Finalità e algoritmi delle chiavi

Ogni chiave di Cloud Key Management Service ha uno scopo, che definisce le funzionalità di crittografia della chiave. Lo scopo determina anche quali algoritmi sono supportati per le versioni della chiave. Ogni algoritmo definisce i parametri da utilizzare per ogni operazione crittografica. Ogni chiave ha anche un livello di protezione che indica se le operazioni di crittografia vengono eseguite nel software o in un modulo di sicurezza hardware (HSM).

Scopi principali

Cloud KMS fornisce scopi della chiave per gli scenari seguenti:

Scenario Scopo principale (SDK) Scopo principale (API) Metodi supportati
Crittografia simmetrica encryption ENCRYPT_DECRYPT cryptoKeys.encrypt, cryptoKeys.decrypt
Crittografia simmetrica non elaborata raw-encryption RAW_ENCRYPT_DECRYPT cryptoKeys.rawEncrypt, cryptoKeys.rawDecrypt
Firma asimmetrica asymmetric-signing ASYMMETRIC_SIGN cryptoKeyVersions.asymmetricSign, cryptoKeyVersions.getPublicKey
Crittografia asimmetrica asymmetric-encryption ASYMMETRIC_DECRYPT cryptoKeyVersions.asymmetricDecrypt, cryptoKeyVersions.getPublicKey
Meccanismi di incapsulamento chiave key-encapsulation KEY_ENCAPSULATION cryptoKeyVersions.decapsulate, cryptoKeyVersions.getPublicKey
Firma MAC mac MAC cryptoKeyVersions.macSign, cryptoKeyVersions.macVerify

Quando crei una chiave, ne definisci lo scopo e l'algoritmo. Puoi modificare l'algoritmo quando crei nuove versioni della chiave, in base all'ambito del suo scopo. Lo scopo non può essere modificato.

Due chiavi con lo stesso scopo possono utilizzare algoritmi sottostanti diversi, ma devono supportare lo stesso insieme di operazioni crittografiche.

Algoritmi di crittografia simmetrica

Lo scopo della chiave ENCRYPT_DECRYPT consente la crittografia simmetrica. Tutte le chiavi con scopo ENCRYPT_DECRYPT utilizzano l'algoritmo GOOGLE_SYMMETRIC_ENCRYPTION. Con questo algoritmo non vengono utilizzati parametri. Questo algoritmo utilizza chiavi Advanced Encryption Standard (AES-256) a 256 bit in Galois Counter Mode (GCM), con padding di metadati interni di Cloud KMS.

Gli algoritmi di crittografia simmetrica come AES-256 sono generalmente considerati sicuri per il quantum computing. Puoi continuare a utilizzare la crittografia simmetrica.

Algoritmi di firma asimmetrica

Lo scopo della chiave ASYMMETRIC_SIGN consente la firma asimmetrica. Le chiavi con scopo ASYMMETRIC_SIGN utilizzano algoritmi diversi, a seconda che la chiave supporti la firma con curva ellittica o la firma RSA.

Per una chiave con scopo ASYMMETRIC_SIGN, puoi passare da chiavi di dimensioni diverse a schemi di firma diversi modificando l'algoritmo.

Gli algoritmi di firma asimmetrica che utilizzano curve ellittiche e RSA sono suscettibili agli attacchi dei futuri computer quantistici. Per il non ripudio a lungo termine delle tue firme, scegli un algoritmo di firma asimmetrica post-quantistica.

Algoritmi di firma basati su curva ellittica

Il formato di un algoritmo di firma a curva ellittica è

EC_SIGN_ELLIPTIC_CURVE_DIGEST_ALGORITHM

dove

  • ELLIPTIC_CURVE è la curva ellittica
  • DIGEST_ALGORITHM è l'algoritmo di riepilogo

La tabella seguente elenca i possibili algoritmi per le chiavi della curva ellittica con scopo ASYMMETRIC_SIGN. Utilizza i nomi degli algoritmi in minuscolo con il comando gcloud e quelli in maiuscolo con l'API Cloud Key Management Service.

