30、AWS 身份联合与加密实践指南

AWS 身份联合与加密实践指南

在大型企业中，员工入职时通常会在公司首选的系统（如 Active Directory）中注册企业账户，并且公司要求员工对这些账户采取严格的安全措施。然而，当企业使用 AWS 时，需要为每个团队维护单独的 AWS 账户，这就导致企业要管理多套身份信息，增加了管理的复杂性，也给员工身份的入职、维护和终止带来了困难。

为了解决这个问题，安全专家推荐使用联合身份。联合身份是一种可移植的身份，允许用户在多个系统中进行身份验证，而无需多次证明自己的身份。下面将详细介绍如何使用 JumpCloud 和 AWS Identity and Access Management (IAM) 实现基于 SAML 的联合身份管理，以及如何使用 AWS KMS 进行数据加密。

联合身份设置实践

AWS 允许使用任何兼容的身份提供商（IdP）来管理身份验证。常见的 IdP 包括 Okta、OneLogin、Ping Identity、JumpCloud 等。AWS 上的身份联合可以使用 OpenID Connect (OIDC) 或 Security Assertion Markup Language (SAML) 这两种标准之一。以下是使用 JumpCloud 和 AWS IAM 实现联合身份管理的具体步骤：
1. 配置身份提供商（IdP） ：
- 第一步是配置 IdP 为 AWS 提供基于 SAML 的身份验证服务。以 JumpCloud 为例，需要将 AWS 添加为 JumpCloud 账户的 SSO 服务。
- 登录 JumpCloud 账户，添加 Amazon Web Services 作为 SSO 应用程序。完成此步骤后，会在 SSO 中创建一个应用程序，其中包括创建一个 AWS 可以将最终用户重定向到的页面（称为着陆页），用于对 IdP 进行身份验证。
- 配置 AWS 信任在该着陆页上进行的身份验证过程的结果。例如，使用 URL https://sso.jumpcloud.com/saml2/login-url ，填写所有相关信息并完成向导。此时，IdP 账户（JumpCloud）愿意为新添加的服务提供商（AWS）提供身份服务。
2. 导出 SAML 元数据并上传到 AWS 账户 ：
- SAML 规定了身份和服务提供商建立信任的标准化步骤。首先需要在服务提供商（AWS）和 IdP（如 JumpCloud）之间交换某些元数据，这些元数据包括加密密钥和证书等，是建立 AWS 和 IdP 之间信任和互操作性基线的一部分。
- 在 JumpCloud 上导出元数据，以便在下一步将其导入到 AWS 账户中。
3. 配置 AWS 账户信任 IdP ：
- 在 AWS 控制台中，使用根账户进入 Identity and Access Management (IAM)。
- 点击 “Identity providers” 选项卡，然后点击 “Add provider” 按钮。
- 由于 JumpCloud 是 SAML 提供商，选择 SAML 作为 “Provider type”，并上传在步骤 2 中导出的元数据文件（metadata.xml）。完成向导后，新的 IdP 将出现在身份提供商列表中。此步骤完成了 SAML 的元数据交换，使 AWS 能够信任第三方 IdP。
4. 在 AWS 账户中创建角色 ：
- 确保参数（如 SSO 服务位置）与步骤 3 中输入的内容匹配。
- 创建一个新角色，供联合身份用户在对 IdP 进行身份验证时承担。同时，记录新创建的 IdP 的 Amazon Resource Name (ARN)，后续会用到。
- 通过 AWS IAM 控制台的角色创建向导完成角色创建和访问控制。在创建角色时，要使用最小权限原则（PoLP）来制定安全策略，以限制角色的权限。
- 完成向导后，记录新创建角色的 ARN，该角色将指定通过身份联合过程对云基础设施的访问权限。
5. 使用 IdP 中的自定义属性控制对多个角色的访问 ：
- 将角色的 ARN 复制回 IdP 账户，以便 IdP 知道用户要进行身份验证的角色。在 JumpCloud 中，角色表示为 <arn of your role, arn of your identity provider> 。
- 在 JumpCloud 中创建的 SSO 应用程序中，将 ARN 组合作为属性输入。
- 通过使用 IAM 权限策略控制对 AWS 云资源的访问。每个想要访问云资源的用户都必须承担为特定目的创建的角色。为了限制组织中并非所有人都能承担所有 AWS 角色，可以使用基于属性的 IdP 中的自定义属性来指定每个用户允许承担的角色。身份管理员可以对所有身份账户应用最小权限原则来设置这些属性。

