Tujuan utama dan algoritma

Setiap kunci Cloud Key Management Service memiliki tujuan, yang menentukan kemampuan kriptografi kunci. Tujuan juga menentukan algoritma mana yang didukung untuk versi kunci. Setiap algoritma menentukan parameter yang harus digunakan untuk setiap operasi kriptografi. Setiap kunci juga memiliki tingkat perlindungan yang menunjukkan apakah operasi kriptografis dilakukan di software atau di modul keamanan hardware (HSM).

Tujuan utama

Cloud KMS menyediakan tujuan kunci untuk skenario berikut:

Skenario Tujuan utama (SDK) Tujuan utama (API) Metode yang didukung
Enkripsi simetris encryption ENCRYPT_DECRYPT cryptoKeys.encrypt, cryptoKeys.decrypt
Enkripsi simetris mentah raw-encryption RAW_ENCRYPT_DECRYPT cryptoKeys.rawEncrypt, cryptoKeys.rawDecrypt
Penandatanganan asimetris asymmetric-signing ASYMMETRIC_SIGN cryptoKeyVersions.asymmetricSign, cryptoKeyVersions.getPublicKey
Enkripsi asimetris asymmetric-encryption ASYMMETRIC_DECRYPT cryptoKeyVersions.asymmetricDecrypt, cryptoKeyVersions.getPublicKey
Mekanisme enkapsulasi kunci key-encapsulation KEY_ENCAPSULATION cryptoKeyVersions.decapsulate, cryptoKeyVersions.getPublicKey
Penandatanganan MAC mac MAC cryptoKeyVersions.macSign, cryptoKeyVersions.macVerify

Saat membuat kunci, Anda menentukan tujuan dan algoritma kunci tersebut. Anda dapat mengubah algoritma saat membuat versi kunci baru, bergantung pada cakupan tujuannya. Tujuan tidak dapat diubah.

Dua kunci dengan tujuan yang sama dapat menggunakan algoritma pokok yang berbeda, tetapi harus mendukung serangkaian operasi kriptografi yang sama.

Algoritma enkripsi simetris

Tujuan kunci ENCRYPT_DECRYPT memungkinkan enkripsi simetris. Semua kunci dengan tujuan kunci ENCRYPT_DECRYPT menggunakan algoritma GOOGLE_SYMMETRIC_ENCRYPTION. Tidak ada parameter yang digunakan dengan algoritma ini. Algoritma ini menggunakan kunci Advanced Encryption Standard (AES-256) 256-bit dalam Galois Counter Mode (GCM), yang di-padding dengan metadata internal Cloud KMS.

Algoritma enkripsi simetris seperti AES-256 umumnya dianggap aman dari serangan kuantum. Anda dapat terus menggunakan enkripsi simetris.

Algoritma penandatanganan asimetris

Tujuan kunci ASYMMETRIC_SIGN memungkinkan penandatanganan asimetris. Kunci dengan tujuan penggunaan ASYMMETRIC_SIGN yang berbeda menggunakan algoritma yang berbeda, bergantung pada apakah kunci mendukung penandatanganan kurva elips atau penandatanganan RSA.

Untuk kunci yang memiliki tujuan ASYMMETRIC_SIGN, Anda dapat beralih antara kunci berukuran berbeda dan skema tanda tangan yang berbeda dengan mengubah algoritma.

Algoritma penandatanganan asimetris yang menggunakan kurva eliptik dan RSA rentan terhadap serangan oleh komputer kuantum di masa mendatang. Untuk penyangkalan jangka panjang tanda tangan Anda, pilih algoritma penandatanganan asimetris pasca-kuantum.

Algoritma penandatanganan kurva eliptik

Format algoritma penandatanganan kurva elips adalah

EC_SIGN_ELLIPTIC_CURVE_DIGEST_ALGORITHM

di mana

  • ELLIPTIC_CURVE adalah kurva eliptik
  • DIGEST_ALGORITHM adalah algoritma digest

Tabel berikut mencantumkan kemungkinan algoritma untuk kunci kurva elips dengan tujuan ASYMMETRIC_SIGN. Gunakan nama algoritma huruf kecil dengan perintah gcloud, dan nama algoritma huruf besar dengan Cloud Key Management Service API.

