AWS KMS 概念 - AWS Key Management Service

AWS KMS 概念

了解 AWS Key Management Service (AWS KMS) 中使用的基本术语和概念,以及它们如何协同工作以帮助保护您的数据。

AWS KMS keys

AWS KMS keys(KMS 密钥)是 AWS KMS 中的主要资源。您可以使用 KMS 密钥加密、解密和重新加密数据。它还可以生成数据密钥,您可以在 AWS KMS 之外使用这些密钥。通常,您将使用对称加密 KMS 密钥,但也可以创建和使用非对称 KMS 密钥来进行加密或签名,并创建和使用 HMAC KMS 密钥来生成和验证 HMAC 标签。

注意

AWS KMS 正将术语客户托管密钥 (CMK) 替换为 AWS KMS keyKMS 密钥。这一概念并未改变。为防止破坏性更改,AWS KMS 保留了此术语的一些变体。

AWS KMS key 是加密密钥的逻辑表示形式。KMS 密钥包含密钥 ID、密钥规范密钥用法、创建日期、描述和密钥状态等元数据。最重要的是,它包含对您使用该 KMS 密钥运行加密操作时将使用的密钥材料的引用。

您可以在 AWS KMS 中创建 KMS 密钥。对称 KMS 密钥和非对称 KMS 密钥的私有密钥永远不会让 AWS KMS 处于未加密状态。要使用或管理 KMS 密钥,您必须使用 AWS KMS。有关创建和管理 KMS 密钥的信息,请参阅 管理 密钥。有关使用 KMS 密钥的信息,请参阅 AWS Key Management Service API 参考

默认情况下,AWS KMS 为 KMS 密钥创建密钥材料。您无法提取、导出、查看或管理此密钥材料。唯一的例外是非对称密钥对的公有密钥,您可以将其导出以供 AWS 外部使用。此外,您无法删除此密钥材料;您必须删除 KMS 密钥。不过,您可以将自己的密钥材料导入 KMS 密钥中,或在与 AWS KMS 自定义密钥存储关联的 AWS CloudHSM 集群中为 KMS 密钥创建密钥材料。

AWS KMS 也支持多区域密钥,它允许您加密一个 AWS 区域 中的数据,并在另一个 AWS 区域 中解密该数据。

有关创建和管理 KMS 密钥的信息,请参阅 管理 密钥。有关使用 KMS 密钥的信息,请参阅 AWS Key Management Service API 参考

客户密钥和 AWS 密钥

您创建的 KMS 密钥是客户托管的密钥。使用 KMS 密钥加密服务资源的 AWS 服务 通常会为您创建密钥。AWS 服务 在您的 AWS 账户中创建的 KMS 密钥是 AWS 托管式密钥。AWS 服务 在服务账户中创建的 KMS 密钥是 AWS 拥有的密钥。

KMS 密钥的类型 可以查看 KMS 密钥元数据 可以管理 KMS 密钥 仅适用于我的 AWS 账户 自动轮换 定价
客户托管的密钥 可选。每年(大约 365 天)

月度费用(按小时计费)

每次使用费用

AWS 托管式密钥 必需。每年(大约 365 天)

没有月度费用

每次使用费用(一些 AWS 服务 会为您支付这笔费用)

AWS 拥有的密钥 变化 变化

与 AWS KMS 集成的 AWS 服务在其对 KMS 密钥的支持方面有所不同。默认情况下,一些 AWS 服务使用 AWS 拥有的密钥 或 AWS 托管式密钥 来加密您的数据。一些 AWS 服务支持客户托管式密钥。还有一些其他 AWS 服务支持所有类型的 KMS 密钥,从而使您能够轻松使用 AWS 拥有的密钥、实现 AWS 托管式密钥 的可见性或控制客户托管式密钥。有关 AWS 服务提供的加密选项的详细信息,请参阅服务的用户指南或开发人员指南中的静态加密 主题。

客户托管密钥

您创建的 KMS 密钥是客户托管式密钥。客户托管密钥是在您的 AWS 账户 中创建、拥有和管理的 KMS 密钥。您可以完全控制这些 KMS 密钥,包括建立和维护其密钥策略、IAM policy 和授权启用和禁用它们、轮换其加密材料添加标签创建别名(引用了 KMS 密钥)以及计划删除 KMS 密钥

客户托管密钥显示在 AWS KMS 的 AWS Management Console 的 Customer managed keys(客户托管密钥)页面上。要明确地标识客户托管密钥,请使用 DescribeKey 操作。对于客户托管密钥,DescribeKey 响应的 KeyManager 字段的值为 CUSTOMER

您可以在加密操作中使用客户托管密钥并在 AWS CloudTrail 日志中审核其使用情况。此外,许多与 AWS KMS 集成的 AWS 服务使您能够指定客户托管密钥以保护为您存储和管理的数据。

客户托管密钥会产生月费以及超过免费套餐使用量的费用。这些费用将计入您的账户的 AWS KMS 配额。有关详细信息,请参阅 AWS Key Management Service 定价配额