完成以上步骤后，就可以通过在步骤 1 中标记的 SSO URL 登录到 AWS 账户。

联合身份设置流程

graph LR
    A[配置 IdP] --> B[导出 SAML 元数据]
    B --> C[配置 AWS 信任 IdP]
    C --> D[创建 AWS 角色]
    D --> E[使用自定义属性控制访问]

联合身份设置步骤总结

步骤	操作
1	配置 IdP 为 AWS 提供 SAML 身份验证服务
2	从 IdP 导出 SAML 元数据并上传到 AWS
3	配置 AWS 信任 IdP 的身份验证结果
4	在 AWS 中创建角色并应用最小权限原则
5	使用 IdP 自定义属性控制角色访问

AWS KMS 数据加密实践

数据加密对于存储在 AWS 上的所有数据都非常重要。可以使用 AWS Key Management Service (KMS) 简化数据加密过程，并管理用于加密数据的加密密钥。下面将介绍如何使用信封加密在 AWS 上加密敏感数据。

在开始之前，需要在计算机上安装以下应用程序：
- AWS Command Line Interface (CLI)
- OpenSSL 工具包

基本加密（使用 CMK）

要传输消息，请按照以下步骤操作：
1. 创建 CMK ：在 AWS 上创建 CMK，这将是用于加密数据的密钥。可以使用 AWS 管理控制台创建 CMK，按照向导生成密钥并授予用户相关访问权限。
2. Base64 编码消息 ：使用以下命令对消息进行 Base64 编码，确保二进制数据可以在传输过程中保持完整：

$ echo <plain text message> | base64

3. 使用 CMK 加密消息 ：使用以下命令调用 aws kms encrypt 命令进行加密：

$ aws kms encrypt --plaintext $(echo <plain text message> | base64) --key-id alias/worklaptop

基本解密（使用 CMK）

解密过程与加密过程类似，只需调用 AWS KMS 服务并提供要解密的密文块：

$ aws kms decrypt --ciphertext-blob "AQECAHjbw6xdyJKSCUiwAFsMp6vMYbXV2mHSY9cg2qHmkIZ2gwAAAGswaQYJKoZIhvcNAQcGoFwwWgIBADBVBgkqhkiG9w0BBwEwHgYJYIZIAWUDBAEuMBEEDFPI6F3UdqaYj6iBMwIBEIAoCz2LrUes+3SM70iFjgqAkxQoQYB/I617gN5zK4h/1aAp/ciweS8+5g=="

信封加密（使用 CMK）

基本加密适用于小尺寸的有效负载，但 AWS KMS 对使用基本加密的任何数据设置了 4 KB 的限制。因此，对于大多数加密需求，需要使用信封加密。信封加密是一个三步过程：
1. 创建主密钥 ：创建一个主密钥，用于加密或解密较小的有效负载数据，包括数据密钥。可以使用 AWS CLI 或 AWS 控制台创建 CMK。
2. 生成数据密钥 ：使用以下命令调用 AWS 生成数据密钥，AWS 将返回明文数据密钥和加密后的数据密钥：

$ aws kms generate-data-key --key-id alias/demo --key-spec AES_256
{
    "CiphertextBlob": "AQEDAHjbw6xdyJKSCUiwAFsMp6vMYbXV2mHSY9cg2qHmkIZ2gwAAAH4wfAYJKoZIhvcNAQcGoG8wbQIBADBoBgkqhkiG9w0BBwEwHgYJYIZIAWUDBAEuMBEEDD2ZhMHl8hgr2DP AawIBEIA7Z14WGErIjA/T+qZi7cVsXIHeySa8FYSuox07nyHs7JO6g39jBo1XSWsVjSu YL8paWRgqbFKcUQX482w=",
    "Plaintext": "IyBK1p9nMFCFtwDT/PbFf3DjM/nRlUcw37MTb/+KYgs=",
    "KeyId": "arn:aws:kms:us-east-1:248285616257:key/27d9aa85-f403-483e-9239-da01d5be4842"
}

3. 加密数据 ：
   • 如果加密算法期望 Base64 解码的明文数据密钥，使用以下命令对密钥进行 Base64 解码并保存：

$ echo teQj2q4G6CdDbLr+uoENkCef9y/ila6P6+rp9UbInmc= | base64 --decode > plain-text-data-key.txt