Algoritmo (SDK) Algoritmo (API) Descrizione
ec-sign-ed25519 EC_SIGN_ED25519 EdDSA sulla curva Curve25519 in modalità PureEdDSA, che accetta dati non elaborati come input anziché dati sottoposti ad hashing
ec-sign-p256-sha256 **(consigliato)** EC_SIGN_P256_SHA256 ECDSA sulla curva P-256 con un digest SHA-256
ec-sign-p384-sha384 EC_SIGN_P384_SHA384 ECDSA sulla curva P-384 con un digest SHA-384
ec-sign-secp256k1-sha256 EC_SIGN_SECP256K1_SHA256 ECDSA sulla curva Secp256k1 con un digest SHA-256

Algoritmi di firma RSA

Il formato di un algoritmo di firma RSA è

RSA_SIGN_PADDING_ALGORITHM_MODULUS_BIT_LENGTH_DIGEST_ALGORITHM

dove

  • PADDING_ALGORITHM è l'algoritmo di padding
  • MODULUS_BIT_LENGTH è la lunghezza in bit della chiave
  • DIGEST_ALGORITHM è l'algoritmo di riepilogo

Tieni presente che alcuni algoritmi sono formattati come

RSA_SIGN_RAW_PADDING_ALGORITHM_MODULUS_BIT_LENGTH

e ometti l'algoritmo digest. Questi algoritmi sono una variante della firma PKCS #1 che omette la codifica in un DigestInfo. Nella variante:

  • viene calcolato un digest sul messaggio che verrà firmato
  • Il riempimento PKCS #1 viene applicato direttamente al digest
  • viene calcolata una firma del digest con padding utilizzando la chiave privata RSA

La tabella seguente elenca i possibili algoritmi per le chiavi RSA con scopo ASYMMETRIC_SIGN. Utilizza i nomi degli algoritmi in minuscolo con il comando gcloud e quelli in maiuscolo con l'API Cloud Key Management Service.

Algoritmo (SDK) Algoritmo (API) Descrizione
rsa-sign-pss-2048-sha256 RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256 Chiave RSASSA-PSS a 2048 bit con un digest SHA-256
rsa-sign-pss-3072-sha256(consigliato) RSA_SIGN_PSS_3072_SHA256 Chiave RSASSA-PSS a 3072 bit con un digest SHA-256
rsa-sign-pss-4096-sha256 RSA_SIGN_PSS_4096_SHA256 Chiave RSASSA-PSS a 4096 bit con un digest SHA-256
rsa-sign-pss-4096-sha512 RSA_SIGN_PSS_4096_SHA512 Chiave RSASSA-PSS a 4096 bit con un digest SHA-512
rsa-sign-pkcs1-2048-sha256 RSA_SIGN_PKCS1_2048_SHA256 RSASSA-PKCS1 v1_5 con una chiave a 2048 bit e un digest SHA-256
rsa-sign-pkcs1-3072-sha256 RSA_SIGN_PKCS1_3072_SHA256 RSASSA-PKCS1 v1_5 con una chiave a 3072 bit e un digest SHA-256
rsa-sign-pkcs1-4096-sha256 RSA_SIGN_PKCS1_4096_SHA256 RSASSA-PKCS1 v1_5 con una chiave a 4096 bit e un digest SHA-256
rsa-sign-pkcs1-4096-sha512 RSA_SIGN_PKCS1_4096_SHA512 RSASSA-PKCS1 v1_5 con una chiave a 4096 bit e un digest SHA-512
rsa-sign-raw-pkcs1-2048 RSA_SIGN_RAW_PKCS1_2048 Firma RSASSA-PKCS1-v1_5 senza codifica, con una chiave a 2048 bit
rsa-sign-raw-pkcs1-3072 RSA_SIGN_RAW_PKCS1_3072 Firma RSASSA-PKCS1-v1_5 senza codifica, con una chiave a 3072 bit
rsa-sign-raw-pkcs1-4096 RSA_SIGN_RAW_PKCS1_4096 Firma RSASSA-PKCS1-v1_5 senza codifica, con una chiave a 4096 bit

Per lo schema di firma probabilistica (PSS), la lunghezza del sale utilizzato è uguale alla lunghezza dell'algoritmo di digest. Ad esempio, RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256 utilizzerà PSS con una lunghezza del sale di 256 bit. Inoltre, per PSS, la funzione di generazione della maschera (MGF1) utilizza anche l'algoritmo digest specificato nel nome dell'algoritmo. Ad esempio, se utilizzi RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256, invierai un hash SHA-256 dei dati da firmare e Cloud KMS utilizzerà internamente SHA-256 come algoritmo di hashing per MGF1 durante il calcolo della firma.

