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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,讓用戶端能夠利用伺服器的處理能力,在儲存層(靜態加密)保護物件。SSE 還提供金鑰功能,以滿足有關安全鎖定和抹除的法規和合規要求。

MinIO SSE 使用 MinIO 金鑰加密服務 (KES) 和外部金鑰管理服務 (KMS),以大規模執行安全加密操作。MinIO 也支援客戶管理金鑰管理,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) 來加密/解密物件。您必須在使用 MinIO 伺服器啟動時,使用 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 環境變數指定 EK。MinIO 對於所有 SSE-S3 加密操作都使用相同的 EK。

您可以使用 mc encrypt set 命令啟用儲存區預設 SSE-S3 加密

mc encrypt set sse-s3 play/mybucket
  • play/mybucket 替換為您想要在其上啟用自動 SSE-KMS 加密的 alias 和儲存區。

MinIO SSE-S3 在功能上與 AWS S3 使用 Amazon S3 管理金鑰的伺服器端加密相容,同時擴展支援以包含以下 KMS 提供者

快速入門

重要

在 MinIO 部署中啟用 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 以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「還原」SSE 設定。

以下程序使用 play MinIO KES 沙箱,以支援在評估和早期開發環境中使用 SSE-S3 的 SSE

對於擴展的開發或生產環境,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,並授予對所有已建立的外部金鑰 (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 沙箱來保護您無法承擔遺失或洩露的資料。

  • 絕對不要使用會洩露您組織的私人、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。

此程序需要以下元件

  • 在具有網路存取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。

  • 在具有網際網路存取的機器上安裝 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) 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),以便與 SSE-S3 加密搭配使用。

以下命令會擷取連接到 KES play 沙箱的 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對 /v1/create/v1/generate/v1/list API 端點的存取權。此步驟使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身分,該身分提供對 KES 伺服器上所有操作的存取權。

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 伺服器上所有操作的存取權。

以下命令會透過 KES CLI 建立新的 EK

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

本教學課程為了便於參考,使用範例名稱 my-minio-sse-s3-key。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-S3 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,因為它提供簡化且安全的 KES 伺服器驗證程序。

  • 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。指定 API 金鑰變數金鑰檔案和憑證檔案變數其中之一

  • 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_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) 名稱。KES 從已設定的金鑰管理系統 (KMS) 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

選擇性

如果您僅打算使用用戶端驅動的 SSE-S3,則可以跳過此步驟。

使用 mc encrypt set 命令來啟用自動 SSE-S3 保護所有寫入特定儲存貯體的物件。

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

  • BUCKET 替換為您要啟用自動 SSE-S3 的儲存貯體或儲存貯體首碼的完整路徑。

安全清除和鎖定

SSE-S3 使用在伺服器啟動時透過 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。

  • 暫時停用 EK 會使部署中經 SSE-S3 加密的物件無法讀取,進而鎖定它們。您稍後可以啟用 EK 以恢復正常的讀取操作。

  • 刪除 EK 會使部署中所有經 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

  • 哪些寫入操作要求了 SSE-S3 加密。

加密流程

注意

以下章節說明 MinIO 的內部邏輯和功能。此資訊純粹用於教育目的,並非設定或實作任何 MinIO 功能所必需。

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

階段

描述

啟用 SSE 的寫入操作

MinIO 接收寫入操作,要求使用 SSE-S3 加密。MinIO 使用指定的金鑰名稱,該名稱在 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 中定義,作為外部金鑰 (External Key, 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,向 KMS 請求新的加密金鑰。

KES 會同時返回 DEK 的明文形式 *和* 以 EK 加密的表示形式。MinIO 將加密後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 (Key Encryption Key, 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)。金鑰推導演算法使用偽隨機函數,該函數採用明文的 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,並且 *永遠不會* 將 KEK 儲存到硬碟。

產生物件加密金鑰 (Object Encryption Key, 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 絕不會將 OEK 的明文形式儲存在硬碟上。在加密操作期間,明文 OEK 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。