Apache Ignite透明数据加密(TDE)技术解析

Apache Ignite透明数据加密(TDE)技术解析

ignite Apache Ignite 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ignite16/ignite

概述

透明数据加密(Transparent Data Encryption, TDE)是Apache Ignite提供的一项重要安全特性，它允许用户在数据持久化存储时自动进行加密处理。这项技术特别适用于需要满足数据安全合规性要求的应用场景。

当启用Ignite的持久化存储功能时，TDE可以按缓存/表级别进行配置。启用后，以下数据将被自动加密：

• 磁盘上的数据文件
• 预写日志(WAL)记录

工作原理

Ignite的TDE实现采用了双层密钥体系：

1. 缓存加密密钥：每个启用了加密的缓存/表都会自动生成一个专用的加密密钥。这个密钥存储在系统缓存中，对用户不可见。
2. 主密钥(Master Key)：用于加密缓存加密密钥本身。当缓存加密密钥需要在节点间传输或持久化到磁盘时，都会使用主密钥进行加密保护。

这种设计既保证了数据安全，又保持了系统的灵活性。

加密算法

Ignite使用Java标准库提供的加密算法实现：

• WAL记录加密：采用"AES/CBC/PKCS5Padding"算法
• 数据页加密：采用"AES/CBC/NoPadding"算法

使用限制

在使用TDE前，需要注意以下限制：

1. 数据转换限制：

   • 不支持对已有缓存/表进行加密/解密转换

2. 快照操作限制：

   • 在执行快照操作期间，不允许进行加密配置变更
   • 不允许在快照操作期间修改主密钥或缓存组密钥

配置指南

1. 主密钥配置

所有服务节点必须配置相同的主密钥。以下是配置示例：

XML配置方式：

<bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
    <property name="encryptionSpi">
        <bean class="org.apache.ignite.spi.encryption.keystore.KeystoreEncryptionSpi">
            <property name="keyStorePath" value="ignite_keystore.jks"/>
            <property name="keyStorePassword" value="mypassw0rd"/>
            <property name="masterKeyName" value="ignite.master.key"/>
        </bean>
    </property>
</bean>

Java配置方式：

IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration();

KeystoreEncryptionSpi encSpi = new KeystoreEncryptionSpi();

encSpi.setKeyStorePath("ignite_keystore.jks");
encSpi.setKeyStorePassword("mypassw0rd".toCharArray());
encSpi.setMasterKeyName("ignite.master.key");

cfg.setEncryptionSpi(encSpi);

2. 缓存加密配置

配置主密钥后，可以按以下方式为缓存启用加密：

XML配置方式：

<cache>
    <property name="name" value="encrypted_cache"/>
    <property name="encryptionEnabled" value="true"/>
</cache>

Java配置方式：

CacheConfiguration<Long, String> ccfg = new CacheConfiguration<>("encrypted_cache");

ccfg.setEncryptionEnabled(true);

SQL方式：

CREATE TABLE encrypted(
  ID BIGINT,
  NAME VARCHAR(10),
  PRIMARY KEY (ID))
WITH "ENCRYPTED=true";

主密钥生成实践

可以使用Java的keytool工具生成主密钥：

keytool -genseckey \
  -alias ignite.master.key \
  -keystore ./ignite_keystore.jks \
  -storetype PKCS12 \
  -keyalg aes \
  -storepass mypassw0rd \
  -keysize 256

验证密钥库内容：

keytool \
  -storepass mypassw0rd \
  -storetype PKCS12 \
  -keystore ./ignite_keystore.jks \
  -list

最佳实践建议

1. 密钥管理：

   • 主密钥应定期轮换
   • 密钥文件应存储在安全位置
   • 密钥密码应使用强密码策略

2. 性能考量：

   • 加密操作会带来一定的性能开销，建议在测试环境评估影响
   • 对于高性能场景，考虑使用硬件加密加速

3. 灾备方案：

   • 主密钥文件应安全备份
   • 密钥丢失将导致数据无法恢复

通过合理配置和使用Apache Ignite的透明数据加密功能，可以显著提升敏感数据存储的安全性，满足各类合规性要求。

ignite Apache Ignite 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ignite16/ignite