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使用每个存储桶密钥的服务器端加密 (SSE-KMS)

MinIO 服务器端加密 (SSE) 在写入操作过程中保护对象,允许客户端利用服务器处理能力在存储层 (加密在静止状态) 保护对象。SSE 还为围绕安全锁定和擦除的监管和合规要求提供关键功能。

MinIO SSE 使用 MinIO 密钥加密服务 (KES)支持的外部密钥管理服务 (KMS) 大规模执行安全的加密操作。MinIO 还支持客户端管理的密钥管理,其中应用程序对创建和管理用于 MinIO SSE 的加密密钥负全部责任。

MinIO SSE-KMS 使用由密钥管理系统 (KMS) 管理的外部密钥 (EK) 加密或解密对象。每个存储桶和对象都可以拥有单独的 EK,支持部署中更精细的加密操作。MinIO 只能在可以访问 KMS 用于加密该对象的 EK 时解密对象。

您可以使用 mc encrypt set 命令启用存储桶默认的 SSE-KMS 加密

mc encrypt set sse-kms EXTERNALKEY play/mybucket
  • EXTERNALKEY 替换为要用于加密存储桶中对象的 EK 的名称。

  • play/mybucket 替换为您要启用自动 SSE-KMS 加密的 alias 和存储桶。

MinIO SSE-KMS 在功能上与 AWS S3 使用存储在 AWS 中的 KMS 密钥的服务器端加密 兼容,同时扩展支持以包括以下 KMS 提供商

快速入门

重要

在 MinIO 部署上启用 SSE 会自动使用默认加密密钥加密该部署的后端数据。

MinIO 需要 访问 KES 和外部 KMS 才能解密后端并正常启动。KMS 必须 维护并提供对 MINIO_KMS_KES_KEY_NAME 的访问权限。您无法在以后禁用 KES 或“撤消”SSE 配置。

以下步骤使用 play MinIO KES 沙箱来支持评估和早期开发环境中的 SSE-KMS 的 SSE

对于扩展开发或生产环境,请使用以下支持的外部密钥管理服务 (KMS) 之一

重要

MinIO KES Play 沙箱是公开的,并授予对所有创建的外部密钥 (EK) 的根访问权限。存储在 Play 沙箱上的任何 EK 都可能在任何时候被访问或销毁,从而使受保护的数据变得脆弱或永久无法读取。

  • 切勿使用 Play 沙箱来保护您无法承受丢失或泄露的数据。

  • 切勿使用会泄露您组织的私有、机密或内部命名约定的名称来生成 EK

  • 切勿Play 沙箱用于生产环境。

此过程需要以下组件

  • 在具有网络访问源部署的机器上安装 mc。有关下载和安装 mc 的说明,请参阅 mc 安装快速入门

  • 在具有互联网访问权限的机器上安装 MinIO 密钥加密服务 (KES)。有关下载、安装和配置 KES 的说明,请参阅 kes 入门指南。

1) 为 SSE-KMS 加密创建加密密钥

使用 kes 命令行工具为 SSE-KMS 加密创建一个新的外部密钥 (EK)。

以下命令检索 play KES 服务器的根 身份

curl -sSL --tlsv1.2 \
  -O 'https://raw.githubusercontent.com/minio/kes/master/root.key' \
  -O 'https://raw.githubusercontent.com/minio/kes/master/root.cert'

在终端或 shell 中设置以下环境变量

export KES_CLIENT_KEY=root.key
export KES_CLIENT_CERT=root.cert

KES_CLIENT_KEY

KES 服务器上 身份 的私钥。该身份必须至少授予对 /v1/create/v1/generate/v1/list API 端点 的访问权限。此步骤使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身份,该身份提供对 KES 服务器上所有操作的访问权限。

KES_CLIENT_CERT

KES 服务器上 身份 的相应证书。此步骤使用 MinIO play KES 沙箱的 root 身份,该身份提供对 KES 服务器上所有操作的访问权限。

以下命令通过 KES 创建一个新的 EK

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

本教程使用示例 my-minio-sse-kms-key 名称以方便参考。指定一个唯一的密钥名称以防止与现有密钥发生冲突。

2) 配置 MinIO 以进行 SSE-KMS 对象加密

在部署中的每个 MinIO 服务器主机上的 shell 或终端中指定以下环境变量

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 密钥是与 KES 服务器进行身份验证的首选方法,因为它为 KES 服务器提供了一种简化且安全的身份验证流程。

  • 或者,指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE 而不是 MINIO_KMS_KES_API_KEY

    API 密钥与基于证书的身份验证是互斥的。指定API 密钥变量密钥文件和证书文件变量。

  • 本网站上的文档使用 API 密钥。

MINIO_KMS_KES_ENDPOINT

MinIO Play KES 服务的端点。

MINIO_KMS_KES_API_KEY

MinIO 部署 由 KES 生成 的 API 密钥。API 密钥的身份必须授予创建、生成和解密密钥的权限。

API 密钥是与 KES 服务器进行身份验证的首选方法。如果情况需要,请指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE。指定API 密钥密钥文件和证书文件不要填充所有三个环境变量。