Algoritmi di firma PQC

Gli algoritmi di firma della crittografia post-quantistica (PQC) iniziano con il prefisso PQ_SIGN_. La seguente tabella elenca gli algoritmi PQC che Cloud KMS può utilizzare per le chiavi con scopo ASYMMETRIC_SIGN. Gli algoritmi puri prendono come input dati non elaborati, mentre gli algoritmi di pre-hashing accettano un hash dei dati.

Algoritmo (SDK) Algoritmo (API) Variante Descrizione
pq-sign-ml-dsa-65 PQ_SIGN_ML_DSA_65 Pure Algoritmo di firma digitale basato su reticolo modulare.
pq-sign-slh-dsa-sha2-128s PQ_SIGN_SLH_DSA_SHA2_128S Pure Algoritmo di firma digitale basato su hash e senza stato.
pq-sign-hash-slh-dsa-sha2-128s-sha256 PQ_SIGN_HASH_SLH_DSA_SHA2_128S_SHA256 Pre-hash Algoritmo di firma digitale basato su hash e senza stato.

Algoritmi di crittografia asimmetrica

Lo scopo della chiave ASYMMETRIC_DECRYPT consente la crittografia RSA. Il formato di un algoritmo ASYMMETRIC_DECRYPT è

RSA_DECRYPT_PADDING_ALGORITHM_MODULUS_BIT_LENGTH_DIGEST_ALGORITHM

dove

  • PADDING_ALGORITHM è l'algoritmo di padding
  • MODULUS_BIT_LENGTH è la lunghezza in bit della chiave
  • DIGEST_ALGORITHM è l'algoritmo di riepilogo

La crittografia asimmetrica che utilizza algoritmi RSA è suscettibile al calcolo quantistico, inclusi gli attacchi "harvest now, decrypt later" (HNDL). In un attacco HNDL, un malintenzionato intercetta un testo cifrato che non può decriptare e lo memorizza nella speranza di poterlo decriptare in futuro utilizzando il quantum computing. Se trasmetti dati che devono rimanere riservati a lungo termine nonostante i progressi nel quantum computing, scegli invece un algoritmo di incapsulamento delle chiavi.

La tabella seguente elenca i possibili algoritmi per le chiavi RSA con scopo ASYMMETRIC_DECRYPT. Utilizza i nomi degli algoritmi in minuscolo con il comando gcloud e quelli in maiuscolo con l'API Cloud Key Management Service.

Algoritmo (SDK) Algoritmo (API) Descrizione
rsa-decrypt-oaep-2048-sha1 RSA_DECRYPT_OAEP_2048_SHA1 Chiave RSAES-OAEP a 2048 bit con un digest SHA-1
rsa-decrypt-oaep-2048-sha256 RSA_DECRYPT_OAEP_2048_SHA256 Chiave RSAES-OAEP a 2048 bit con un digest SHA-256
rsa-decrypt-oaep-3072-sha1 RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA1 Chiave RSAES-OAEP a 3072 bit con un digest SHA-1
rsa-decrypt-oaep-3072-sha256(consigliato)> RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA256 Chiave RSAES-OAEP a 3072 bit con un digest SHA-256
rsa-decrypt-oaep-4096-sha1 RSA_DECRYPT_OAEP_4096_SHA1 Chiave RSAES-OAEP a 4096 bit con un digest SHA-1
rsa-decrypt-oaep-4096-sha256 RSA_DECRYPT_OAEP_4096_SHA256 Chiave RSAES-OAEP a 4096 bit con un digest SHA-256
rsa-decrypt-oaep-4096-sha512 RSA_DECRYPT_OAEP_4096_SHA512 Chiave RSAES-OAEP a 4096 bit con un digest SHA-512

Tutti questi algoritmi utilizzano Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) con la funzione di generazione della maschera MGF1. MGF1 richiede un algoritmo di digest. In Cloud KMS, la funzione di digest da utilizzare con MGF1 è specificata come parte del nome dell'algoritmo della chiave. Ad esempio, se utilizzi l'algoritmo RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA256, devi utilizzare SHA-256 con MGF1 durante la crittografia dei dati.

Algoritmi di incapsulamento chiave

Lo scopo della chiave KEY_ENCAPSULATION viene utilizzato per stabilire segreti condivisi utilizzando meccanismi di incapsulamento delle chiavi.

