Tink cho phép bạn mã hoá phía máy khách của một số dữ liệu và bảo vệ các khoá của mình bằng Hệ thống quản lý khoá trên đám mây (KMS). Quy trình này diễn ra như sau:
- Máy khách tạo một Khoá mã hoá dữ liệu (DEK).
- Dữ liệu được ứng dụng mã hoá bằng DEK.
- DEK được mã hoá bằng một Khoá mã hoá khoá (KEK) được lưu trữ trên một KMS trên đám mây.
Khi sử dụng KMS trên đám mây, KEK được lưu trữ an toàn trên đám mây. Tại đây, bạn có thể xoay, huỷ kích hoạt hoặc huỷ bỏ KMS tuỳ theo nhu cầu.
Tham khảo phần tổng quan về việc quản lý khoá để biết thêm thông tin về những yêu cầu mà Tink cần để tương tác với một KMS đám mây.
Với Tink, bạn có thể mã hoá phía máy khách với KMS trên đám mây theo hai cách:
Sử dụng dữ liệu gốc AEAD trên đường bao KMS (
KmsEnvelopeAead) – Sử dụng dữ liệu gốcKmsEnvelopeAeadcho mọi quá trình mã hoá Tink sẽ tạo một AEAD DEK mới, mã hoá DEK đó bằng KMS KEK trên đám mây và lưu trữ dữ liệu đó dưới dạng một phần của bản mật mã để bạn không cần phải tự xử lý DEK. Do đó, bản mật mã sẽ dài hơn một chút vì bao gồm DEK đã mã hoá. Hơn nữa, mỗi lần bạn mã hoá hoặc giải mã, Tink sẽ tạo một RPC cho KMS (việc giải mã hoặc mã hoá dữ liệu thực tế được thực hiện cục bộ).Sử dụng một dữ liệu gốc khác và mã hoá tập hợp khoá bằng KMS đám mây – Điều này linh hoạt hơn vì bạn có thể sử dụng các dữ liệu nguyên gốc khác với AEAD và có thể giới hạn các lệnh gọi đến KMS đám mây.
Phong bì KMS AEAD
Khi bạn mã hoá dữ liệu bằng dữ liệu gốc KmsEnvelopeAead, Tink sẽ thực hiện những việc sau cho bạn:
- Tạo một DEK ngẫu nhiên rồi mã hoá cục bộ dữ liệu của bạn bằng DEK đó.
- Gửi yêu cầu tới KMS của bạn để mã hoá DEK bằng KMS KEK.
- Liên kết DEK mã hoá KEK với dữ liệu đã mã hoá.
Cả loại DEK và URI KEK đều được chỉ định trong khoá KmsEnvelopeAead.
Khi giải mã, Tink thực hiện các thao tác đảo ngược:
- Trích xuất khoá DEK mã hoá KEK.
- Gửi yêu cầu đến KMS của bạn để giải mã DEK được mã hoá bằng KEK.
- Giải mã bản mã cục bộ bằng DEK.
Ví dụ sau đây cho thấy cách bạn có thể sử dụng đối tượng gốc KmsEnvelopeAead.
C++
Trong ví dụ này, bạn cần có tiện ích Google Cloud KMS
tink-cc-gcpkms.
// A command-line utility for testing Tink Envelope AEAD with Google Cloud KMS.