MINIO_KMS_KES_KEY_NAME

要用于执行 SSE 加密操作的外部密钥 (EK) 的名称。KES 从配置的密钥管理服务 (KMS) 中检索 EK。指定在上一步骤中创建的密钥的名称。

3) 重新启动 MinIO 部署以启用 SSE-KMS

您必须重新启动 MinIO 部署才能应用配置更改。使用 mc admin service restart 命令重新启动部署。

mc admin service restart ALIAS

用要重新启动的部署的 别名 替换 ALIAS

4) 配置自动存储桶加密

使用 mc encrypt set 命令启用对写入特定存储桶的所有对象的自动 SSE-KMS 保护。

mc encrypt set sse-kms my-minio-sse-kms-key ALIAS/BUCKET
  • 用您在其中启用 SSE-KMS 的 MinIO 部署的 ALIAS 替换 alias

  • 用您要启用自动 SSE-KMS 的存储桶或存储桶前缀的完整路径替换 BUCKET

写入指定存储桶的对象将使用指定的 EK 自动加密。

对您要启用自动 SSE-KMS 加密的每个存储桶重复此步骤。您可以为每个存储桶或存储桶前缀生成额外的密钥,以便每个 EK 的范围仅限于对象的子集。

安全擦除和锁定

SSE-KMS 使用 EK 来保护对象,该 EK 是作为存储桶自动加密设置的一部分还是作为写入操作的一部分指定的。因此,MinIO 需要访问该 EK 才能解密该对象。

  • 禁用 EK 会通过使它们无法读取来暂时锁定用该 EK 加密的对象。您可以在以后启用 EK 以恢复对这些对象的正常读取操作。

  • 删除 EK 将使由该 EK 加密的所有对象永久无法读取。如果 KMS 没有或不支持 EK 的备份,则此过程是不可逆的。

单个 EK 的范围取决于

  • 哪些存储桶为自动 SSE-KMS 加密指定了该 EK以及

  • 在请求 SSE-KMS 加密时,哪些写入操作指定了该 EK

例如,考虑一个 MinIO 部署,每个存储桶使用一个 EK。禁用单个 EK 将使关联存储桶中的所有对象无法读取,而不会影响其他存储桶。如果部署改为对所有对象和存储桶使用一个 EK,则禁用该 EK 将使部署中的所有对象无法读取。

加密过程

注意

本节介绍 MinIO 内部逻辑和功能。这些信息纯粹是教育性的,不是配置或实施任何 MinIO 功能的先决条件。

SSE-KMS 使用配置的密钥管理系统 (KMS) 管理的外部密钥 (EK) 来执行加密操作和保护对象。下表描述了加密过程的每个阶段

阶段

描述

启用 SSE 的写入操作

MinIO 接收请求 SSE-KMS 加密的写入操作。写入操作必须具有与之关联的要用于加密对象的外部密钥 (EK)。

  • 对于在启用了自动 SSE-KMS 的存储桶中的写入操作,MinIO 使用存储桶 EK。如果写入操作包含显式 EK,则 MinIO 使用该 EK代替存储桶 EK。

  • 对于启用自动 SSE-KMS 的存储桶中的写入操作,MinIO 使用指定给写入操作的 EK

生成数据加密密钥 (DEK)

MinIO 使用 EK 生成数据加密密钥 (DEK)。具体来说,MinIO 密钥加密服务 (KES) 使用 EK 作为“根”密钥向 KMS 请求一个新的加密密钥。

KES 返回明文 EK 加密的 DEK 表示。MinIO 将加密后的表示存储为对象元数据的一部分。

生成密钥加密密钥 (KEK)

MinIO 使用确定性算法生成 256 位唯一的密钥加密密钥 (KEK)。密钥派生算法使用伪随机函数,该函数接收明文 DEK、随机生成的初始化向量以及包含诸如存储桶和对象名称的值的上下文。

MinIO 在每次加密或解密操作时生成 KEK,并且从不将 KEK 存储到驱动器。

生成对象加密密钥 (OEK)

MinIO 生成一个随机的 256 位唯一的对象加密密钥 (OEK),并使用该密钥来加密对象。MinIO 从不将 OEK 的明文表示存储到驱动器。明文 OEK 在加密操作期间驻留在 RAM 中。

加密对象

MinIO 使用 OEK 在将对象存储到驱动器之前加密对象。然后,MinIO 使用 KEK 加密 OEK

MinIO 将 OEKDEK 的加密表示存储为元数据的一部分。

对于读取操作,MinIO 通过检索 EK 来解密 DEK 以解密对象。然后,MinIO 重新生成 KEK,解密 OEK 并解密对象。