AWS 托管式密钥

AWS 托管式密钥是由与 AWS KMS 集成的 AWS 服务代表您在账户中创建、管理和使用的 KMS 密钥,从而保护您在服务中的资源。

某些 AWS 服务可让您选择 AWS 托管式密钥或客户托管的密钥,从而保护您在该服务中的资源。通常,除非您需要控制保护资源的加密密钥,否则 AWS 托管式密钥是不错的选择。您不必创建或维护密钥或密钥策略,并且永远不会产生 AWS 托管式密钥月度费用。

您有权查看账户中的 AWS 托管式密钥查看其密钥策略以及在 AWS CloudTrail 日志中审核其使用情况。但是,您无法更改 AWS 托管式密钥的任何属性、对它们进行轮换、更改其密钥策略或安排删除它们。此外,您无法在加密操作中直接使用 AWS 托管式密钥;创建它们的服务将代表您使用它们。

AWS 托管式密钥显示在 AWS KMS 的 AWS Management Console 的 AWS 托管式密钥 页面上。您也可以按别名标识大多数 AWS 托管式密钥,别名的格式为 aws/service-name,如 aws/redshift。要明确地标识 AWS 托管式密钥,请使用 DescribeKey 操作。对于 AWS 托管式密钥,DescribeKey 响应的 KeyManager 字段的值为 AWS

所有的 AWS 托管式密钥 均每年自动轮换一次。您不能更改此轮换计划。

注意

2022 年 5 月,AWS KMS 将 AWS 托管式密钥 的轮换时间表从每三年(约 1095 天)更改为每年(约 365 天)。

新的 AWS 托管式密钥 在创建一年后自动轮换,此后大约每年轮换一次。

现有的 AWS 托管式密钥 在他们最近一次轮换一年后自动轮换,此后每年轮换一次。

AWS 托管式密钥没有月度费用。您需为超出免费套餐的使用量付费,但某些 AWS 服务涵盖了这些费用。有关详细信息,请参阅服务的用户指南或开发人员指南中的静态加密主题。有关详细信息,请参阅 AWS Key Management Service 定价

AWS 托管式密钥 不会计入您的账户各个区域中 KMS 密钥数量的资源配额。但是,当代表您账户中的委托人使用这些 KMS 密钥时,它们将计入请求配额。有关详细信息,请参阅配额

AWS 拥有的密钥

AWS 拥有的密钥 是 AWS 服务拥有并管理以用于多个 AWS 账户 中的 KMS 密钥的集合。虽然 AWS 拥有的密钥 不在您的 AWS 账户 中,但 AWS 服务可以使用关联的 AWS 拥有的密钥 来保护您账户中的资源。

某些 AWS 服务可让您选择 AWS 拥有的密钥或客户托管的密钥。通常,除非您需要审核或控制保护资源的加密密钥,否则 AWS 拥有的密钥是不错的选择。AWS 拥有的密钥完全免费(没有月度费用或使用费用),它们不计入您账户的 AWS KMS 配额,而且简单易用。您不必创建或维护该密钥或其密钥策略。

AWS 拥有的密钥 的轮换因服务而异。有关特定 AWS 拥有的密钥 转换的信息,请参阅服务的用户指南或开发人员指南中的静态加密主题。

对称加密 KMS 密钥

创建 AWS KMS key后,默认情况下您将获得对称加密的 KMS 密钥。这是基本和最常用的 KMS 密钥类型。

在 AWS KMS 中,对称加密 KMS 密钥表示 256 位 AES-GCM 加密密钥,但在中国区域,它表示 128 位 SM4 加密密钥。对称密钥材料绝不会让 AWS KMS 处于未加密状态。要使用对称加密 KMS 密钥,您必须调用 AWS KMS。对称加密密钥用在对称加密中,加密和解密采用的是相同的密钥。除非任务明确要求使用非对称加密,否则对称加密 KMS 密钥(永远不会让 AWS KMS 处于未加密状态)是个不错的选择。

与 AWS KMS 集成的 AWS 服务仅使用对称加密 KMS 密钥加密您的数据。这些服务不支持使用非对称 KMS 密钥进行加密。要获取确定 KMS 密钥是对称还是非对称的帮助,请参阅 识别非对称 KMS 密钥

从技术上讲,对称密钥的密钥规范是 SYMMETRIC_DEFAULT,密钥用法是 ENCRYT_DECHLOT,加密算法是 SYMMETRIC_DEFAULT。有关详细信息,请参阅SYMMETRIC_DEFAULT 密钥规范

在 AWS KMS 中,可以使用对称加密 KMS 密钥加密、解密和重新加密数据,生成数据密钥和数据密钥对。您可以创建多区域对称加密 KMS 密钥,将自己的密钥材料导入对称加密 KMS 密钥中,并在自定义密钥存储中创建对称加密 KMS 密钥。有关您可以对不同类型 KMS 密钥执行的操作进行比较的表格,请参阅 密钥类型引用

