使用KMS对GaussDB(DWS)集群进行加密

约束与限制

• 存算分离集群仅9.1.0及以上集群版本支持数据库转加密功能。
• 容灾集群不支持转加密。如果该集群存在容灾关系，即使集群在“可用”状态也无法转加密，用户需先解除容灾关系，转加密成功后再重新建立容灾关系。
• 数据库加密功能创建集群时选择是否开启，一旦开启就无法关闭。详情请参见加密数据库。普通集群创建完后，可以通过转加密集群功能，将集群转成加密集群。
• 开启数据库加密功能后，用于加密GaussDB(DWS)数据库的KMS密钥在使用过程中不能被禁用、删除或冻结，否则会导致GaussDB(DWS)集群异常或数据库不可用。
• 开启数据库加密功能后创建的快照不支持使用openAPI做恢复。

使用KMS服务加密DWS数据库原理流程

当选择KMS（密钥管理服务）对GaussDB(DWS)进行密钥管理时，加密密钥层次结构有三层。按层次结构顺序排列，这些密钥为主密钥（CMK）、集群加密密钥 (CEK)、数据库加密密钥 (DEK)。

• 主密钥用于给CEK加密，保存在KMS中。
• CEK用于加密DEK，CEK明文保存在GaussDB(DWS)集群内存中，密文保存在GaussDB(DWS)服务中。
• DEK用于加密数据库中的数据，DEK明文保存在GaussDB(DWS)集群内存中，密文保存在GaussDB(DWS)服务中。

密钥使用流程如下：

1. 用户选择主密钥。
2. GaussDB(DWS)随机生成CEK和DEK明文。
3. KMS用户所选的主密钥加密CEK明文并将加密后的CEK密文导入到GaussDB(DWS)服务中。
4. GaussDB(DWS)使用CEK明文加密DEK明文并将加密后的DEK密文保存到GaussDB(DWS)服务中。
5. GaussDB(DWS)将DEK明文传递到集群中并加载到集群内存中。

当该集群重启时，集群会自动通过API向GaussDB(DWS)请求DEK明文，GaussDB(DWS)将CEK、DEK密文加载到集群内存中，再调用KMS使用主密钥CMK来解密CEK，并加载到集群内存中，最后用CEK明文解密DEK，并加载到集群内存中，返回给集群。

加密密钥轮转原理流程

加密密钥轮转是指更新保存在GaussDB(DWS)服务的密文。在GaussDB(DWS)中，您可以轮转已加密集群的加密密钥CEK。

密钥轮转流程如下：

1. GaussDB(DWS)集群启动密钥轮转。
2. GaussDB(DWS)根据集群的主密钥来解密保存在GaussDB(DWS)服务中的CEK密文，获取CEK明文。
3. 用获取到的CEK明文解密保存在GaussDB(DWS)服务中的DEK密文，获取DEK明文。
4. GaussDB(DWS)重新生成新的CEK明文。
5. GaussDB(DWS)用新的CEK明文加密DEK并将DEK密文保存在GaussDB(DWS) 服务中。
6. 用主密钥加密新的CEK明文并将CEK密文保存在GaussDB(DWS)服务中。

您可以根据业务需求和数据类型计划轮转加密密钥的时间。为了提高数据的安全性，建议用户定期执行轮转密钥以避免密钥被破解的风险。一旦您发现密钥可能已泄露，请及时轮转密钥。

• GaussDB(DWS)轮转集群的CEK时，集群相关的快照不需要轮转CEK，因为CEK不会在集群快照中进行保存，CEK明文是保存在GaussDB(DWS)集群内存中的，密文是保存在GaussDB(DWS)服务中的。
• 由于密钥轮转不更新DEK，所以对于数据的加解密不会有影响。

