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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来保护存储层中的对象(静态加密)。SSE 还为围绕安全锁定和擦除的监管和合规性要求提供关键功能。

MinIO SSE 使用 MinIO 密钥加密服务 (KES)受支持的外部密钥管理服务 (KMS) 来大规模执行安全加密操作。MinIO 还支持客户端管理的密钥管理,其中应用程序全面负责创建和管理用于 MinIO SSE 的加密密钥。

MinIO SSE-KMS 使用由密钥管理系统 (KMS) 管理的外部密钥 (EK) 对对象进行加密或解密。每个存储桶和对象都可以拥有单独的 EK,支持在部署中进行更细粒度的加密操作。只有当 MinIO 能够访问 KMS 用于加密该对象的 EK 时,才能解密该对象。

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 替换为您想要在其上启用自动 SSE-KMS 加密的 别名 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,同时扩展支持以包含以下 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。您以后无法禁用 KES 或在以后的某个时间点“撤消”SSE 配置。

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

对于扩展的开发或生产环境,请使用以下受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 root 访问权限。存储在 Play 沙箱上的任何 EK 可能会随时被访问或销毁,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**使用揭示您组织的私有、机密或内部命名约定的名称生成 EK

  • **切勿**将 Play 沙箱用于生产环境。

此过程需要以下组件

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/listAPI 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 服务器上身份的对应证书。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

本教程使用示例名称my-minio-sse-kms-key以便于参考。指定一个唯一的密钥名称以防止与现有密钥冲突。

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 密钥是使用 KES 服务器进行身份验证的首选方式,因为它为 KES 服务器提供了一个简化且安全的身份验证过程。

  • 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互斥。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

KES 为 MinIO 部署生成的 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 密钥是使用 KES 服务器进行身份验证的首选方式。如果情况需要,请改为指定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

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。指定上一步创建的密钥的名称。

3) 重新启动 MinIO 部署以启用 SSE-KMS

必须重新启动 MinIO 部署以应用配置更改。使用mc admin service restart命令重新启动部署。

mc admin service restart ALIAS

ALIAS替换为要重新启动的部署的别名

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
  • ALIAS替换为已在其中启用 SSE-KMS 的 MinIO 部署的别名

  • BUCKET替换为要在其上启用自动 SSE-KMS 的存储桶或存储桶前缀的完整路径。

写入指定存储桶的对象将使用指定的EK自动加密。

对要在其上启用自动 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其他密钥,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保护对象,该EK作为存储桶自动加密设置的一部分写入操作的一部分指定。因此,MinIO需要访问该EK才能解密该对象。

  • 禁用EK会通过使使用该EK加密的对象无法读取来临时锁定这些对象。您以后可以启用EK以恢复对这些对象的正常读取操作。

  • 删除EK将使所有由该EK加密的对象永久无法读取。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

  • 为自动 SSE-KMS 加密指定该EK的存储桶,以及

  • 在请求 SSE-KMS 加密时指定该EK的写入操作。

例如,考虑一个 MinIO 部署,每个存储桶使用一个EK。禁用单个EK会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

本节描述 MinIO 内部逻辑和功能。此信息纯粹是为了教育目的,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) 执行加密操作并保护对象。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外部密钥 (EK) 以用于加密对象。

  • 对于已启用自动 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而不是存储桶 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 请求新的加密密钥。

KES 返回 DEK 的明文EK加密表示。MinIO 将加密表示作为对象元数据的一部分存储。

生成密钥加密密钥 (KEK)

MinIO 使用确定性算法生成一个 256 位的唯一密钥加密密钥 (KEK)。密钥派生算法使用伪随机函数,该函数采用明文DEK、随机生成的初始化向量以及包含存储桶和对象名称等值的上下文。

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

生成对象加密密钥 (OEK)

MinIO 生成一个随机的 256 位唯一对象加密密钥 (OEK),并使用该密钥加密对象。MinIO 绝不将 OEK 的明文表示形式存储到驱动器上。明文 OEK 在加密操作期间驻留在 RAM 中。

加密对象

MinIO 使用OEK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的加密表示形式作为元数据的一部分存储。

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