Algoritma (SDK) Algoritma (API) Deskripsi
ec-sign-ed25519 EC_SIGN_ED25519 EdDSA di Curve25519 dalam mode PureEdDSA, yang menggunakan data mentah sebagai input, bukan data yang di-hash
ec-sign-p256-sha256 **(direkomendasikan)** EC_SIGN_P256_SHA256 ECDSA pada Kurva P-256 dengan ringkasan SHA-256
ec-sign-p384-sha384 EC_SIGN_P384_SHA384 ECDSA pada Kurva P-384 dengan ringkasan SHA-384
ec-sign-secp256k1-sha256 EC_SIGN_SECP256K1_SHA256 ECDSA pada Kurva Secp256k1 dengan ringkasan SHA-256

Algoritma penandatanganan RSA

Format algoritma penandatanganan RSA adalah

RSA_SIGN_PADDING_ALGORITHM_MODULUS_BIT_LENGTH_DIGEST_ALGORITHM

di mana

  • PADDING_ALGORITHM adalah algoritma padding
  • MODULUS_BIT_LENGTH adalah panjang bit kunci
  • DIGEST_ALGORITHM adalah algoritma digest

Perhatikan bahwa beberapa algoritma diformat sebagai

RSA_SIGN_RAW_PADDING_ALGORITHM_MODULUS_BIT_LENGTH

dan menghilangkan algoritma digest. Algoritma ini adalah varian penandatanganan PKCS #1 yang menghilangkan encoding ke DigestInfo. Dalam varian:

  • ringkasan dihitung berdasarkan pesan yang akan ditandatangani
  • Padding PKCS #1 diterapkan langsung ke digest
  • tanda tangan ringkasan yang di-padding dihitung, menggunakan kunci pribadi RSA

Tabel berikut mencantumkan kemungkinan algoritma untuk kunci RSA dengan tujuan ASYMMETRIC_SIGN. Gunakan nama algoritma huruf kecil dengan perintah gcloud, dan nama algoritma huruf besar dengan Cloud Key Management Service API.

Algoritma (SDK) Algoritma (API) Deskripsi
rsa-sign-pss-2048-sha256 RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256 Kunci RSASSA-PSS 2048 bit dengan ringkasan SHA-256
rsa-sign-pss-3072-sha256(direkomendasikan) RSA_SIGN_PSS_3072_SHA256 Kunci 3072 bit RSASSA-PSS dengan ringkasan SHA-256
rsa-sign-pss-4096-sha256 RSA_SIGN_PSS_4096_SHA256 Kunci RSASSA-PSS 4096 bit dengan ringkasan SHA-256
rsa-sign-pss-4096-sha512 RSA_SIGN_PSS_4096_SHA512 Kunci 4096 bit RSASSA-PSS dengan ringkasan SHA-512
rsa-sign-pkcs1-2048-sha256 RSA_SIGN_PKCS1_2048_SHA256 RSASSA-PKCS1 v1_5 dengan kunci 2048 bit dan ringkasan SHA-256
rsa-sign-pkcs1-3072-sha256 RSA_SIGN_PKCS1_3072_SHA256 RSASSA-PKCS1 v1_5 dengan kunci 3072 bit dan ringkasan SHA-256
rsa-sign-pkcs1-4096-sha256 RSA_SIGN_PKCS1_4096_SHA256 RSASSA-PKCS1 v1_5 dengan kunci 4096 bit dan ringkasan SHA-256
rsa-sign-pkcs1-4096-sha512 RSA_SIGN_PKCS1_4096_SHA512 RSASSA-PKCS1 v1_5 dengan kunci 4096 bit dan ringkasan SHA-512
rsa-sign-raw-pkcs1-2048 RSA_SIGN_RAW_PKCS1_2048 Penandatanganan RSASSA-PKCS1-v1_5 tanpa encoding, dengan kunci 2048 bit
rsa-sign-raw-pkcs1-3072 RSA_SIGN_RAW_PKCS1_3072 Penandatanganan RSASSA-PKCS1-v1_5 tanpa encoding, dengan kunci 3072 bit
rsa-sign-raw-pkcs1-4096 RSA_SIGN_RAW_PKCS1_4096 Penandatanganan RSASSA-PKCS1-v1_5 tanpa encoding, dengan kunci 4096 bit

Untuk Probabilistic Signature Scheme (PSS), panjang salt yang digunakan sama dengan panjang algoritma ringkasan. Misalnya, RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256 akan menggunakan PSS dengan panjang salt 256 bit. Selain itu, untuk PSS, algoritma digest yang ditentukan dalam nama algoritma juga digunakan untuk fungsi pembuatan mask (MGF1). Misalnya, jika Anda menggunakan RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256, Anda akan mengirimkan hash SHA-256 dari data yang akan ditandatangani, dan Cloud KMS akan menggunakan SHA-256 secara internal sebagai algoritma hash untuk MGF1 saat menghitung tanda tangan.

