Transparente Datenverschlüsselung (Transparent Data Encryption, TDE) für AlloyDB Omni

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Mit der transparenten Datenverschlüsselung (Transparent Data Encryption, TDE) können Sie alle Daten im Ruhezustand in Ihren AlloyDB Omni-Clustern schützen, ohne Ihren Anwendungscode zu ändern. Wenn Sie diese Funktion aktivieren, werden Tabellen, Indexe und Write-Ahead-Logs (WAL) automatisch verschlüsselt, bevor sie auf das Laufwerk geschrieben werden. So können Sie Complianceanforderungen erfüllen und sensible Informationen schützen.

Die Verschlüsselung ist transparent, da SQL-Abfragen, DDL- und DML-Vorgänge normal funktionieren, ohne dass Anwendungsänderungen erforderlich sind. Daten werden automatisch verschlüsselt, bevor sie auf das Laufwerk geschrieben werden, und entschlüsselt, wenn sie in den Arbeitsspeicher gelesen werden.

Schlüsselhierarchie

AlloyDB Omni implementiert eine zweistufige Schlüsselhierarchie, die eine strikte Trennung der Aufgaben zwischen der Datenbank und der vom Nutzer verwalteten Sicherheitsinfrastruktur aufrechterhält.

  • Datenverschlüsselungsschlüssel (Data Encryption Keys, DEKs): Schlüssel, die von AlloyDB Omni generiert werden und deren Inhaber AlloyDB Omni ist. Mit diesen Schlüsseln werden die eigentlichen Datendateien, WAL, und temporären Dateien verschlüsselt. AlloyDB Omni speichert DEKs auf dem Laufwerk, verpackt sie aber mit Ihrem KEK.
  • Schlüsselverschlüsselungsschlüssel (Key Encryption Key, KEK): der Hauptschlüssel, den Sie in einem externen Key Management Service (KMS) verwalten. AlloyDB Omni verwendet Ihren KEK, um die DEKs zu verschlüsseln. AlloyDB Omni greift nur beim Start auf diesen Schlüssel zu, um die DEKs zu entpacken. Ihr KEK wird nie dauerhaft auf dem Datenbanklaufwerk gespeichert.
    • Der Speicherort und die Zugriffsparameter des KEK werden in der TdeConfig benutzerdefinierten Ressource definiert.

Funktionsweise von TDE mit AlloyDB Omni

Wenn TDE aktiviert ist, schützt AlloyDB Omni Ihre Daten mit einem mehrschichtigen Verschlüsselungsmodell, das in ein externes KMS integriert ist.

  • Initialisierung und Schlüsselabruf: Während der Start- oder Initialisierungsphase des Clusters stellt die AlloyDB Omni-Engine eine sichere Verbindung zu Ihrem KMS her. Sie authentifiziert sich mit einem JSON Web Token (JWT) und ruft den KEK ab.
  • Entpacken der DEKs: AlloyDB Omni verwendet Ihren KEK, um die DEKs zu entpacken, die im verpackten Zustand im lokalen Speicher gespeichert sind. Anschließend werden diese DEKs in den Arbeitsspeicher geladen.
  • Transparente Datenvorgänge:
    • Auf das Laufwerk schreiben: Wenn die Datenbank Datenblöcke, WAL-Einträge oder temporäre Dateien auf das physische Laufwerk schreibt, werden die Daten automatisch mit AES-256-Algorithmen verschlüsselt, bevor sie geschrieben werden.
    • Vom Laufwerk lesen: Wenn die Datenbank Daten in den Arbeitsspeicher lesen muss, werden die Blöcke automatisch mit den im Arbeitsspeicher gespeicherten DEKs entschlüsselt.
  • Sicherheitsgrenzen: Ihr KEK wird nie auf dem lokalen Datenbanklaufwerk gespeichert. So bleiben die Daten auch dann unlesbar, wenn physische Speichermedien kompromittiert werden, ohne autorisierten Zugriff auf den externen Tresor.

Verschlüsselungsbereich und -spezifikationen

AlloyDB Omni verwendet branchenübliche AES-256-Algorithmen, um Ihre Daten zu schützen.

  • Datendateien (Tabellen und Indexe) : AES-256-XTS.
  • Write-Ahead-Logs (WAL) : AES-256-CTR.
  • Temporäre Dateien:AES-256-XTS oder AES-256-CTR, je nach Art der temporären Daten.
  • Cache-Dateien der spaltenbasierten Engine:AES-256-XTS.
  • Chill-Cache-Dateien:AES-256-XTS.
  • Schlüsselverpackung:AES-256-KWP.

Sicherung und Hochverfügbarkeit

Wenn TDE aktiviert ist, übernehmen Sicherungen, die mit pgBackRest erstellt wurden, die Verschlüsselungskonfiguration des Quellclusters. So bleiben Ihre Sicherungsdaten mit demselben Sicherheitsniveau wie Ihre primäre Datenbank geschützt.

Sie können Sicherungen nur wiederherstellen, wenn die `TdeConfig`-Ressource, die zum Zeitpunkt der Sicherung verwendet wurde, sich im selben Namespace wie der Zielcluster befindet.

Bei HA-Einrichtungen muss sich die TdeConfig im selben Namespace wie die DbCluster-Ressource befinden.

Unterstützte KMS und Authentifizierung

AlloyDB Omni unterstützt HashiCorp Vault als externen KMS-Anbieter. AlloyDB Omni unterstützt nur die KV-V2-Secrets-Engine und die einzige unterstützte Authentifizierungsmethode ist JWT.

Kompatibilität mit PostgreSQL-Tools

Cluster, für die TDE aktiviert ist, unterstützen alle integrierten PostgreSQL-Tools über die TdeConfig-Ressource.

Beschränkungen

  • Sie können TDE nicht für vorhandene Cluster aktivieren.
  • Nach der Aktivierung können Sie TDE nicht mehr deaktivieren.
  • Upgrades der Hauptversion werden für Cluster, für die TDE aktiviert ist, nicht unterstützt.
  • Sie können verschlüsselte Sicherungen nicht auf unverschlüsselten Servern und unverschlüsselte Sicherungen nicht auf verschlüsselten Servern wiederherstellen.
  • Die DEK-Rotation wird nicht unterstützt.
  • Die KEK-Rotation wird unterstützt, solange der KEK-URL-Pfad gleich bleibt.
  • Sie können CREATE DATABASE mit der Strategie FILE_COPY nicht verwenden.
  • In Clustern, für die TDE aktiviert ist, unterstützen Barman-Sicherungen nur den Modus rsync. Die Sicherungsmethode postgres wird nicht unterstützt.

Nächste Schritte