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <ostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <utility>
#include "absl/flags/flag.h"
#include "absl/flags/parse.h"
#include "absl/log/check.h"
#include "absl/log/log.h"
#include "absl/status/status.h"
#include "absl/strings/str_cat.h"
#include "absl/strings/string_view.h"
#include "tink/aead.h"
#include "tink/aead/aead_config.h"
#include "tink/aead/aead_key_templates.h"
#include "tink/aead/kms_envelope_aead.h"
#include "tink/integration/gcpkms/gcp_kms_client.h"
#include "tink/util/status.h"
#include "tink/util/statusor.h"
#include "proto/tink.pb.h"
ABSL_FLAG(std::string, mode, "", "Mode of operation {encrypt|decrypt}");
ABSL_FLAG(std::string, kek_uri, "", "URI of the KMS Key Encryption Key to use");
ABSL_FLAG(std::string, input_filename, "", "Input file name");
ABSL_FLAG(std::string, output_filename, "", "Output file name");
ABSL_FLAG(std::string, credentials, "",
"Optional Google Cloud KMS credentials file path; if not specified, "
"use the default credentials");
ABSL_FLAG(std::string, associated_data, "", "Optional associated data");
namespace {
using ::crypto::tink::Aead;
using ::crypto::tink::AeadKeyTemplates;
using ::crypto::tink::integration::gcpkms::GcpKmsClient;
using ::crypto::tink::util::Status;
using ::crypto::tink::util::StatusOr;
using ::google::crypto::tink::KeyTemplate;
constexpr absl::string_view kEncrypt = "encrypt";
constexpr absl::string_view kDecrypt = "decrypt";
void ValidateParams() {
// ...
}
absl::StatusOr<std::string> ReadFile(absl::string_view filename) {
// ...
}
absl::Status WriteToFile(absl::string_view data_to_write,
absl::string_view filename) {
// ...
}
} // namespace
namespace tink_cc_gcpkms_examples {
void KmsEnvelopAeadCli(absl::string_view mode, absl::string_view kek_uri,
absl::string_view input_filename,
absl::string_view output_filename,
absl::string_view credentials,
absl::string_view associated_data) {
CHECK_OK(crypto::tink::AeadConfig::Register());
// Obtain a remote Aead that can use the KEK.
StatusOr<std::unique_ptr<GcpKmsClient>> gcp_kms_client =
GcpKmsClient::New(kek_uri, credentials);
CHECK_OK(gcp_kms_client.status());
StatusOr<std::unique_ptr<Aead>> remote_aead =
(*gcp_kms_client)->GetAead(kek_uri);
CHECK_OK(remote_aead.status());
// Define the DEK template.
KeyTemplate dek_key_template = AeadKeyTemplates::Aes256Gcm();
// Create a KmsEnvelopeAead instance.
StatusOr<std::unique_ptr<Aead>> aead = crypto::tink::KmsEnvelopeAead::New(
dek_key_template, *std::move(remote_aead));
CHECK_OK(aead.status());
StatusOr<std::string> input_file_content = ReadFile(input_filename);
CHECK_OK(input_file_content.status());
if (mode == kEncrypt) {
// Generate the ciphertext.
StatusOr<std::string> encrypt_result =
(*aead)->Encrypt(*input_file_content, associated_data);
CHECK_OK(encrypt_result.status());
CHECK_OK(WriteToFile(encrypt_result.value(), output_filename));
} else { // mode == kDecrypt.
// Recover the plaintext.
StatusOr<std::string> decrypt_result =
(*aead)->Decrypt(*input_file_content, associated_data);
CHECK_OK(decrypt_result.status());
CHECK_OK(WriteToFile(decrypt_result.value(), output_filename));
}
}
} // namespace tink_cc_gcpkms_examples
int main(int argc, char** argv) {
absl::ParseCommandLine(argc, argv);
ValidateParams();
std::string mode = absl::GetFlag(FLAGS_mode);
std::string kek_uri = absl::GetFlag(FLAGS_kek_uri);
std::string input_filename = absl::GetFlag(FLAGS_input_filename);
std::string output_filename = absl::GetFlag(FLAGS_output_filename);
std::string credentials = absl::GetFlag(FLAGS_credentials);
std::string associated_data = absl::GetFlag(FLAGS_associated_data);
LOG(INFO) << "Using kek-uri " << kek_uri << " with "
<< (credentials.empty()
? "default credentials"
: absl::StrCat("credentials file ", credentials))
<< " to envelope " << mode << " file " << input_filename
<< " with associated data '" << associated_data << "'." << '\n';
LOG(INFO) << "The resulting output will be written to " << output_filename
<< '\n';
tink_cc_gcpkms_examples::KmsEnvelopAeadCli(mode, kek_uri, input_filename,
output_filename, credentials,
associated_data);
return 0;
}
Go
import (
"fmt"
"log"
"github.com/tink-crypto/tink-go/v2/aead"
"github.com/tink-crypto/tink-go/v2/testing/fakekms"
)
// The fake KMS should only be used in tests. It is not secure.