创建KMS委托

如果用户没有提前创建具有KMS Administrator权限的委托，首次启用数据库加密时，系统会弹出一个“创建委托”的对话框，单击“确定”创建委托以授权GaussDB(DWS)访问KMS（默认情况下，只有华为云账号或拥有Security Administrator权限的用户才具备查询委托和创建委托的权限。账号中的IAM用户，默认没有查询委托和创建委托的权限，此时需联系有权限的用户提前创建好授权给DWS具有KMS Administrator权限的委托）。

1. 鼠标移动至页面右上角账号，单击“统一身份认证”，进入统一身份认证服务页面。
2. 在左侧导航栏单击“委托”，在委托页面右上角单击“创建委托”。

   

3. 创建委托时委托类型选择“云服务”，云服务选择“DWS”。
4. 单击“完成”后，在弹窗中单击“立即授权”对委托授予KMS服务的“KMS Administrator”权限。

   

5. 单击“下一步”，选择授权资源范围为“所有资源”或需要访问的资源，然后确认无误后提交。

未加密集群转为加密集群

1. 登录GaussDB(DWS)管理控制台。
2. 在左侧导航栏中，选择“专属集群 > 集群列表”。
3. 集群列表中，在指定集群所在行操作列选择“更多 > 转加密集群”（集群状态需为“可用”）。

   为了保障数据的安全，由于转加密集群是不可逆的高危操作，会重启集群，可能会导致有业务短暂不可用，用户请谨慎操作。

4. 在弹出选择框中，选择密钥源、密钥名称和加密算法。
   • 方式一：从密钥中选择密钥名称。用户可通过创建共享操作，共享给其他成员KMS资源。被共享成员接受共享邀请后即可在密钥源中选择共享的KMS资源。
     图1 从密钥中选择
     
   • 方式二：输入密钥ID。输入在KMS侧给当前租户进行授权的KMS密钥ID，详情请参见查看密钥。

     当跳转至KMS侧创建授权时被授权对象必须是账号，不能是用户。并且授权操作必须至少包含“查询密钥信息”、“加密数据”、“解密数据”3项权限。

     图2 输入密钥
     

   表1 参数说明

   参数	参数说明
   密钥源	用户可选择从密钥中选择密钥名称或直接输入密钥。
   加密算法	加密算法包含： AES256（通用加密算法，不支持SM系列商密算法） SM4（支持SM系列商密算法，兼容国际通用算法）

5. 确认无误后，单击“确定”。转换后用户可单击集群名称，进入“集群详情”页面查看，详情请参见查看数据库加密信息。

为DWS集群轮转加密密钥

1. 登录GaussDB(DWS)管理控制台。
2. 在左侧导航树，单击“专属集群 > 集群列表”。
3. 在集群列表中找到所需要的集群，然后单击集群名称，进入“集群详情”页面。
4. 在“集群详情”页面的“数据加密信息”区域，单击“轮转密钥”。

   每执行一次密钥轮转，就更新一次集群加密密钥（CEK）。执行密钥轮转时，集群仍处于“可用”状态。

5. 在弹出的对话框中，单击“是”为集群轮转一次加密密钥。

查看数据库加密信息

1. 登录GaussDB(DWS)管理控制台。
2. 单击左侧导航栏的“专属集群 > 集群列表”。
3. 在“专属集群”页面，单击指定集群名称，进入“集群详情”页面。
4. 在“集群详情”页面的“数据加密信息”区域查看数据库加密信息，如表2所示。
   如果创建集群时默认没有开启数据库加密功能，则在集群详情页面不显示加密信息模块。

   表2 数据加密信息

   参数	参数说明
   密钥名称	当“加密数据库”开启时，显示集群的数据库加密密钥。单击“修改”可修改KMS主密钥名称，支持选择密钥名称和输入密钥ID两种方式。修改参数详情请参见4。
   上次密钥轮转时间	当“加密数据库”开启时，显示上一次加密密钥轮转的时间。
   加密算法	当“加密数据库”开启时，显示集群的加密算法。 加密算法包含： AES256（通用加密算法，不支持SM系列商密算法）。 SM4（支持SM系列商密算法，兼容国际通用算法）。