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开始使用 Cloud KMS

Cloud KMS 是一项云托管的密钥管理服务，可让您使用与内部部署时相同的方式为云服务管理加密密钥。它支持使用各种密钥类型和来源（包括适用于硬件支持的密钥的 Cloud HSM）进行加密、解密、签名和验证。

在本教程中，您将学习如何使用 Cloud Security API 和 Privacy API 的高级功能，包括：

设置安全的 Cloud Storage 存储分区
使用 Cloud KMS 管理密钥和加密数据
查看 Cloud Storage 审核日志

您将从 Enron 语料库获取删节的数据，对数据进行加密，并将其加载到 Cloud Storage 中。

您将学习

如何使用 Key Management Service (KMS) 加密和管理加密密钥

您只会以法律允许的方式（包括但不限于关于数据或软件的导入或导出的法律、隐私权或当地法律）使用

Cloud KMS
Cloud Storage
Cloud SDK

自定进度的环境设置

如果您还没有 Google 帐号（Gmail 或 Google Apps），则必须创建一个。登录 Google Cloud Platform Console (console.cloud.google.com) 并创建一个新项目：

2016-02-10 12:45:26 的屏幕截图.png

请记住项目 ID，它在所有 Google Cloud 项目中都是唯一名称（很抱歉，上述名称已被占用，您无法使用！）。它稍后将在此 Codelab 中被称为 PROJECT_ID。

接下来，您需要在 Cloud Console 中启用结算功能，才能使用 Google Cloud 资源。

在此 Codelab 中运行仅花费几美元，但是如果您决定使用更多资源或继续让它们运行，费用可能更高（请参阅本文档末尾的“清理”部分）。

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启动 Cloud Shell

在此 Codelab 中，您将使用 Cloud Shell，这是一个在 Google Cloud 上运行的免费虚拟环境。在 GCP 控制台中，点击右上角工具栏上的 Cloud Shell 图标：

预配和连接到环境应该只需要片刻时间。完成后，您应该会看到如下内容：

这个虚拟机已加载了您需要的所有开发工具。它提供了一个持久的 5GB 主目录，并在 Google Cloud 上运行，大大增强了网络性能和身份验证。除非另有说明，否则请从此 shell 运行所有命令。

如需存储本教程中的数据，请创建一个 Cloud Storage 存储分区。由于 Cloud Storage 存储分区名称必须是全局唯一的，因此请在存储分区名称前添加您的项目 ID 前缀：

$ export BUCKET_NAME=${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}_enron_emails

然后创建存储分区：

$ gsutil mb gs://${BUCKET_NAME}

Enron 语料库是由 Enron Corporation 的 158 名员工生成的大型数据库，其中包含超过 600000 封电子邮件。这些数据已复制到名为 gs://enron_emails/ 的 Cloud Storage 存储分区中。

在本地下载一个电子邮件文件：

$ gsutil cp gs://enron_emails/allen-p/inbox/1. . # <-- don't forget the dot!

检查下载的文件，以验证它实际上是电子邮件：

$ tail 1.

该电子邮件将包含如下信息：

Attached is the Delta position for 1/18...
# ...

除了电子邮件地址之外，该存储分区还包含图片。本教程使用明文电子邮件和图片。

您必须先在项目中启用该服务，然后才能使用 Cloud KMS。每个项目只需执行一次。如需启用 Cloud KMS 服务，请运行以下命令：

$ gcloud services enable cloudkms.googleapis.com \
    --project "${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}"

最多可能需要 1 分钟才能启用。该命令将在运行完成后报告成功。

创建 Cloud KMS 密钥环。在 Cloud KMS 中，密钥环是加密密钥的逻辑集合。密钥环包含有关键（例如它们的位置）的元数据。在 global 区域中创建名为 my-keyring 的密钥环：

$ gcloud kms keyrings create "my-keyring" \
    --location "global"

现在，在您刚刚创建的密钥环中创建名为 enron-emails 且用途为 encryption 的加密密钥。

$ gcloud kms keys create "enron-emails" \
    --location "global" \
    --keyring "my-keyring" \
    --purpose "encryption"

打开加密密钥网页界面并查看新创建的资源。可在主菜单的 IAM 和管理下找到此目录。

您可以在 Cloud Console 中查看和管理密钥环和加密密钥。

使用 Cloud KMS 对我们之前下载的电子邮件的内容进行加密。本教程使用的是 gcloud 命令行工具，但您也可以使用 Cloud KMS API 加密数据。

$ gcloud kms encrypt \
    --location "global" \
    --keyring "my-keyring" \
    --key "enron-emails" \
    --plaintext-file ./1. \
    --ciphertext-file ./1.enc

这将在磁盘 1.enc 中创建一个新文件，其中包含加密文件内容。现在，数据已通过 Cloud KMS 加密，接下来，请将加密的文件上传至 Cloud Storage 存储分区。