非对称 KMS 密钥

您可以在 AWS KMS 中创建非对称 KMS 密钥。非对称 KMS 密钥表示数学上相关的公有密钥和私有密钥对。私有密钥永远不会让 AWS KMS 处于未加密状态。要使用私有密钥,必须调用 AWS KMS。您可以通过调用 AWS KMS API 操作在 AWS KMS 内使用公有密钥,也可以下载公有密钥并在 AWS KMS 外部使用该密钥。您也可以创建多区域非对称 KMS 密钥。

您可以创建非对称 KMS 密钥,表示用于公有密钥加密或签名和验证的 RSA 密钥对,或表示用于签名和验证的椭圆曲线密钥对。

有关创建和使用非对称 KMS 密钥的更多信息,请参阅 AWS KMS 中的非对称密钥

HMAC KMS 密钥

HMAC KMS 密钥表示长度不同的对称密钥,用于生成和验证 HMAC 散列消息认证码。HMAC 密钥的密钥材料绝不会让 AWS KMS 处于未加密状态。要使用 HMAC 密钥,请调用 GenerateMacVerifyMac API 操作。

您也可以创建多区域 HMAC KMS 密钥。

有关创建和使用 HMAC KMS 密钥的更多信息,请参阅 AWS KMS 中的 HMAC 密钥

数据密钥

数据密钥是可用于加密数据的对称密钥,包括大量数据和其他数据加密密钥。与无法下载的对称 KMS 密钥不同的是,数据密钥可以返回给您在 AWS KMS 外部使用。

当 AWS KMS 生成数据密钥时,它会返回供立即使用的明文数据密钥(可选)和可以随数据安全存储的数据密钥的加密副本。准备好解密数据时,首先要求 AWS KMS 解密已加密的数据密钥。

AWS KMS 会生成、加密和解密数据密钥。但是,AWS KMS 不会存储、管理或跟踪您的数据密钥,也不会使用数据密钥执行加密操作。您必须在 AWS KMS 之外使用和管理数据密钥。有关安全使用数据密钥的帮助,请参阅 AWS Encryption SDK

创建数据密钥

要创建数据密钥,请调用 GenerateDataKeyPair 操作。AWS KMS 生成数据密钥 然后,它会在您指定的对称加密 KMS 密钥下加密数据密钥的副本。此操作会返回数据密钥的明文副本以及由 KMS 密钥加密的数据密钥的副本。下图展示了此操作。


          生成数据密钥

AWS KMS 还支持 GenerateDataKeyWithoutPlaintext 操作,此操作仅返回加密的数据密钥。当您需要使用数据密钥时,请要求 AWS KMS 解密它。

使用数据密钥加密数据

AWS KMS 无法使用数据密钥来加密数据。但您可以在 AWS KMS 之外使用数据密钥,例如使用 OpenSSL 或 AWS Encryption SDK 等加密库。

在使用明文数据密钥加密数据后,请尽快从内存中将其删除。您可以安全地存储加密数据密钥及加密数据,以便其可根据需要用于解密数据。


          在 AWS KMS 之外加密用户数据

使用数据密钥解密数据

要解密数据,请将加密数据密钥传递至 Decrypt 操作。AWS KMS 使用您的 KMS 密钥解密数据密钥,然后再返回明文数据密钥。使用明文数据密钥解密数据,并尽快从内存中删除该明文数据密钥。

下图显示了如何使用 Decrypt 操作解密加密的数据密钥。


          解密数据密钥

数据密钥对

数据密钥对是由数学上相关的公有密钥和私有密钥组成的非对称数据密钥。它们设计用于 AWS KMS 外部的客户端加密和解密或签名和验证。

与 OpenSSL 等工具生成的数据密钥对不同,AWS KMS 会将每个数据密钥对中的私有密钥置于您指定的 AWS KMS 中的对称加密 KMS 密钥的保护之下。但是,AWS KMS 不会存储、管理或跟踪数据密钥对,也不会使用数据密钥对执行加密操作。您必须在 AWS KMS 之外使用和管理数据密钥对。

AWS KMS 支持以下类型的数据密钥对:

  • RSA 密钥对:RSA_2048、RSA_3072 和 RSA_4096

  • 椭圆曲线密钥对:ECC_NIST_P256、ECC_NIST_P384、ECC_NIST_P521 和 ECC_SECG_P256K1

  • SM 密钥对(仅限中国区域):SM2

选择何种数据密钥对通常取决于使用案例或法规要求。大多数证书需要 RSA 密钥。椭圆曲线密钥通常用于数字签名。ECC_SECG_P256K1 密钥通常用于加密数字货币。AWS KMS 建议您使用 ECC 密钥对进行签名,并将 RSA 用于加密或签名,但不能同时用于两者。然而,AWS KMS 无法对 AWS KMS 以外的数据密钥对使用强制实施任何限制。

创建数据密钥对

要创建数据密钥对,请调用 GenerateDataKeyPairGenerateDataKeyPairWithoutPlaintext 操作。指定要用于加密私有密钥的对称加密 KMS 密钥

GenerateDataKeyPair 返回一个明文公有密钥、一个明文私有密钥和一个加密的私有密钥。如果您即刻需要明文私有密钥,例如生成数字签名,则可使用此操作。