Algoritma penandatanganan PQC

Algoritma penandatanganan kriptografi pasca-kuantum (PQC) dimulai dengan awalan PQ_SIGN_. Tabel berikut mencantumkan algoritma PQC yang dapat digunakan Cloud KMS untuk kunci dengan tujuan ASYMMETRIC_SIGN. Algoritma murni menggunakan data mentah sebagai input, sedangkan algoritma pra-hash menerima hash data.

Algoritma (SDK) Algoritma (API) Varian Deskripsi
pq-sign-ml-dsa-65 PQ_SIGN_ML_DSA_65 Pure Algoritma tanda tangan digital berbasis kisi-kisi modul.
pq-sign-slh-dsa-sha2-128s PQ_SIGN_SLH_DSA_SHA2_128S Pure Algoritma tanda tangan digital berbasis hash stateless.
pq-sign-hash-slh-dsa-sha2-128s-sha256 PQ_SIGN_HASH_SLH_DSA_SHA2_128S_SHA256 Pra-hash Algoritma tanda tangan digital berbasis hash stateless.

Algoritma enkripsi asimetris

Tujuan kunci ASYMMETRIC_DECRYPT memungkinkan enkripsi RSA. Format algoritma ASYMMETRIC_DECRYPT adalah

RSA_DECRYPT_PADDING_ALGORITHM_MODULUS_BIT_LENGTH_DIGEST_ALGORITHM

di mana

  • PADDING_ALGORITHM adalah algoritma padding
  • MODULUS_BIT_LENGTH adalah panjang bit kunci
  • DIGEST_ALGORITHM adalah algoritma digest

Enkripsi asimetris menggunakan algoritma RSA rentan terhadap komputasi kuantum, termasuk serangan "kumpulkan sekarang, dekripsi nanti" (HNDL). Dalam serangan HNDL, aktor jahat mencegat ciphertext yang tidak dapat didekripsinya, lalu menyimpannya dengan harapan bahwa dia dapat mendekripsinya menggunakan komputasi kuantum pada akhirnya. Jika Anda mentransmisikan data yang harus tetap rahasia dalam jangka panjang meskipun ada kemajuan dalam komputasi kuantum, pilih algoritma enkapsulasi kunci.

Tabel berikut mencantumkan kemungkinan algoritma untuk kunci RSA dengan tujuan ASYMMETRIC_DECRYPT. Gunakan nama algoritma huruf kecil dengan perintah gcloud, dan nama algoritma huruf besar dengan Cloud Key Management Service API.

Algoritma (SDK) Algoritma (API) Deskripsi
rsa-decrypt-oaep-2048-sha1 RSA_DECRYPT_OAEP_2048_SHA1 Kunci RSAES-OAEP 2048 bit dengan ringkasan SHA-1
rsa-decrypt-oaep-2048-sha256 RSA_DECRYPT_OAEP_2048_SHA256 Kunci RSAES-OAEP 2048 bit dengan ringkasan SHA-256
rsa-decrypt-oaep-3072-sha1 RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA1 Kunci 3072 bit RSAES-OAEP dengan ringkasan SHA-1
rsa-decrypt-oaep-3072-sha256(direkomendasikan)> RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA256 Kunci RSAES-OAEP 3072 bit dengan ringkasan SHA-256
rsa-decrypt-oaep-4096-sha1 RSA_DECRYPT_OAEP_4096_SHA1 Kunci RSAES-OAEP 4096 bit dengan ringkasan SHA-1
rsa-decrypt-oaep-4096-sha256 RSA_DECRYPT_OAEP_4096_SHA256 Kunci RSAES-OAEP 4096 bit dengan ringkasan SHA-256
rsa-decrypt-oaep-4096-sha512 RSA_DECRYPT_OAEP_4096_SHA512 Kunci RSAES-OAEP 4096 bit dengan ringkasan SHA-512

Semua algoritma ini menggunakan Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) dengan fungsi pembuatan mask MGF1. MGF1 memerlukan algoritma digest. Di Cloud KMS, fungsi digest yang akan digunakan dengan MGF1 ditentukan sebagai bagian dari nama algoritma kunci. Misalnya, jika Anda menggunakan algoritma RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA256, Anda harus menggunakan SHA-256 dengan MGF1 saat mengenkripsi data.

Algoritma enkapsulasi kunci

Tujuan kunci KEY_ENCAPSULATION digunakan untuk membuat rahasia bersama menggunakan mekanisme enkapsulasi kunci.

