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Schlüssel verwalten

Tink bietet Lösungen, um eine fehlerhafte Schlüsselverwaltung zu vermeiden, die eine wichtige Risikoquelle darstellt.

Schlüssel erstellen und rotieren

Nachdem Sie einen einfachen Schlüssel und einen Schlüsseltyp für Ihren Anwendungsfall ausgewählt haben (im obigen Abschnitt Ich möchte...), verwalten Sie Ihre Schlüssel mit dem externen Key Management System (KMS):

Erstellen Sie einen Schlüsselverschlüsselungsschlüssel (KEK) in Ihrem KMS, um Ihre Schlüssel zu schützen.
Rufen Sie einen Schlüssel-URI und Schlüssel-Anmeldedaten aus Ihrem KMS ab, um sie an Tink weiterzugeben.
Verwenden Sie die APIs oder Tinkey von Tink, um einen verschlüsselten Schlüsselsatz zu generieren. Nachdem Ihre Schlüssel verschlüsselt wurden, können Sie sie an einem beliebigen Ort speichern.
Rotieren Sie Ihre Schlüssel, um eine wiederholte Verwendung zu vermeiden und sich nach einer Manipulation zu erholen.

Wenn Sie Schlüssel exportieren müssen, finden Sie unter Schlüsselmaterial programmatisch exportieren Informationen dazu, wie Sie dies sicher tun.

Schritt 1: KEK im externen KMS erstellen

Erstellen Sie in Ihrem externen KMS einen Schlüsselverschlüsselungsschlüssel (Key Encryption Key, KEK). Der KEK schützt Ihre Schlüssel durch Verschlüsselung und bietet so eine zusätzliche Sicherheitsebene.

Informationen zum Erstellen eines KEK finden Sie in der KMS-spezifischen Dokumentation:

Google Cloud KMS
Amazon KMS
HashiCorp Vault (derzeit nur in der Go-Programmiersprache verfügbar)

Schritt 2: Schlüssel-URI und Anmeldedaten abrufen

Sie können sowohl einen Schlüssel-URI als auch Schlüsselanmeldedaten aus Ihrem KMS abrufen.

Schlüssel-URI abrufen

Tink benötigt einen URI (Uniform Resource Identifier), um mit KMS-Schlüsseln zu funktionieren.

Verwenden Sie zum Erstellen dieses URIs die eindeutige Kennung, die KMS dem Schlüssel bei der Erstellung zuweist. Fügen Sie das entsprechende KMS-spezifische Präfix hinzu und achten Sie auf das Format der unterstützten Schlüssel-URIs, wie in dieser Tabelle beschrieben:

KMS	KMS-ID-Präfix	Schlüssel-URI-Format
AWS KMS	`aws-kms://`	`aws-kms://arn:aws:kms:[region]:[account-id]:key/[key-id]`
GCP KMS	`gcp-kms://`	`gcp-kms://projects//locations//keyRings//cryptoKeys/`
HashiCorp Vault	`hcvault://`	`hcvault://[key-id]`

Wichtige Anmeldedaten abrufen

Bereiten Sie die erforderlichen Anmeldedaten vor, damit sich Tink beim externen KMS authentifizieren kann.

Die genaue Form der Anmeldedaten ist KMS-spezifisch:

Google Cloud KMS – Tink erfordert Anmeldedaten für Dienstkonten. Dies sind JSON-Dateien, die in der Google Cloud Console erstellt und heruntergeladen werden können.
AWS KMS – Tink benötigt eine Anmeldedatendatei mit den folgenden Angaben:
- die Zugriffsschlüssel-ID in der Property accessKey und
- Den geheimen Zugriffsschlüssel im Attribut secretKey
HashiCorp Vault: Für Tink sind Diensttokens erforderlich, die mit dem Befehl vault token create erstellt werden können.

Wenn Sie keine Anmeldedaten angeben, versucht Tink, Standardanmeldedaten zu laden. Weitere Informationen finden Sie in der KMS-spezifischen Dokumentation:

Schritt 3: Verschlüsseltes Schlüsselset erstellen und speichern

Verwenden Sie die APIs von Tink (für Google Cloud KMS, AWS KMS oder HashiCorp Vault) oder Tinkey, um ein Schlüsselset zu generieren, es mit dem externen KMS zu verschlüsseln und an einem beliebigen Ort zu speichern.