GenerateDataKeyPairWithoutPlaintext 返回一个明文公有密钥和一个加密的私有密钥,但不返回明文私有密钥。如果您并非即刻需要明文私有密钥,例如使用公有密钥进行加密,则可使用此操作。稍后,如果您需要明文私有密钥来解密数据,则可调用 Decrypt 操作。

下图显示了 GenerateDataKeyPair 操作。GenerateDataKeyWithoutPlaintext 操作省略了明文私有密钥。


          生成数据密钥对

使用数据密钥对加密数据

使用数据密钥对加密时,用该密钥对的公有密钥加密数据,然后用同一密钥对的私有密钥解密数据。通常,当多方需要加密数据,而只有持有私有密钥的一方才能解密该数据时,您可以使用数据密钥对。

持有公有密钥的多方使用该密钥加密数据,如下图所示。


          在 AWS KMS 外部使用数据密钥对的公有密钥加密用户数据

使用数据密钥对解密数据

要解密数据,请使用数据密钥对中的私有密钥。为使操作成功,公有密钥和私有密钥必须来自同一数据密钥对,并且必须使用相同的加密算法。

要对加密的私有密钥进行解密,请将其传递给 Decrypt 操作。使用明文私有密钥解密数据。然后尽快从内存中删除明文私有密钥。

下图显示了如何使用数据密钥对中的私有密钥解密密文。


          在 AWS KMS 外部使用数据密钥对中的私有密钥解密数据。

使用数据密钥对签署消息

要为消息生成加密签名,请使用数据密钥对中的私有密钥。持有公有密钥的任何人都可以使用该密钥来验证消息已使用私有密钥签名,并且自签名以后未曾更改。

如果加密私有密钥,请将加密的私有密钥传递给 Decrypt 操作。AWS KMS 使用 KMS 密钥对数据密钥进行解密,然后返回明文私有密钥。使用明文私有密钥生成签名。然后尽快从内存中删除明文私有密钥。

要签署消息,请使用加密哈希函数(如 OpenSSL 中的 dgst 命令)创建消息摘要。然后,将明文私有密钥传递给签名算法。结果是一个表示消息内容的签名。(您可能无需先创建摘要即可签署较短的消息。最大消息大小因您使用的签名工具而异。)

下图显示了如何使用数据密钥对中的私有密钥签署消息。


          在 AWS KMS 外部使用数据密钥对中的私有密钥生成加密签名。

使用数据密钥对验证签名

持有数据密钥对中公有密钥的任何人,都可以使用该密钥来验证使用私有密钥生成的签名。验证确认已授权用户使用指定的私有密钥和签名算法签署了消息,并且消息自签名以后未曾更改。

要使验证成功,验证签名的一方必须生成相同类型的摘要,使用相同的算法,并使用与用于签署消息的私有密钥相对应的公有密钥。

下图显示了如何使用数据密钥对中的公有密钥验证消息签名。


          在 AWS KMS 外部使用数据密钥对中的公有密钥验证加密签名。

Aliases

使用别名作为 KMS 密钥的友好名称。例如,您可以将 KMS 密钥引用为 test-key,而不是 1234abcd-12ab-34cd-56ef-1234567890ab。

别名可以更轻松地识别 AWS Management Console 中的 KMS 密钥。您可以使用别名在某些 AWS KMS 操作中识别 KMS 密钥,包括加密操作。在应用程序中,您可以使用单个别名引用每个 AWS 区域 中的不同 KMS 密钥。

您还可以根据 KMS 密钥的别名允许和拒绝访问 KMS 密钥,而无需编辑策略或管理授权。此功能是 AWS KMS 对基于属性的访问控制 (ABAC) 的支持的一部分。有关详细信息,请参阅AWS KMS 中的 ABAC

在 AWS KMS 中,别名是独立的资源,而不是 KMS 密钥的属性。因此,您可以添加、更改和删除别名,而不会影响关联的 KMS 密钥。

了解更多:

自定义密钥存储

自定义密钥存储是与您拥有和管理的 AWS CloudHSM 集群中的 FIPS 140-2 3 级硬件安全模块 (HSM) 关联的一种 AWS KMS 资源。

当您在自定义密钥存储中创建 AWS KMS 密钥(KMS 密钥)时,AWS KMS 将在关联的 AWS CloudHSM 集群中生成 256 位、持久且不可导出的高级加密标准 (AES) 对称密钥。此密钥材料绝不会让 HSM 处于未加密状态。在自定义密钥存储中使用 KMS 密钥时,会在集群中的 HSM 中执行加密操作。

有关更多信息,请参阅自定义密钥存储

加密操作

在 AWS KMS 中,加密操作 是使用 KMS 密钥保护数据的 API 操作。由于 KMS 密钥保留在 AWS KMS 中,因此,您必须调用 AWS KMS 才能在加密操作中使用 KMS 密钥。

要使用 KMS 密钥执行加密操作,请使用 AWS 开发工具包、AWS Command Line Interface (AWS CLI) 或 AWS Tools for PowerShell。无法在 AWS KMS 控制台中执行加密操作。有关使用多种编程语言调用加密操作的示例,请参阅使用 AWS KMS API 进行编程

