Apache Ignite缓存加密密钥轮换机制详解-优快云博客

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Apache Ignite缓存加密密钥轮换机制详解

ignite Apache Ignite 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ignite15/ignite

概述

在现代分布式系统中，数据安全是至关重要的考虑因素。Apache Ignite作为一个高性能的内存计算平台，提供了透明的数据加密(TDE)功能来保护敏感数据。本文将深入探讨Ignite 2.10版本引入的缓存加密密钥轮换机制，这是数据安全策略中的关键组成部分。

为什么需要密钥轮换

加密密钥轮换是安全最佳实践中的核心要求，主要出于以下原因：

安全合规性：许多行业标准(如PCI DSS)要求定期更换加密密钥
降低风险：当密钥可能泄露时，及时更换可减少数据暴露风险
密钥生命周期管理：加密密钥通常有有效期限制

密钥轮换工作原理

Ignite的密钥轮换过程分为两个关键阶段：

第一阶段：密钥轮换

为指定缓存组生成新加密密钥
新密钥会传播到集群中的所有服务节点
从此刻起，新写入的数据将使用新密钥加密
在此阶段禁止新节点加入集群

第二阶段：数据重加密

后台进程将现有数据重新加密为新密钥
这是一个渐进式过程，不影响系统可用性
旧密钥仍保留用于读取尚未重加密的数据
每个密钥都有唯一标识符(从0开始递增)

重要提示：只有在完成前一次完整的密钥轮换(两个阶段)后，才能启动新的轮换操作。

密钥轮换实施方式

Ignite提供了多种方式来管理密钥轮换：

1. 命令行工具

使用control.sh|bat脚本可以方便地管理密钥轮换：

# 查看缓存组当前密钥ID
control.sh --encryption cache_key_ids myCacheGroup

# 启动密钥轮换
control.sh --encryption change_cache_key myCacheGroup

2. JMX接口

通过EncryptionMXBean可以编程方式管理密钥轮换：

| 方法 | 描述 | |------|------| | changeCacheGroupKey(String cacheOrGrpName) | 启动指定缓存组的密钥轮换 |

3. 编程接口

Java开发者可以直接在代码中控制密钥轮换：

Ignite ignite = Ignition.start();

// 获取加密管理器
EncryptionManager encMgr = ignite.encryption();

// 启动myCacheGroup的密钥轮换
encMgr.changeCacheGroupKey("myCacheGroup");

重加密过程管理

重加密大量数据可能影响系统性能，Ignite提供了精细的控制机制：

性能调优参数

在DatastorageConfiguration.EncryptionConfiguration中可配置：

| 参数 | 默认值 | 描述 | |------|--------|------| | reencryptionRateLimit | 0(无限制) | 重加密速率限制(MB/秒) | | reencryptionBatchSize | 100 | 检查点锁下扫描的页面数 |

XML配置示例：

<bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
    <property name="dataStorageConfiguration">
        <bean class="org.apache.ignite.configuration.DataStorageConfiguration">
            <property name="encryptionConfiguration">
                <bean class="org.apache.ignite.configuration.EncryptionConfiguration">
                    <property name="reencryptionRateLimit" value="5"/>
                    <property name="reencryptionBatchSize" value="50"/>
                </bean>
            </property>
        </bean>
    </property>
</bean>

运行时控制

通过命令行工具可以动态管理重加密过程：

# 查看重加密状态
control.sh --encryption reencryption_status myCacheGroup

# 暂停重加密
control.sh --encryption suspend_reencryption myCacheGroup

# 恢复重加密
control.sh --encryption resume_reencryption myCacheGroup

# 设置重加密速率限制为2.5MB/s
control.sh --encryption reencryption_rate_limit 2.5