Tinkey

tinkey create-keyset --key-template AES128_GCM \
  --out-format json --out encrypted_aead_keyset.json \
  --master-key-uri gcp-kms://projects/tink-examples/locations/global/keyRings/foo/cryptoKeys/bar \
  --credential gcp_credentials.json

Java

Für dieses Beispiel benötigen Sie die Google Cloud KMS-Erweiterung tink-java-gcpkms.

package encryptedkeyset;

import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8;

import com.google.crypto.tink.Aead;
import com.google.crypto.tink.KeysetHandle;
import com.google.crypto.tink.TinkJsonProtoKeysetFormat;
import com.google.crypto.tink.aead.AeadConfig;
import com.google.crypto.tink.aead.PredefinedAeadParameters;
import com.google.crypto.tink.integration.gcpkms.GcpKmsClient;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

/**
 * A command-line utility for working with encrypted keysets.
 *
 * <p>It requires the following arguments:
 *
 * <ul>
 *   <li>mode: Can be "generate", "encrypt" or "decrypt". If mode is "generate", it will generate a
 *       keyset, encrypt it and store it in the key-file argument. If mode is "encrypt" or
 *       "decrypt", it will read and decrypt an keyset from the key-file argument, and use it to
 *       encrypt or decrypt the input-file argument.
 *   <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: If mode is "encrypt" or "decrypt", read the input from this file.
 *   <li>output-file: If mode is "encrypt" or "decrypt", write the result to this file.
 */
public final class EncryptedKeysetExample {
  private static final String MODE_ENCRYPT = "encrypt";
  private static final String MODE_DECRYPT = "decrypt";
  private static final String MODE_GENERATE = "generate";
  private static final byte[] EMPTY_ASSOCIATED_DATA = new byte[0];

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    if (args.length != 4 && args.length != 6) {
      System.err.printf("Expected 4 or 6 parameters, got %d\n", args.length);
      System.err.println(
          "Usage: java EncryptedKeysetExample generate/encrypt/decrypt key-file kek-uri"
              + " gcp-credential-file input-file output-file");
      System.exit(1);
    }
    String mode = args[0];
    if (!mode.equals(MODE_ENCRYPT) && !mode.equals(MODE_DECRYPT) && !mode.equals(MODE_GENERATE)) {
      System.err.print("The first argument should be either encrypt, decrypt or generate");
      System.exit(1);
    }
    Path keyFile = Paths.get(args[1]);
    String kekUri = args[2];
    String gcpCredentialFilename = args[3];

    // Initialise Tink: register all AEAD key types with the Tink runtime
    AeadConfig.register();

    // From the key-encryption key (KEK) URI, create a remote AEAD primitive for encrypting Tink
    // keysets.
    Aead kekAead = new GcpKmsClient().withCredentials(gcpCredentialFilename).getAead(kekUri);

    if (mode.equals(MODE_GENERATE)) {
      KeysetHandle handle = KeysetHandle.generateNew(PredefinedAeadParameters.AES128_GCM);

      String serializedEncryptedKeyset =
          TinkJsonProtoKeysetFormat.serializeEncryptedKeyset(
              handle, kekAead, EMPTY_ASSOCIATED_DATA);
      Files.write(keyFile, serializedEncryptedKeyset.getBytes(UTF_8));
      return;
    }

    // Use the primitive to encrypt/decrypt files

    // Read the encrypted keyset
    KeysetHandle handle =
        TinkJsonProtoKeysetFormat.parseEncryptedKeyset(
            new String(Files.readAllBytes(keyFile), UTF_8), kekAead, EMPTY_ASSOCIATED_DATA);

    // Get the primitive
    Aead aead = handle.getPrimitive(Aead.class);

    Path inputFile = Paths.get(args[4]);
    Path outputFile = Paths.get(args[5]);

    if (mode.equals(MODE_ENCRYPT)) {
      byte[] plaintext = Files.readAllBytes(inputFile);
      byte[] ciphertext = aead.encrypt(plaintext, EMPTY_ASSOCIATED_DATA);
      Files.write(outputFile, ciphertext);
    } else if (mode.equals(MODE_DECRYPT)) {
      byte[] ciphertext = Files.readAllBytes(inputFile);
      byte[] plaintext = aead.decrypt(ciphertext, EMPTY_ASSOCIATED_DATA);
      Files.write(outputFile, plaintext);
    }
  }

  private EncryptedKeysetExample() {}
}EncryptedKeysetExample.java

Ok


import (
	"bytes"
	"fmt"
	"log"