下表列出了 AWS KMS 加密操作。它还显示操作中使用的 KMS 密钥的密钥类型和密钥使用要求。

运算 密钥类型 密钥用法
Decrypt 任何 ENCRYPT_DECRYPT
Encrypt 任何 ENCRYPT_DECRYPT
GenerateDataKey 对称 ENCRYPT_DECRYPT
GenerateDataKeyPair 对称 [1] ENCRYPT_DECRYPT
GenerateDataKeyPairWithoutPlaintext 对称 [1] ENCRYPT_DECRYPT
GenerateDataKeyWithoutPlaintext 对称 ENCRYPT_DECRYPT
GenerateMac HMAC GENERATE_VERIFY_MAC
GenerateRandom 不适用。此操作不使用 KMS 密钥。 不适用
ReEncrypt 任何 ENCRYPT_DECRYPT
Sign 非对称 SIGN_VERIFY
验证 非对称 SIGN_VERIFY
VerifyMac HMAC GENERATE_VERIFY_MAC

[1] GenerateDataKeyPairGenerateDataKeyPairWithoutPlaintext 生成受对称加密 KMS 密钥保护的非对称数据密钥对。

有关加密操作的权限的信息,请参阅 AWS KMS 权限

为了使 AWS KMS 对所有用户具有响应性和较强的功能,AWS KMS 为每秒可以调用的加密操作数设置了配额。有关详细信息,请参阅加密操作的共享配额

密钥标识符 (KeyId)

密钥标识符用作 KMS 密钥的名称。它们可帮助您在控制台中识别 KMS 密钥。您可以使用它们来指示要在 AWS KMS API 操作、密钥策略、IAM policy 和授权中使用的 KMS 密钥。密钥标识符值跟与 KMS 密钥关联的密钥材料完全无关。

AWS KMS 定义了多个密钥标识符。创建 KMS 密钥时,AWS KMS 生成密钥 ARN 和密钥 ID,这些是 KMS 密钥的属性。创建别名时,AWS KMS 会根据您定义的别名生成别名 ARN。您可以在 AWS Management Console 和 AWS KMS API 中查看密钥及别名标识符。

在 AWS KMS 控制台中,您可以按密钥 ARN、密钥 ID 或别名名称查看和筛选 KMS 密钥,并可按密钥 ID 和别名排序。有关在控制台中查找密钥标识符的帮助,请参阅查找密钥 ID 和密钥 ARN

在 AWS KMS API 中,用于标识 KMS 密钥的参数名为 KeyId 或其变体(例如 TargetKeyIdDestinationKeyId)。但是,这些参数的值不限于密钥 ID。一些参数可以使用任意有效的密钥标识符。有关每个参数值的信息,请参阅 AWS Key Management Service API 参考中的参数描述。

注意

使用 AWS KMS API 时,请谨慎使用密钥标识符。不同的 API 需要不同的密钥标识符。通常,请在您的任务中使用最完整实用的密钥标识符。

AWS KMS 支持以下密钥标识符。

密钥 ARN

密钥 ARN 是 KMS 密钥的 Amazon Resource Name (ARN)。它是 KMS 密钥唯一的完全限定标识符。密钥 ARN 包括 AWS 账户、区域和密钥 ID。有关查找 KMS 密钥的密钥 ARN 的帮助,请参阅 查找密钥 ID 和密钥 ARN

密钥 ARN 的格式如下:

arn:<partition>:kms:<region>:<account-id>:key/<key-id>

以下是单区域 KMS 密钥的示例密钥 ARN。

arn:aws:kms:us-west-2:111122223333:key/1234abcd-12ab-34cd-56ef-1234567890ab

多区域密钥的密钥 ARN 的 key-id 元素以 mrk- 前缀开头。以下是多区域密钥的示例密钥 ARN。

arn:aws:kms:us-west-2:111122223333:key/mrk-1234abcd12ab34cd56ef1234567890ab
密钥 ID

密钥 ID 唯一地标识账户和区域中的 KMS 密钥。有关查找 KMS 密钥的密钥 ID 的帮助,请参阅 查找密钥 ID 和密钥 ARN

以下是单区域 KMS 密钥的示例密钥 ID。

1234abcd-12ab-34cd-56ef-1234567890ab

多区域密钥的密钥 ID 以 mrk- 前缀开头。以下是多区域密钥的示例密钥 ID。

mrk-1234abcd12ab34cd56ef1234567890ab
别名 ARN

别名 ARN 是 AWS KMS 别名的 Amazon Resource Name (ARN)。它是别名及所表示 KMS 密钥的唯一的完全限定标识符。别名 ARN 包括 AWS 账户、区域和别名。

在任何给定时间,一个别名 ARN 标识一个特定的 KMS 密钥。但是,由于您可以更改与别名关联的 KMS 密钥,别名 ARN 在不同时间可以标识不同的 KMS 密钥。有关查找 KMS 密钥的别名 ARN 的帮助,请参阅 查找别名和别名 ARN