const keyURI = "fake-kms://CM2b3_MDElQKSAowdHlwZS5nb29nbGVhcGlzLmNvbS9nb29nbGUuY3J5cHRvLnRpbmsuQWVzR2NtS2V5EhIaEIK75t5L-adlUwVhWvRuWUwYARABGM2b3_MDIAE"
func Example_kmsEnvelopeAEAD() {
// Get a KEK (key encryption key) AEAD. This is usually a remote AEAD to a KMS. In this example,
// we use a fake KMS to avoid making RPCs.
client, err := fakekms.NewClient(keyURI)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
kekAEAD, err := client.GetAEAD(keyURI)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
// Get the KMS envelope AEAD primitive.
primitive := aead.NewKMSEnvelopeAEAD2(aead.AES256GCMKeyTemplate(), kekAEAD)
// Use the primitive.
plaintext := []byte("message")
associatedData := []byte("example KMS envelope AEAD encryption")
ciphertext, err := primitive.Encrypt(plaintext, associatedData)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
decrypted, err := primitive.Decrypt(ciphertext, associatedData)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
fmt.Println(string(decrypted))
// Output: message
}
Java
Trong ví dụ này, bạn cần có tiện ích Google Cloud KMS
tink-java-gcpkms.
package envelopeaead;
import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8;
import com.google.crypto.tink.Aead;
import com.google.crypto.tink.KmsClient;
import com.google.crypto.tink.aead.AeadConfig;
import com.google.crypto.tink.aead.KmsEnvelopeAead;
import com.google.crypto.tink.aead.PredefinedAeadParameters;
import com.google.crypto.tink.integration.gcpkms.GcpKmsClient;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.GeneralSecurityException;
/**
* A command-line utility for encrypting small files with envelope encryption.
*
* <p>It requires the following arguments:
*
* <ul>
* <li>mode: Can be "encrypt" or "decrypt" to encrypt/decrypt the input to the output.
* <li>kek-uri: Use this Cloud KMS' key as the key-encrypting-key for envelope encryption.
* <li>gcp-credential-file: Use this JSON credential file to connect to Cloud KMS.
* <li>input-file: Read the input from this file.
* <li>output-file: Write the result to this file.
* <li>[optional] associated-data: Associated data used for the encryption or decryption.
*/
public final class EnvelopeAeadExample {
private static final String MODE_ENCRYPT = "encrypt";
private static final String MODE_DECRYPT = "decrypt";
public static void main(String[] args) throws Exception {
if (args.length != 5 && args.length != 6) {
System.err.printf("Expected 5 or 6 parameters, got %d\n", args.length);
System.err.println(
"Usage: java EnvelopeAeadExample encrypt/decrypt kek-uri gcp-credential-file"
+ " input-file output-file [associated-data]");
System.exit(1);
}
String mode = args[0];
String kekUri = args[1];
String gcpCredentialFilename = args[2];
byte[] input = Files.readAllBytes(Paths.get(args[3]));
File outputFile = new File(args[4]);
byte[] associatedData = new byte[0];
if (args.length == 6) {
System.out.println("Associated data!");
associatedData = args[5].getBytes(UTF_8);
}
// Initialise Tink: register all AEAD key types with the Tink runtime
AeadConfig.register();
// Read the GCP credentials and create a remote AEAD object.
