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使用存储桶密钥的服务器端加密(SSE-KMS)

MinIO 服务器端加密 (SSE) 可在写入操作中保护对象, 允许客户端利用服务器的处理能力在存储层保护对象(静态加密). SSE 还提供关键功能,满足安全锁定和擦除方面的监管和合规要求.

MinIO SSE 使用 https://minio.org.cn/docs/kes/MinIO 密钥加密服务(KES)<> ` 和 :kes-docs: 支持的外部密钥管理服务 (KMS) <#supported-kms-targets> ` 来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, 应用程序完全负责创建和管理与 MinIO SSE 一起使用的加密密钥.

MinIO SSE-KMS 使用密钥管理系统 (KMS) 管理的外部密钥 (EK) 对对象进行加密或解密. 每个桶和对象都可以有单独的 EK, 在部署中支持更细粒度的加密操作. MinIO 只有在能够访问 KMS 用于加密对象的 EK 时才能解密对象.

您可以使用 mc encrypt set 命令启用加密桶默认 SSE-KMS 加密功能:

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

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

MinIO SSE-KMS在功能上与AWS S3兼容 Server-Side Encryption with KMS keys stored in AWS,同时将支持扩展到以下KMS提供商:

快速开始

重要

在 MinIO 部署中启用 SSE 将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 以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。

以下步骤使用 play MinIO KES 沙盒来支持 SSE 与SSE-KMS, 适用于评估和早期开发环境。

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的 Play 沙盒是公开的,并授予所有创建的外部密钥(EK)根访问权限。 存储在 Play 沙盒上的任何外部密钥(EK)都可能随时被访问或销毁,这会使得受保护的数据变得脆弱或永久不可读。

  • 永远不要 使用 Play 沙盒来保护您无法承受丢失或泄露的数据。泄露的数据。

  • 永远不要 使用能揭示您组织私人、机密或内部命名约定的名称来生成外部密钥(EK)。生成 EK

  • 永远不要Play 沙盒用于生产环境。

此过程需要以下组件:

  • 在具有网络访问权限的机器上安装 mc。 请参阅 mc安装快速入门 以获取下载和安装 mc 的说明。

  • 在可上网的机器上安装 MinIO 密钥加密服务 (KES) . 有关下载的说明,请参阅 kes Getting Started 指南, 安装和配置 KES.

1) 创建一个用于SSE-KMS加密的加密密钥

使用 kes 命令行工具创建新的外部密钥 (EK),与 SSE-KMS 加密一起使用。

下面的命令将为 play KES 服务器检索根 identity :

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

在终端或壳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 identity 的私钥. 身份必须至少允许访问 /v1/create , /v1/generate , 和 /v1/list API endpoints. 该步骤使用 MinIO play KES 的``root``身份, 可访问 KES 服务器上的所有操作.

KES_CLIENT_CERT

KES 服务器上 identity 的相应证书. 该步骤使用 MinIO play KES 的``root``身份, 可访问 KES 服务器上的所有操作.

下面的命令通过 KES 创建一个新的 EK

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

为便于参考, 本教程使用了 my-minio-sse-kms-key 名称示例. 指定唯一的密钥名称, 以防止与现有密钥冲突.

2) 配置MinIO以使用SSE-KMS对象加密

请在部署的每个MinIO服务器主机的shell或终端中指定 以下环境变量:

export MINIO_KMS_KES_ENDPOINT=https://play.minio.org.cn: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

备注

  • API 密钥是与 KES 服务器进行身份验证的首选方式,因为它提供了一个简化、安全的 KES 服务器身份验证过程。

  • 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相互排斥。 指定 API 密钥变量 密钥文件和证书文件变量。

