取 KMS用於加密該物件的 EK 時才能解密物件。

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

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

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

MinIO SSE-KMS 在功能上與 AWS S3 伺服器端加密與儲存在 AWS 中的 KMS 金鑰相容,同時擴展支援以包括以下 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 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 的存取權限。您不能稍後停用 KES 或「復原」稍後的 SSE 組態。

以下程序使用 play MinIO KES 沙箱,以支援評估和早期開發環境中的 SSE-KMS 的 SSE

對於擴展的開發或生產環境,請使用以下受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) 的根存取權限。Play 沙箱上儲存的任何 EK 都可能隨時被存取或銷毀,導致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私有、機密或內部命名慣例的名稱來產生EK

  • 絕對不要Play 沙箱用於生產環境。

此程序需要以下組件:

  • 在可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,取得下載和安裝 mc 的說明。

  • 在可連線網際網路的機器上安裝 MinIO 金鑰加密服務 (KES)。請參閱 kes 入門指南,取得下載、安裝和設定 KES 的說明。

1) 建立用於 SSE-KMS 加密的加密金鑰

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 中設定下列環境變數:

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。此步驟會使用 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。此步驟會使用 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,以避免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 或終端機中指定下列環境變數:

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 伺服器進行驗證的偏好方式,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互斥。指定 API 金鑰變數或金鑰檔案和憑證檔案變數兩者之一

  • 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 伺服器進行驗證的偏好方式。如果情況需要,請指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE。指定 API 金鑰金鑰檔案和憑證檔案兩者之一。請填入所有三個環境變數。

MINIO_KMS_KES_KEY_NAME

用於執行 SSE 加密操作的外部金鑰 (EK) 名稱。KES 會從已設定的金鑰管理服務 (KMS) 中擷取 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別名

4) 設定自動儲存貯體加密

使用 mc encrypt set 命令,以啟用自動 SSE-KMS 保護所有寫入特定儲存貯體的物件。

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

  • BUCKET 替換為您要啟用自動 SSE-KMS 的儲存貯體或儲存貯體前置詞完整路徑。

寫入指定儲存貯體的物件會自動使用指定的 EK 進行加密。

針對您要啟用自動 SSE-KMS 加密的每個儲存貯體重複此步驟。您可以為每個儲存貯體或儲存貯體前置詞產生額外的金鑰,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 使用在儲存貯體自動加密設定中指定或作為寫入操作一部分的 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操作。

  • 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 進行自動 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,考慮使用每個儲存貯體一個 EK 的 MinIO 部署。停用單個 EK 會使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 內部邏輯和功能。此資訊純粹是教育性的,並非設定或實作任何 MinIO 功能的先決條件。

SSE-KMS 使用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。下表說明加密流程的每個階段:

階段

說明

已啟用 SSE 的寫入操作

MinIO 收到請求 SSE-KMS 加密的寫入操作。寫入操作必須有相關聯的外部金鑰 (EK) 以用於加密物件。

  • 對於已啟用自動 SSE-KMS 的儲存貯體中的寫入操作,MinIO 會使用儲存貯體 EK。如果寫入操作包含明確的 EK,MinIO 會使用該 EK,而非儲存貯體 EK。

  • 對於啟用自動 SSE-KMS 的儲存貯體中的寫入操作,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) 使用 EK 作為「根」金鑰,向金鑰管理系統 (KMS) 請求新的加密金鑰。

KES 會同時傳回 DEK 的明文以及EK 加密的表示形式。MinIO 將加密的表示形式儲存為物件元資料的一部分。

產生金鑰加密金鑰 (KEK)

MinIO 使用決定性演算法產生一個 256 位元的唯一金鑰加密金鑰 (KEK)。金鑰推導演算法使用一個偽隨機函數,該函數採用明文的 DEK、一個隨機產生的初始化向量,以及一個包含儲存桶和物件名稱等值的上下文。

MinIO 在每次加密或解密操作時產生 KEK,並且絕不將 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 絕不將 OEK 的明文表示形式儲存在硬碟上。在加密操作期間,明文 OEK 會駐留在 RAM 中。

加密物件

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

MinIO 將OEKDEK的加密表示形式儲存為元資料的一部分。

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