别名 ARN 的格式如下:

arn:<partition>:kms:<region>:<account-id>:alias/<alias-name>

以下是虚构的 ExampleAlias 的别名 ARN。

arn:aws:kms:us-west-2:111122223333:alias/ExampleAlias
别名

别名是最多 256 个字符的字符串。它唯一地标识某个账户和区域内关联的一个 KMS 密钥。在 AWS KMS API 中,别名始终以 alias/ 开头。有关查找 KMS 密钥的别名的帮助,请参阅 查找别名和别名 ARN

别名的格式如下:

alias/<alias-name>

例如:

alias/ExampleAlias

别名的 aws/ 前缀保留用于 AWS 托管式密钥。您无法使用此前缀创建别名。例如,Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 的 AWS 托管式密钥 的别名如下。

alias/aws/s3

密钥材料

密钥材料是加密算法中使用的位串。秘密密钥材料必须保密,以保护使用它的加密操作。公有密钥材料旨在用于共享。

每个 KMS 密钥的元数据中都包含对其密钥材料的引用。对称加密 KMS 密钥的密钥材料源可能会有所不同。您可以使用 AWS KMS 生成的密钥材料、在自定义密钥存储的 AWS CloudHSM 集群中生成的密钥材料,或者导入自己的密钥材料。如果您将 AWS KMS 密钥材料用于对称加密 KMS 密钥,您可以启用您的密钥材料自动轮换

默认情况下,每个 KMS 密钥都具有唯一的密钥材料。但是,您可以使用相同的密钥材料创建一组多区域密钥

密钥材料源

密钥材料源是标识 KMS 密钥中密钥材料的来源的 KMS 密钥属性。您在创建 KMS 密钥时选择密钥材料源,并且无法更改。要查找 KMS 密钥的密钥材料来源,请使用 DescribeKey 操作,或参阅 AWS KMS 控制台中 KMS 密钥的详细信息页面的 Cryptographic configuration(加密配置)选项卡上的 Origin(来源)值。有关帮助信息,请参阅查看密钥

非对称 KMS 密钥和 HMAC KMS 密钥的密钥来源始终是 AWS_KMS,这表明是 AWS KMS 生成了它。

对称加密 KMS 密钥可以具有以下密钥材料源值之一。

AWS_KMS

AWS KMS 在 AWS KMS 中创建和管理 KMS 密钥的密钥材料。这是大多数 KMS 密钥的默认值和推荐值。

有关使用来自 AWS KMS 的密钥材料创建密钥的帮助,请参阅创建密钥

EXTERNAL

KMS 密钥具有已导入的密钥材料。当您使用 External 密钥材料源创建 KMS 密钥时,KMS 密钥没有密钥材料。稍后,您可以将密钥材料导入 KMS 密钥。使用导入的密钥材料时,您需要保护和管理 AWS KMS 外部的密钥材料,包括在密钥材料过期时进行替换。有关详细信息,请参阅关于导入的密钥材料

有关为导入的密钥材料创建 KMS 密钥的帮助,请参阅 步骤 1:创建不带密钥材料的 KMS 密钥

AWS_CLOUDHSM

AWS KMS 在与您的自定义密钥存储关联的 AWS CloudHSM 集群中为 KMS 密钥创建密钥材料。

有关在自定义密钥存储中创建 KMS 密钥的帮助,请参阅 在自定义密钥存储中创建 KMS 密钥

密钥规范

密钥规范 是一种属性,用于表示密钥的加密配置。密钥规范的含义因密钥类型而异。

  • AWS KMS 密钥密钥规范将确定 KMS 密钥是对称密钥还是非对称密钥。它还可确定其密钥材料类型,以及它支持的加密算法。密钥规范在创建 KMS 密钥时选择,并且无法更改。

    注意

    KMS 密钥的 KeySpec 被称为 CustomerMasterKeySpecCreateKey 操作的 CustomerMasterKeySpec 参数已弃用。请改用 KeySpec 参数,它的工作方式相同。为了防止破坏性的更改,CreateKeyDescribeKey 操作的响应现在包括具有相同值的 KeySpecCustomerMasterKeySpec 成员。

    有关密钥规范的列表以及选择密钥规范的帮助信息,请参阅选择密钥规范。要查找 KMS 密钥的密钥规范,请使用 DescribeKey 操作,或参阅 AWS KMS 控制台中 KMS 密钥的详细信息页面上的 Cryptographic configuration(加密配置)选项卡。有关帮助信息,请参阅查看密钥

    要对委托人在创建 KMS 密钥时可使用的密钥规范做出限制,请使用 kms:KeySpec 条件键。您还可以使用 kms:KeySpec 条件键,以允许主体根据特定密钥规范仅对 KMS 密钥调用 AWS KMS 操作。例如,您可以拒绝删除具有 RSA_4096 密钥规范的 KMS 密钥的计划权限。