$ gsutil cp ./1.enc gs://${BUCKET_NAME}

Cloud KMS 已与 Google Cloud Identity and Access Management (IAM) 集成。Cloud KMS IAM 角色主要分为两类：

拥有管理密钥的权限
拥有使用密钥的权限

例如，roles/cloudkms.admin 角色允许持有人创建密钥环、加密密钥、设置 IAM 政策以及执行与管理相关的操作。roles/cloudkms.cryptoKeyEncrypterDecrypter 会向持有者授予加密和解密数据，但不包括管理权限。

IAM 角色由其父级资源继承。如果有人在 Google Cloud 项目中拥有 roles/cloudkms.admin 角色，则他们是该项目中所有密钥的管理员。如果他们对密钥环拥有 roles/cloudkms.admin 权限，则表示他们是该密钥环中所有密钥的管理员。如果他们对单个加密密钥拥有 roles/cloudkms.admin 权限，则他们只是该密钥的管理员。

在本练习中，请使用您的身份：

$ export MY_IDENTITY=you@gmail.com # or you@example.com

使用 gcloud 命令行工具为身份分配在上面创建的密钥环中的 Cloud KMS 资源的权限：

$ gcloud kms keyrings add-iam-policy-binding "my-keyring" \
    --location "global" \
    --member "user:${MY_IDENTITY}" \
    --role "roles/cloudkms.admin"

roles/cloudkms.admin 角色不包含仅用于使用按键的权限。如需为您的身份授予使用 enron-emails 加密密钥加密和解密数据的权限，请执行以下操作：

$ gcloud kms keys add-iam-policy-binding "enron-emails" \
    --location "global" \
    --keyring "my-keyring" \
    --member "user:${MY_IDENTITY}" \
    --role "roles/cloudkms.cryptoKeyEncrypterDecrypter"

请注意，第一个命令会为密钥环授予 roles/cloudkms.admin 角色，该角色将包含任何子级加密密钥资源。第二个命令可授予 roles/cloudkms.cryptoKeyEncrypterDecrypter，但仅适用于 enron-emails 加密密钥。

您还可以在 Cloud Console 的 Cloud KMS 界面中查看和分配角色。

除了加密单个文件之外，您还可以使用一些脚本来加密文件集合。此示例会流式传输 allen-p 的所有电子邮件，对电子邮件进行加密，并将生成的加密值上传到 Cloud Storage 存储分区：

DIR="gs://enron_emails/allen-p"
for file in $(gsutil ls ${DIR}/**); do
  ENC_NAME="$(basename ${file}).enc"
  gsutil cat ${file} \
  | \

  gcloud kms encrypt \
    --location "global" \
    --keyring "my-keyring" \
    --key "enron-emails" \
    --plaintext-file - \
    --ciphertext-file - \
    | \

    gsutil -q cp - gs://${BUCKET_NAME}/${ENC_NAME}
    echo "Copied ${ENC_NAME}"
done

这将遍历示例 Cloud Storage 存储分区中给定目录中的所有文件，使用 Cloud KMS 对其加密，然后将其上传到您的 Google Cloud Storage。

脚本执行完成后，您可以在 Cloud Storage 界面中查看加密文件。您应会看到类似下图的界面：

Cloud Audit Logging 包含两个日志流（管理员活动日志和数据访问日志），这些日志流由 Google Cloud 服务生成，可帮助您回答“谁在 Google Cloud Platform 项目中执行了什么操作、在哪里执行了什么操作以及何时执行了什么操作”这一问题。

要查看 KMS 中任何资源的活动，请点击密钥环并选择查看活动。系统随即会将您转到 Cloud Activity 界面，您可以在其中看到对密钥环的创建和所有修改。

您已成功使用 Cloud KMS 加密数据并将加密数据存储在 Cloud Storage 中。

清理

释放本教程中创建的资源。删除之前创建的 Cloud Storage 存储分区：

$ gsutil rm -r gs://${BUCKET_NAME}

无法删除 Cloud KMS 资源。不过，您可以销毁密钥材料，使其不能再使用：

$ gcloud kms keys versions destroy "1" \
    --location "global" \
    --key "enron-emails" \
    --keyring "my-keyring"

我们介绍了

使用 Cloud IAM 管理 Cloud KMS 权限
使用 Cloud KMS 加密数据
使用 Cloud Storage 存储加密数据
使用 Cloud Audit Logging 查看密钥和密钥环的所有活动

后续步骤

使用 Cloud KMS 加密 BigQuery 等数据库中的某列
为您的 Cloud KMS 密钥设置自动轮替时间表

了解详情

详细了解如何轮替加密密钥
了解信封加密
了解 Cloud Storage 存储分区的服务器端加密
在 Stackoverflow 上的 google-cloud-kms 标记下发布问题并查找答案

许可

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