- 保存加密后的数据密钥：

$ echo "AQEDAHjbw6xdyJKSCUiwAFsMp6vMYbXV2mHSY9cg2qHmkIZ2gwAAAH4wfAYJKoZIhvcNAQcGoG8wbQIBADBoBgkqhkiG9w0BBwEwHgYJYIZIAWUDBAEuMBEEDD2ZhMHl8hgr2DP AawIBEIA7Z14WGErIjA/T+qZi7cVsXIHeySa8FYSuox07nyHs7JO6g39jBo1XSWsVjSu YL8paWRgqbFKcUQX482w=" > cipher-text-data-key.txt

- 使用明文数据密钥和 AES - 256 算法加密数据：

$ openssl enc -e -aes256 -in <plain text file> -out cipher-text-data-blob.txt -k plain-text-data-key.txt

- 加密完成后，删除明文数据密钥，确保只有先解密加密后的数据密钥才能解密数据：

$ rm ./plain-text-data-key.txt && rm ./<plain text file>

解密信封加密消息

解密过程与加密过程类似：
1. 获取明文数据密钥 ：使用 AWS KMS 解密加密后的数据密钥：

$ aws kms decrypt --ciphertext-blob $(cat ./cipher-text-data-key.txt)
{
    "KeyId": "arn:aws:kms:us-east-1:248285616257:key/27d9aa85-f403-483e-9239-da01d5be4842",
    "Plaintext": "IyBK1p9nMFCFtwDT/PbFf3DjM/nRlUcw37MTb/+KYgs=",
    "EncryptionAlgorithm": "SYMMETRIC_DEFAULT"
}

- 如果解密算法需要 Base64 解码的密钥，使用以下命令进行解码：

$ echo teQj2q4G6CdDbLr+uoENkCef9y/ila6P6+rp9UbInmc= | base64 --decode > plain-text-data-key.txt

2. 解密数据 ：使用 OpenSSL 工具包和解密后的明文数据密钥解密密文：

$ openssl enc -d -aes256 -in cipher-text-data-blob.txt -k ./plain-text-data-key.txt

数据加密流程

graph LR
    A[创建 CMK] --> B[Base64 编码消息]
    B --> C[使用 CMK 加密消息]
    A --> D[创建主密钥]
    D --> E[生成数据密钥]
    E --> F[加密数据]
    F --> G[删除明文数据密钥]
    G --> H[解密数据密钥]
    H --> I[解密数据]

数据加密步骤总结

加密类型	步骤	操作
基本加密	1	创建 CMK
基本加密	2	Base64 编码消息
基本加密	3	使用 CMK 加密消息
信封加密	1	创建主密钥
信封加密	2	生成数据密钥
信封加密	3	加密数据并删除明文数据密钥
解密	1	解密数据密钥
解密	2	解密数据

通过以上联合身份管理和数据加密的实践，可以有效地管理企业在 AWS 上的身份信息和保护数据安全。联合身份管理简化了多系统身份验证的过程，而 AWS KMS 提供了强大的数据加密功能，确保数据在传输和存储过程中的安全性。

AWS 身份联合与加密实践指南

联合身份与数据加密的优势分析

联合身份和数据加密在 AWS 环境中具有显著的优势，能够提升企业的安全性、管理效率和合规性。

联合身份的优势

• 简化管理 ：通过联合身份，企业无需为每个 AWS 团队账户单独维护一套身份信息，减少了管理的复杂性。员工只需在公司的首选身份管理系统（如 Active Directory）中注册，即可通过联合身份访问多个 AWS 账户，降低了管理成本和错误率。
• 增强安全性 ：使用联合身份可以实施更严格的身份验证和访问控制策略。企业可以利用 IdP 的安全功能，如多因素身份验证（MFA），确保只有经过授权的用户才能访问 AWS 资源。同时，通过最小权限原则（PoLP）限制用户角色的权限，减少了潜在的安全风险。
• 提高用户体验 ：联合身份实现了单点登录（SSO），用户只需一次登录即可访问多个系统，无需多次输入用户名和密码，提高了工作效率和用户满意度。

数据加密的优势

• 保护数据隐私 ：在 AWS 上存储和传输的数据可能包含敏感信息，如客户数据、商业机密等。使用 AWS KMS 进行数据加密可以确保数据在传输和存储过程中的保密性，防止数据泄露。
• 满足合规要求 ：许多行业和地区都有严格的数据保护法规，如 GDPR、HIPAA 等。通过对数据进行加密，企业可以满足这些法规的要求，避免因数据泄露而面临的法律风险。
• 增强数据完整性 ：加密不仅可以保护数据的保密性，还可以确保数据的完整性。通过加密算法的哈希函数，可以检测数据在传输过程中是否被篡改。

