אני רוצה להשתמש בהצפנה מצד הלקוח עם Cloud KMS

ב-Tink מאפשר לכם לבצע הצפנה של נתונים מסוימים בצד הלקוח, וכדי להגן על המפתחות שלכם באמצעות מערכת ניהול מפתחות בענן (KMS). כך זה פועל:

  1. הלקוח יוצר מפתח להצפנת נתונים (DEK).
  2. הנתונים מוצפנים באמצעות ה-DEK על ידי הלקוח.
  3. ה-DEK מוצפן באמצעות מפתח להצפנת מפתחות הצפנה (KEK) שמאוחסן ב-KMS בענן.

באמצעות Cloud KMS, ה-KEK נמצא באופן מאובטח בענן, ושם אפשר לבצע רוטציה, להשבית או להרוס אותו, בהתאם לצרכים שלכם.

עיינו בקטע הסקירה הכללית על ניהול מפתחות למידע נוסף על הדברים שנדרשים ל-Tink כדי לקיים אינטראקציה עם Cloud KMS.

ב-Tink תוכלו לבצע הצפנה מצד הלקוח באמצעות Cloud KMS בשתי דרכים:

  • שימוש בפרימיטיב של AEAD למעטפת KMS (KmsEnvelopeAead) – באמצעות השימוש בפרימיטיב של KmsEnvelopeAead, לכל הצפנה, טינק יוצר DEK חדש של AEAD, מצפין אותו באמצעות KEK בענן של KMS ושומר אותו כחלק מה-ciphertext, כך שלא תצטרכו לטפל ב-DEK בעצמכם. כתוצאה מכך, המידע מוצפן (ciphertext) קצת ארוך יותר כי הוא כולל את ה-DEK המוצפן. בנוסף, בכל פעם שמצפינים או מפענחים, Tink מבצעת RPC ל-KMS (הפענוח או ההצפנה בפועל של הנתונים מבוצעים באופן מקומי).

  • באמצעות פרימיטיב אחר והצפנת ערכת המפתחות באמצעות Cloud KMS. השיטה הזו גמישה יותר, כי אפשר להשתמש בפרימיטיבים שונים מלבד AEAD, ואתם יכולים להגביל את הקריאות ל-Cloud KMS.

מעטפת KMS AEAD

כשמצפינים נתונים באמצעות הפרימיטיב KmsEnvelopeAead, Tink מבצע במקומכם את הפעולות הבאות:

  1. יוצרת DEK אקראי ומצפינה את הנתונים באמצעותו באופן מקומי.
  2. שולח בקשה ל-KMS להצפין את ה-DEK באמצעות KEK של KMS.
  3. משורשר את ה-DEK להצפנה בהצפנת KEK עם הנתונים המוצפנים.

גם סוג ה-DEK וגם ה-KEK URI מצוינים במפתח KmsEnvelopeAead. בזמן הפענוח, Tink מבצע את הפעולות ההפוכות:

  1. משלים את מפתח ה-DEK בהצפנת KEK.
  2. שולח בקשה ל-KMS לפענוח ה-DEK בהצפנת KEK.
  3. מפענח את המידע המוצפן באופן מקומי באמצעות ה-DEK.

הדוגמה הבאה ממחישה איך אפשר להשתמש בפרימיטיב של KmsEnvelopeAead.

C++

בדוגמה הזו אתם צריכים את תוסף 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;
}
envelopeaead_cli.cc

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
}

kms_envelope_aead_example_test.go

Java

בדוגמה הזו אתם צריכים את תוסף 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() {}
}
EnvelopeAeadExample.java

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)
envelope_cli.py

המאמרים הבאים