Aead remoteAead = null;
try {
KmsClient kmsClient = new GcpKmsClient().withCredentials(gcpCredentialFilename);
remoteAead = kmsClient.getAead(kekUri);
} catch (GeneralSecurityException ex) {
System.err.println("Error initializing GCP client: " + ex);
System.exit(1);
}
// Create envelope AEAD primitive using AES256 GCM for encrypting the data
Aead aead = KmsEnvelopeAead.create(PredefinedAeadParameters.AES256_GCM, remoteAead);
// Use the primitive to encrypt/decrypt files.
if (MODE_ENCRYPT.equals(mode)) {
byte[] ciphertext = aead.encrypt(input, associatedData);
try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(outputFile)) {
stream.write(ciphertext);
}
} else if (MODE_DECRYPT.equals(mode)) {
byte[] plaintext = aead.decrypt(input, associatedData);
try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(outputFile)) {
stream.write(plaintext);
}
} else {
System.err.println("The first argument must be either encrypt or decrypt, got: " + mode);
System.exit(1);
}
System.exit(0);
}
private EnvelopeAeadExample() {}
}
Python
"""A command-line utility for encrypting small files using envelope encryption with GCP."""
from absl import app
from absl import flags
from absl import logging
import tink
from tink import aead
from tink.integration import gcpkms
FLAGS = flags.FLAGS
flags.DEFINE_enum(
'mode', None, ['encrypt', 'decrypt'], 'The operation to perform.'
)
flags.DEFINE_string(
'kek_uri', None, 'The Cloud KMS URI of the key encryption key.'
)
flags.DEFINE_string(
'gcp_credential_path', None, 'Path to the GCP credentials JSON file.'
)
flags.DEFINE_string('input_path', None, 'Path to the input file.')
flags.DEFINE_string('output_path', None, 'Path to the output file.')
flags.DEFINE_string(
'associated_data', None, 'Optional associated data used for the encryption.'
)
def main(argv):
del argv # Unused.
associated_data = (
b''
if not FLAGS.associated_data
else bytes(FLAGS.associated_data, 'utf-8')
)
# Initialise Tink
aead.register()
try:
# Read the GCP credentials and setup client
client = gcpkms.GcpKmsClient(FLAGS.kek_uri, FLAGS.gcp_credential_path)
except tink.TinkError as e:
logging.exception('Error creating GCP KMS client: %s', e)
return 1
# Create envelope AEAD primitive using AES256 GCM for encrypting the data
try:
remote_aead = client.get_aead(FLAGS.kek_uri)
env_aead = aead.KmsEnvelopeAead(
aead.aead_key_templates.AES256_GCM, remote_aead
)
except tink.TinkError as e:
logging.exception('Error creating primitive: %s', e)
return 1
with open(FLAGS.input_path, 'rb') as input_file:
input_data = input_file.read()
if FLAGS.mode == 'decrypt':
output_data = env_aead.decrypt(input_data, associated_data)
elif FLAGS.mode == 'encrypt':
output_data = env_aead.encrypt(input_data, associated_data)
else:
logging.error(
'Unsupported mode %s. Please choose "encrypt" or "decrypt".',
FLAGS.mode,
)
return 1
with open(FLAGS.output_path, 'wb') as output_file:
output_file.write(output_data)
if __name__ == '__main__':
flags.mark_flags_as_required(
['mode', 'kek_uri', 'gcp_credential_path', 'input_path', 'output_path']
)
app.run(main)
Các bước tiếp theo
Bạn có thể sử dụng tính năng mã hoá phía máy khách để mã hoá dữ liệu trước khi thêm dữ liệu đó vào một cơ sở dữ liệu Cloud SQL.
Tìm hiểu thêm về cách sử dụng tính năng mã hoá phía máy khách với Tink và Cloud KMS để mã hoá dữ liệu trước khi tải lên Google Cloud Storage.