  • 数据密钥 (GenerateDataKey) — 密钥规范用于确定 AES 数据密钥的长度。

  • 数据密钥对 (GenerateDataKeyPair) — 密钥对规范用于确定数据密钥对中密钥材料的类型。

密钥用法

密钥用法是一种属性,用于确定 KMS 密钥是用于加密和解密(ENCRYPT_DECRYPT)、签名和验证(SIGN_VERIFY),还是生成和验证 MAC(GENERATE_VERIFY_MAC)。每个 KMS 密钥都只能有一个用法。将 KMS 密钥用于多种操作类型,会使两种操作的产物更容易受到攻击。

有关选择 KMS 密钥的密钥用法的帮助,请参阅 选择密钥用法。要查找 KMS 密钥的密钥用法,请使用 DescribeKey 操作,或选择 AWS KMS 控制台中 KMS 密钥的详细信息页面上的 Cryptographic configuration(加密配置)选项卡。有关帮助信息,请参阅查看密钥

信封加密

在您加密数据后,数据将受到保护,但您必须保护加密密钥。一种策略是对其进行加密。信封加密 是一种加密方法,它使用数据密钥对明文数据进行加密,然后使用其他密钥对数据密钥进行加密。

您甚至可以使用其他加密密钥对数据加密密钥进行加密,并且在另一个加密密钥下加密该加密密钥。但是,最后,一个密钥必须以明文形式保留,以便您可以解密密钥和数据。此顶级明文密钥加密密钥称为根密钥


        信封加密

AWS KMS 可通过安全地存储和管理加密密钥来帮助您保护它们。存储在 AWS KMS 中的根密钥(称为 AWS KMS keys)绝不会让 AWS KMS 经 FIPS 验证的硬件安全模块处于不加密状态。要使用 KMS 密钥,您必须调用 AWS KMS。


        使用多个密钥加密密钥的信封加密

信封加密可提供以下多种优势:

  • 保护数据密钥

    加密数据密钥时,您无需担心存储加密数据密钥,因为数据密钥本身就受到加密的保护。您可以安全地将加密数据与加密数据密钥一起存储。

  • 使用多个密钥加密相同的数据

    加密操作可能非常耗时,特别是要加密的数据是大型对象时。您可以只重新加密保护原始数据的数据密钥,而无需使用不同的密钥多次重新加密原始数据。

  • 结合多种算法的优势

    通常,与公有密钥算法相比,对称密钥算法速度更快,生成的密文更小。但公有密钥算法可提供固有的角色分离和更轻松的密钥管理。信封加密让您可以每种策略的优势结合起来。

加密上下文

所有使用对称加密 KMS 密钥的 AWS KMS 加密操作都接受加密上下文,它是一组包含有关数据的额外上下文信息的可选键/值对。AWS KMS 将加密上下文用作附加身份验证数据(AAD)以支持身份验证加密

在加密请求中包含加密上下文时,它以加密方式绑定到密文,这样就需要相同的加密上下文来解密(或解密并重新加密)数据。如果解密请求中提供的加密上下文不是区分大小写的完全匹配,解密请求将失败。只有加密上下文中键/值对的顺序可以改变。

注意

您不能在使用非对称 KMS 密钥HMAC KMS 密钥的加密操作中指定加密上下文。非对称算法和 MAC 算法不支持加密上下文。

加密上下文不是密钥,且没有加密。它以明文显示在 AWS CloudTrail 日志中,以便您可以使用它来标识和分类加密操作。您的加密上下文不应包含敏感信息。我们建议您的加密上下文描述正在加密或解密的数据。例如,在加密文件时,您可以将文件路径的一部分用作加密上下文。

"encryptionContext": { "department": "10103.0" }

例如,当加密使用 Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) CreateSnapshot 操作创建的卷和快照时,Amazon EBS 使用卷 ID 作为加密上下文值。

"encryptionContext": { "aws:ebs:id": "vol-abcde12345abc1234" }

您还可以使用加密上下文来细化或限制对您账户中 AWS KMS keys 的访问。您可以使用加密上下文作为授权中的约束,以及作为策略语句中的条件

要了解如何使用加密上下文来保护加密数据的完整性,请参阅 安全博客上的博文 AWS Key Management ServiceHow to Protect the Integrity of Your Encrypted Data by Using and EncryptionContextAWS。

有关加密上下文的更多信息。

AWS KMS 对加密上下文密钥和值强制执行以下规则。

  • 加密上下文对中的键和值必须是简单的文本字符串。如果您使用其他类型(例如整数或浮点),则 AWS KMS 会将它解释为字符串。

  • 加密上下文中的密钥和值可以包括 Unicode 字符。如果加密上下文包含密钥策略或 IAM policy 中不允许的字符,则您将无法在策略条件密钥中指定加密上下文,例如 kms:EncryptionContext:context-keykms:EncryptionContextKeys。有关密钥策略文档规则的详细信息,请参阅 密钥策略格式。有关 IAM policy 档规则的详细信息,请参阅《IAM 用户指南》中的 IAM 名称要求

加密上下文主要用于验证完整性和真实性。但是,您也可以使用加密上下文来控制对密钥策略和 IAM policy 中对称加密 AWS KMS keys 的访问。

kms:EncryptionContext:kms:EncryptionContextKeys 条件键仅在请求包括特定加密上下文密钥或键值对时允许(或拒绝)权限。