	"github.com/tink-crypto/tink-go/v2/aead"
	"github.com/tink-crypto/tink-go/v2/keyset"
	"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_encryptedKeyset() {
	// 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)
	}

	// Generate a new keyset handle for the primitive we want to use.
	newHandle, err := keyset.NewHandle(aead.AES256GCMKeyTemplate())
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// Choose some associated data. This is the context in which the keyset will be used.
	keysetAssociatedData := []byte("keyset encryption example")

	// Encrypt the keyset with the KEK AEAD and the associated data.
	buf := new(bytes.Buffer)
	writer := keyset.NewBinaryWriter(buf)
	err = newHandle.WriteWithAssociatedData(writer, kekAEAD, keysetAssociatedData)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	encryptedKeyset := buf.Bytes()

	// The encrypted keyset can now be stored.

	// To use the primitive, we first need to decrypt the keyset. We use the same
	// KEK AEAD and the same associated data that we used to encrypt it.
	reader := keyset.NewBinaryReader(bytes.NewReader(encryptedKeyset))
	handle, err := keyset.ReadWithAssociatedData(reader, kekAEAD, keysetAssociatedData)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// Get the primitive.
	primitive, err := aead.New(handle)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// Use the primitive.
	plaintext := []byte("message")
	associatedData := []byte("example 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
}
keyset_test.go

Python

"""A command-line utility for generating, encrypting and storing keysets."""

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, ['generate', 'encrypt', 'decrypt'],
                  'The operation to perform.')
flags.DEFINE_string('keyset_path', None,
                    'Path to the keyset used for encryption.')
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 to use with the '
                    'encryption operation.')


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)
  except tink.TinkError as e:
    logging.exception('Error creating primitive: %s', e)
    return 1

  if FLAGS.mode == 'generate':
    # Generate a new keyset
    try:
      key_template = aead.aead_key_templates.AES128_GCM
      keyset_handle = tink.new_keyset_handle(key_template)
    except tink.TinkError as e:
      logging.exception('Error creating primitive: %s', e)
      return 1

    # Encrypt the keyset_handle with the remote key-encryption key (KEK)
    with open(FLAGS.keyset_path, 'wt') as keyset_file:
      try:
        keyset_encryption_associated_data = 'encrypted keyset example'
        serialized_encrypted_keyset = (
            tink.json_proto_keyset_format.serialize_encrypted(
                keyset_handle, remote_aead, keyset_encryption_associated_data
            )
        )
        keyset_file.write(serialized_encrypted_keyset)
      except tink.TinkError as e:
        logging.exception('Error writing key: %s', e)
        return 1
    return 0

  # Use the keyset to encrypt/decrypt data

  # Read the encrypted keyset into a keyset_handle
  with open(FLAGS.keyset_path, 'rt') as keyset_file:
    try:
      serialized_encrypted_keyset = keyset_file.read()
      keyset_encryption_associated_data = 'encrypted keyset example'
      keyset_handle = tink.json_proto_keyset_format.parse_encrypted(
          serialized_encrypted_keyset,
          remote_aead,
          keyset_encryption_associated_data,
      )
    except tink.TinkError as e:
      logging.exception('Error reading key: %s', e)
      return 1

  # Get the primitive
  try:
    cipher = keyset_handle.primitive(aead.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 = cipher.decrypt(input_data, associated_data)
    elif FLAGS.mode == 'encrypt':
      output_data = cipher.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', 'keyset_path', 'kek_uri', 'gcp_credential_path'])
  app.run(main)encrypted_keyset_cli.py

Schritt 4: Schlüssel rotieren

Um die Sicherheit Ihres Systems zu gewährleisten, müssen Sie die Schlüssel regelmäßig wechseln.

Aktivieren Sie die automatische Schlüsselrotation in Ihrem KMS.
Legen Sie eine geeignete Häufigkeit für die Schlüsselrotation fest. Das hängt davon ab, wie sensibel Ihre Daten sind, wie viele Nachrichten Sie verschlüsseln müssen und ob Sie die Rotation mit externen Partnern koordinieren müssen.
- Verwenden Sie für die symmetrische Verschlüsselung Schlüssel mit einer Gültigkeitsdauer von 30 bis 90 Tagen.
- Bei der asymmetrischen Verschlüsselung kann die Rotationshäufigkeit niedriger sein. Dies gilt jedoch nur, wenn sich Schlüssel sicher widerrufen lassen.

Weitere Informationen zur Schlüsselrotation finden Sie in der KMS-spezifischen Dokumentation: