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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) 作為寫入作業的一部分保護物件,允許用戶端利用伺服器處理能力來保護儲存層的物件(靜態加密)。SSE 還提供有關安全鎖定和清除的法規和合規性要求的金鑰功能。

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),以大規模執行安全的密碼編譯作業。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。每個儲存桶和物件都可以有單獨的 EK,在部署中支援更精細的密碼編譯操作。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 命令啟用儲存桶預設 SSE-KMS 加密

mc encrypt set sse-kms EXTERNALKEY play/mybucket
  • EXTERNALKEY 取代為用於加密儲存桶中物件的 EK 名稱。

  • play/mybucket 取代為您要在其上啟用自動 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。您之後無法停用 KES 或「還原」SSE 設定。

以下程序使用 play MinIO KES 沙箱,以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。任何儲存在 Play 沙箱上的 EK 都可能隨時被存取或銷毀,導致受保護的資料變得容易受到攻擊或永久無法讀取。

  • 絕不使用 Play 沙箱來保護您無法承擔遺失或洩露風險的資料。

  • 絕不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

  • 絕不Play 沙箱用於生產環境。

此程序需要以下元件

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。

以下命令會檢索 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。此身分至少必須授予對 /v1/create/v1/generate/v1/list API 端點的存取權限。此步驟會使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身分,該身分可存取 KES 伺服器上的所有作業。

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 伺服器上的所有作業。

以下命令會透過 KES 建立新的EK

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

本教學課程為方便參考,使用範例 my-minio-sse-kms-key 名稱。請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互斥。請指定 API 金鑰變數,或金鑰檔案和憑證檔案變數,二者擇一

  • 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

由 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,請指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE請指定 API 金鑰,或金鑰檔案和憑證檔案,二者擇一。請勿同時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 會從設定的金鑰管理服務 (KMS) 檢索EK。請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。請使用 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,以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 的 MinIO 部署的 別名

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

寫入指定儲存貯體的物件會自動使用指定的EK加密。

針對您想要啟用自動 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前置詞產生其他金鑰,以便每個EK的範圍僅限於物件的子集。

安全清除和鎖定

SSE-KMS 使用EK保護物件,EK指定為儲存貯體自動加密設定的一部分,作為寫入作業的一部分。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,使它們無法讀取。稍後您可以啟用EK以繼續在這些物件上執行正常的讀取作業。

  • 刪除EK會使由該EK加密的所有物件都永久無法讀取。如果 KMS 沒有或不支援EK的備份,則此程序是不可逆的

單個EK的範圍取決於

  • 哪些儲存貯體指定該EK以進行自動 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,假設一個 MinIO 部署使用每個儲存貯體一個EK。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都無法讀取。

加密過程

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 使用由設定的金鑰管理系統 (KMS) 管理的外部金鑰 (EK),以執行加密作業並保護物件。下表說明加密過程的每個階段

階段

描述

啟用 SSE 的寫入作業

MinIO 收到要求 SSE-KMS 加密的寫入作業。寫入作業必須具有關聯的外部金鑰 (EK),以用於加密物件。

  • 對於啟用自動 SSE-KMS 的儲存貯體中的寫入作業,MinIO 會使用儲存貯體EK。如果寫入作業包含明確的 EK,則 MinIO 會改用該 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作業,MinIO 會使用指定給寫入作業的EK

產生資料加密金鑰 (DEK)

MinIO 使用EK產生資料加密金鑰 (DEK)。具體而言,MinIO 金鑰加密服務 (KES) 會使用EK作為「根」金鑰,從 KMS 請求新的加密金鑰。

KES 會傳回 DEK 的純文字EK加密表示法。MinIO 會將加密的表示法儲存為物件中繼資料的一部分。

產生金鑰加密金鑰 (KEK)

MinIO 使用確定性演算法產生 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,以及包含儲存貯體和物件名稱等值的內容。

MinIO 會在每次加密或解密加密作業時產生 KEK,並且絕不會將 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 (Object Encryption Key,OEK),並使用該金鑰來加密物件。MinIO 絕不會將 OEK 的明文表示形式儲存在磁碟機上。明文 OEK 在密碼運算期間會存在於 RAM 中。

加密物件

MinIO 會在將物件儲存到磁碟機之前,使用OEK來加密物件。然後,MinIO 會使用KEK來加密OEK

MinIO 會將OEKDEK的加密表示形式儲存為中繼資料的一部分。

對於讀取操作,MinIO 會透過擷取EK來解密物件,以解密DEK。然後,MinIO 會重新產生KEK,解密OEK,並解密物件。