例如,以下密钥策略语句允许 RoleForExampleApp 角色在 Decrypt 操作中使用 KMS 密钥。它使用 kms:EncryptionContext:context-key 条件键以仅在请求中的加密上下文包含 AppName:ExampleApp 加密上下文对时允许此权限。

{ "Effect": "Allow", "Principal": { "AWS": "arn:aws:iam::111122223333:role/RoleForExampleApp" }, "Action": "kms:Decrypt", "Resource": "*", "Condition": { "StringEquals": { "kms:EncryptionContext:AppName": "ExampleApp" } } }

有关这些加密上下文条件键的更多信息,请参阅 AWS KMS 的条件键

当您创建授权时,您可以包含授权约束,为授予权限建立条件。AWS KMS 支持两个授权约束 EncryptionContextEqualsEncryptionContextSubset,这两个约束都涉及加密操作的请求中的加密上下文。在使用这些授权约束时,授权中的权限仅在加密操作请求中的加密上下文满足授权约束的要求时有效。

例如,您可以将 EncryptionContextEquals 授权约束添加到允许 GenerateDataKey 操作的授权中。使用此约束时,授权仅在请求中的加密上下文与授权约束中的加密上下文大小写完全匹配时,允许操作。

$ aws kms create-grant \ --key-id 1234abcd-12ab-34cd-56ef-1234567890ab \ --grantee-principal arn:aws:iam::111122223333:user/exampleUser \ --retiring-principal arn:aws:iam::111122223333:role/adminRole \ --operations GenerateDataKey \ --constraints EncryptionContextEquals={Purpose=Test}

来自被授予者委托人的以下请求将满足 EncryptionContextEquals 约束。

$ aws kms generate-data-key \ --key-id 1234abcd-12ab-34cd-56ef-1234567890ab \ --key-spec AES_256 \ --encryption-context Purpose=Test

有关授权约束的详细信息,请参阅 使用授权约束。有关授权的详细信息,请参阅 AWS KMS 中的授权

AWS KMS 使用 AWS CloudTrail 记录加密上下文,以便您可以确定访问了哪些 KMS 密钥和数据。日志条目会准确显示哪些 KMS 密钥被用来加密或解密了由日志条目中的加密上下文引用的特定数据。

重要

由于加密上下文会被记录,它不得包含敏感信息。

为了简化在调用 DecryptReEncrypt 操作时任何加密上下文的使用,可以将加密上下文与加密数据存储在一起。我们建议您仅存储足够的加密上下文,以帮助您在需要用于加密或解密时创建完整的加密上下文。

例如,如果加密上下文是文件的完全限定路径,仅将该路径部分与加密文件内容存储在一起。然后,当您需要完整的加密上下文时,可以从存储的片段重建它。如果有人擅自改动文件,例如重命名或将其移动到其他位置,加密上下文值更改,解密请求将失败。

密钥策略

在创建 KMS 密钥时,您可以确定可以使用和管理该 KMS 密钥的人员。这些权限包含在名为密钥策略的文档中。您可以使用密钥策略随时为客户托管密钥添加、删除或更改权限。但是,您无法编辑 AWS 托管式密钥 的密钥策略。有关更多信息,请参阅AWS KMS 中的密钥策略

Grant

授权是一种策略分析工具,允许 AWS 委托人将 AWS KMS keys 用于加密操作中。它还可以让他们查看 KMS 密钥 (DescribeKey) 以及创建和管理授权。在授权访问 KMS 密钥时,会将授权与密钥策略IAM policy 一起考虑。授权通常用于临时权限,因为您可以在不更改密钥策略或 IAM policy 的情况下创建授权、使用其权限并将其删除。由于授权可能非常具体,并且易于创建和撤销,因此它们通常用于提供临时权限或更精细的权限。

有关授权(包括授权术语)的详细信息,请参阅 AWS KMS 中的授权

审核 KMS 密钥用法

您可以使用 AWS CloudTrail 审核密钥使用情况。CloudTrail 创建日志文件,其中包含账户的 AWS API 调用和相关事件历史记录。这些日志文件包含通过 AWS 管理控制台、AWS 软件开发工具包和命令行工具发出的所有 AWS KMS API 请求。日志文件还包含 AWS 服务代表您向 AWS KMS 发出的请求。您可以使用这些日志文件来查找重要信息,包括使用 KMS 密钥的时间、所请求的操作、请求者的身份以及源 IP 地址。有关更多信息,请参阅 使用 AWS CloudTrail 进行日志记录AWS CloudTrail 用户指南

密钥管理基础设施

加密术的常见做法是使用公开可用且经过同行评审的算法进行加密和解密,例如使用 AES (高级加密标准) 和私有密钥。加密术的主要问题之一是很难保持密钥的私密性。这通常是密钥管理基础设施 (KMI) 的工作。AWS KMS 可为您操作密钥基础设施。AWS KMS 会创建并安全地存储称为 AWS KMS keys 的根密钥。有关 AWS KMS 如何操作的更多信息,请参阅 AWS Key Management Service 加密详细信息