Tabel berikut mencantumkan kemungkinan algoritma untuk kunci dengan tujuan KEY_ENCAPSULATION. Semua algoritma ini dirancang agar aman pasca-kuantum. Gunakan nama algoritma huruf kecil dengan perintah gcloud, dan nama algoritma huruf besar dengan Cloud Key Management Service API.

Algoritma (SDK) Algoritma (API) Deskripsi
ml-kem-768 ML_KEM_768 Mekanisme enkapsulasi kunci berbasis kisi-modul dengan set parameter ML-KEM-768 (FIPS 203)
ml-kem-1024 ML_KEM_1024 Mekanisme enkapsulasi kunci berbasis kisi-modul dengan set parameter ML-KEM-1024 (FIPS 203)
kem-xwing KEM_XWING KEM hybrid X-Wing yang menggabungkan ML-KEM-768 dengan X25519

Algoritma penandatanganan MAC

Tujuan kunci MAC memungkinkan penandatanganan MAC simetris. Kunci dengan tujuan penggunaan kunci MAC hanya mendukung penandatanganan HMAC.

Algoritma penandatanganan HMAC

Format algoritma penandatanganan HMAC adalah

HMAC_HASH_ALGORITHM

di mana

  • HASH_ALGORITHM adalah algoritma hash

Sebagian besar algoritma simetris umumnya dianggap aman dari serangan kuantum. Namun, algoritma HMAC-SHA1 tidak aman dari serangan kuantum. Jika Anda ingin tanda tangan simetris Anda tetap tepercaya dalam jangka panjang meskipun ada perkembangan dalam komputasi kuantum, pilih kunci HMAC dengan ukuran ringkasan yang lebih besar.

Tabel berikut mencantumkan algoritma HMAC yang tersedia untuk kunci dengan tujuan MAC. Gunakan nama algoritma huruf kecil dengan perintah gcloud, dan nama algoritma huruf besar dengan Cloud Key Management Service API.

Algoritma (SDK) Algoritma (API) Deskripsi
hmac-sha1 HMAC_SHA1 HMAC dengan ringkasan SHA-1
hmac-sha224 HMAC_SHA224 HMAC dengan ringkasan SHA-224
hmac-sha256(direkomendasikan) HMAC_SHA256 HMAC dengan ringkasan SHA-256
hmac-sha384 HMAC_SHA384 HMAC dengan digest SHA-384
hmac-sha512 HMAC_SHA512 HMAC dengan ringkasan SHA-512

Rekomendasi algoritma

Untuk penandatanganan digital, sebaiknya gunakan algoritma penandatanganan kurva elips. EC_SIGN_P256_SHA256 adalah algoritma kurva eliptik yang direkomendasikan. Jika Anda akan menggunakan algoritma penandatanganan RSA, algoritma penandatanganan RSA yang direkomendasikan adalah RSA_SIGN_PSS_3072_SHA256.

Untuk enkripsi asimetris, RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA256 adalah algoritma yang direkomendasikan.

Untuk penandatanganan MAC, HMAC_SHA256 adalah algoritma yang direkomendasikan.

Untuk enkapsulasi kunci, sebaiknya gunakan KEM_XWING, yang merupakan algoritma hibrida yang dapat memberikan pertahanan berlapis terhadap musuh klasik dan musuh kuantum potensial.

Untuk mengetahui daftar nilai algoritma yang didukung untuk digunakan dengan gcloud CLI, lihat --default-algorithm.

Level perlindungan

Level perlindungan menunjukkan cara operasi kriptografi dilakukan. Setelah membuat kunci, Anda tidak dapat mengubah tingkat perlindungan.

Level perlindungan Deskripsi
SOFTWARE Operasi kriptografi dilakukan di software.
HSM Operasi kriptografis dilakukan di HSM.
HSM_SINGLE_TENANT Operasi kriptografi dilakukan di 
               : cluster of HSM partitions, exclusively created for a
               : single-tenant Cloud HSM instance.

EXTERNAL | Operasi kriptografi dilakukan menggunakan kunci yang disimpan : di pengelola kunci eksternal yang terhubung ke : Google Cloud menggunakan internet. Terbatas pada enkripsi simetris dan penandatanganan asimetris. EXTERNAL_VPC | Operasi kriptografi dilakukan menggunakan kunci yang disimpan : di pengelola kunci eksternal yang terhubung ke Google Cloud melalui : Virtual Private Cloud (VPC). Terbatas pada enkripsi simetris : dan penandatanganan asimetris.

Semua tujuan kunci didukung untuk kunci dengan tingkat perlindungan SOFTWARE atau HSM.