La tabella seguente elenca i possibili algoritmi per le chiavi con scopo KEY_ENCAPSULATION. Tutti questi algoritmi sono progettati per essere sicuri per la tecnologia post-quantistica. Utilizza i nomi degli algoritmi in minuscolo con il comando gcloud e quelli in maiuscolo con l'API Cloud Key Management Service.

Algoritmo (SDK) Algoritmo (API) Descrizione
ml-kem-768 ML_KEM_768 Meccanismo di incapsulamento delle chiavi basato su reticoli di moduli con set di parametri ML-KEM-768 (FIPS 203)
ml-kem-1024 ML_KEM_1024 Meccanismo di incapsulamento delle chiavi basato su reticoli di moduli con set di parametri ML-KEM-1024 (FIPS 203)
kem-xwing KEM_XWING KEM ibrido X-Wing che combina ML-KEM-768 con X25519

Algoritmi di firma MAC

Lo scopo della chiave MAC consente la firma MAC simmetrica. Le chiavi con scopo MAC supportano solo la firma HMAC.

Algoritmi di firma HMAC

Il formato di un algoritmo di firma HMAC è

HMAC_HASH_ALGORITHM

dove

  • HASH_ALGORITHM è l'algoritmo di hashing

La maggior parte degli algoritmi simmetrici è generalmente considerata sicura per il quantum computing. Tuttavia, l'algoritmo HMAC-SHA1 non è sicuro per il quantum computing. Se vuoi che le tue firme simmetriche rimangano affidabili a lungo termine nonostante gli sviluppi nel campo del quantum computing, scegli una chiave HMAC con una dimensione del digest maggiore.

La tabella seguente elenca gli algoritmi HMAC disponibili per le chiavi con scopo MAC. Utilizza i nomi degli algoritmi in minuscolo con il comando gcloud e quelli in maiuscolo con l'API Cloud Key Management Service.

Algoritmo (SDK) Algoritmo (API) Descrizione
hmac-sha1 HMAC_SHA1 HMAC con un digest SHA-1
hmac-sha224 HMAC_SHA224 HMAC con un digest SHA-224
hmac-sha256(consigliato) HMAC_SHA256 HMAC con un digest SHA-256
hmac-sha384 HMAC_SHA384 HMAC con un digest SHA-384
hmac-sha512 HMAC_SHA512 HMAC con un digest SHA-512

Suggerimenti degli algoritmi

Per la firma digitale, ti consigliamo di utilizzare algoritmi di firma con curva ellittica. EC_SIGN_P256_SHA256 è l'algoritmo a curva ellittica consigliato. Se utilizzi algoritmi di firma RSA, l'algoritmo di firma RSA consigliato è RSA_SIGN_PSS_3072_SHA256.

Per la crittografia asimmetrica, RSA_DECRYPT_OAEP_3072_SHA256 è l'algoritmo consigliato.

Per la firma MAC, HMAC_SHA256 è l'algoritmo consigliato.

Per l'incapsulamento delle chiavi, ti consigliamo di utilizzare KEM_XWING, un algoritmo ibrido che può fornire una difesa a più livelli contro avversari classici e potenziali quantistici.

Per l'elenco dei valori dell'algoritmo supportati da utilizzare con gcloud CLI, consulta --default-algorithm.

Livelli di protezione

Il livello di protezione indica il modo in cui vengono eseguite le operazioni crittografiche. Dopo aver creato una chiave, non puoi modificare il livello di protezione.

Livello di protezione Descrizione
SOFTWARE Le operazioni di crittografia vengono eseguite nel software.
HSM Le operazioni di crittografia vengono eseguite in un HSM.
HSM_SINGLE_TENANT Le operazioni di crittografia vengono eseguite in un 
               : cluster of HSM partitions, exclusively created for a
               : single-tenant Cloud HSM instance.

EXTERNAL | Le operazioni di crittografia vengono eseguite utilizzando una chiave archiviata : in un gestore di chiavi esterno connesso a : Google Cloud tramite internet. Limitato a simmetrico : crittografia e firma asimmetrica. EXTERNAL_VPC | Le operazioni di crittografia vengono eseguite utilizzando una chiave archiviata : in un gestore di chiavi esterno connesso a Google Cloud tramite : Virtual Private Cloud (VPC). Limitato alla crittografia simmetrica e alla firma asimmetrica.

Tutti gli scopi della chiave sono supportati per le chiavi con livello di protezione SOFTWARE o HSM.