  • 本网站的文档使用 API 密钥。

MINIO_KMS_KES_ENDPOINT

MinIO Play KES服务的端点。

MINIO_KMS_KES_API_KEY

用于 MinIO 部署的 API 密钥 :kes-docs:` 由 KES <tutorials/kes-for-minio/#kes-server-setup>` 生成。 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式。 如果情况需要,请指定 MINIO_KMS_KES_KEY_FILEMINIO_KMS_KES_CERT_FILE 代替。 指定 API 密钥 密钥文件和证书文件。 不要 填入所有三个环境变量。

MINIO_KMS_KES_KEY_NAME

用于执行 SSE 加密操作的外部密钥 (EK) 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部署以应用配置更改。 使用 mc admin service restart 命令来重新启动部署。

mc admin service restart ALIAS

用要重启的部署的 alias 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
  • ALIAS 替换为 启用了SSE-KMS的MinIO部署的 alias

  • BUCKET 替换为完整的路径, 以启用自动SSE-KMS的Bucket或Bucket前缀。

写入指定存储桶的对象会自动使用指定的 EK 加密.

对要启用 SSE-KMS 自动加密的每个桶重复此步骤. 您可以为每个桶或桶前缀生成额外的密钥, 这样每个 EK 的范围仅限于对象的一个子集.

安全 Erasure 和锁定

SSE-KMS使用在Bucket自动加密设置的一部分 写操作的一部分中指定的 EK 来保护对象。 因此,MinIO 需要 访问该 EK 以解密该对象。

  • 禁用该 EK 会暂时锁定使用该 EK 加密的对象, 使它们变得不可读。稍后您可以启用该 EK 以恢复这些对象上的正常读取操作。

  • 删除该 EK 会使所有使用该 EK 加密的对象 永久 不可读。 如果KMS没有或不支持 EK 的备份, 这个过程是 不可逆的

单个 EK 的范围取决于:

  • 指定了该 EK 用于自动SSE-KMS加密的存储桶, 以及

  • 哪些写操作在请求 SSE-KMS 加密时指定了 EK .

例如,考虑一个使用每个存储桶一个|EK|的MinIO部署。 禁用单个 EK 会导致关联存储桶中的所有对象变得不可读, 而不影响其他存储桶。 如果部署改为为所有对象 和存储桶使用一个 EK ,则禁用该 EK 会导致部署中的所有对象变得不可读。

加密过程

备注

本节介绍了MinIO的内部逻辑和功能。 此信息纯属教育性质,不是配置或 实现任何MinIO功能的先决条件。

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

Stage

描述

启用SSE的写入操作

MinIO接收到请求SSE-KMS加密的写入操作。 写入操作 必须 具有一个相关的外部密钥(EK) 用于加密对象。

  • 对于启用自动SSE-KMS的存储桶中的写入操作, MinIO会使用存储桶的 EK 。 如果写入操作包括显式的EK, 则MinIO将使用该EK, 而不是 存储桶的EK。

  • 对于 未启用 自动SSE-KMS的存储桶中的写入操作, MinIO将使用在写入操作中指定的 EK

生成数据加密密钥 (DEK)

MinIO 使用 EK 生成一个数据加密密钥(DEK)。 具体来说,MinIO 密钥加密服务 (KES) 使用 EK 作为 “根” 密钥,从 KMS 请求一个新的加密密钥。

KES返回明文 以及 一个 EK 加密的 DEK 表示形式。 MinIO 将加密表示形式作为对象元数据的一部分存储。

生成密钥加密密钥 (KEK)

MinIO 使用一个确定性的算法来生成一个256位唯一的密钥加密密钥(KEK)。 密钥派生算法使用一个伪随机函数,该函数接受明文 DEK 、一个随机生成的初始化向量(IV),以及一个上下文,其中包含诸如存储桶和对象名称等值。

MinIO 在每次加密或解密操作时生成 KEK,并且 从不 将 KEK 存储在驱动器上。

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),并使用该密钥来加密对象。 MinIO 从未在驱动器上存储 OEK 的明文表示。 明文的 OEK 在加密操作期间存在于 RAM 中。

加密对象

MinIO在将对象存储到驱动器之前使用 OEK 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进行 存储。

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

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