联合身份与数据加密的最佳实践

为了充分发挥联合身份和数据加密的优势，企业需要遵循一些最佳实践。

联合身份最佳实践

• 选择合适的 IdP ：根据企业的需求和现有基础设施，选择合适的身份提供商（IdP）。常见的 IdP 包括 Okta、OneLogin、Ping Identity、JumpCloud 等。在选择 IdP 时，需要考虑其功能、安全性、可扩展性和成本等因素。
• 实施多因素身份验证（MFA） ：为了增强身份验证的安全性，建议在 IdP 中实施多因素身份验证（MFA）。MFA 可以结合使用密码、短信验证码、硬件令牌等多种因素，增加身份验证的难度，防止账户被盗用。
• 定期审查和更新角色权限 ：随着企业业务的发展和变化，用户的角色和权限可能需要进行调整。定期审查和更新角色权限，确保用户只拥有完成工作所需的最小权限，遵循最小权限原则（PoLP）。

数据加密最佳实践

• 使用信封加密 ：对于大多数加密需求，建议使用信封加密。信封加密可以有效地处理大尺寸的数据，同时提高加密的效率和安全性。
• 定期轮换加密密钥 ：为了增强加密的安全性，建议定期轮换加密密钥。AWS KMS 提供了密钥轮换功能，可以自动生成新的密钥并更新加密数据。
• 备份加密密钥 ：加密密钥是解密数据的关键，因此需要妥善备份加密密钥。可以将加密密钥存储在安全的地方，如 AWS S3 存储桶或外部存储设备中。

联合身份与数据加密的常见问题及解决方案

在实施联合身份和数据加密的过程中，可能会遇到一些常见问题。以下是一些常见问题及解决方案。

联合身份常见问题及解决方案

问题	解决方案
用户无法登录 AWS 账户	检查 IdP 配置是否正确，确保 AWS 账户已正确配置为信任 IdP。检查用户的身份信息是否在 IdP 中有效，是否具有访问 AWS 资源的权限。
角色权限分配错误	审查角色权限配置，确保角色权限符合最小权限原则（PoLP）。检查 IdP 中的自定义属性是否正确设置，确保用户只能承担其允许的角色。
SAML 元数据交换失败	检查 IdP 和 AWS 账户之间的网络连接是否正常。确保导出和导入的 SAML 元数据文件格式正确，没有损坏。

数据加密常见问题及解决方案

问题	解决方案
加密数据无法解密	检查加密密钥是否正确，确保解密时使用的密钥与加密时使用的密钥相同。检查加密算法和参数是否一致。
加密性能问题	对于大尺寸的数据，使用信封加密可以提高加密性能。优化加密算法和参数，选择合适的加密密钥长度。
加密密钥丢失	如果加密密钥丢失，可能无法解密加密数据。因此，需要定期备份加密密钥，并确保备份的密钥存储在安全的地方。

总结与展望

联合身份和数据加密是企业在 AWS 环境中保障身份安全和数据安全的重要手段。通过使用联合身份，企业可以简化身份管理，提高用户体验，增强安全性；通过使用 AWS KMS 进行数据加密，企业可以保护数据隐私，满足合规要求，增强数据完整性。

在未来，随着云计算和数字化转型的加速，联合身份和数据加密的重要性将越来越凸显。企业需要不断关注技术的发展和变化，采用最新的安全技术和最佳实践，确保在 AWS 上的身份和数据安全。同时，随着人工智能和机器学习等技术的应用，安全领域也将面临新的挑战和机遇，企业需要不断创新和改进安全策略，以应对日益复杂的安全威胁。

希望本文介绍的联合身份和数据加密实践能够帮助企业更好地管理 AWS 上的身份信息和保护数据安全。在实际应用中，企业可以根据自身的需求和情况，选择合适的方法和工具，实现安全、高效的云计算环境。

graph LR
    A[联合身份与数据加密] --> B[优势分析]
    A --> C[最佳实践]
    A --> D[常见问题及解决方案]
    B --> B1[联合身份优势]
    B --> B2[数据加密优势]
    C --> C1[联合身份最佳实践]
    C --> C2[数据加密最佳实践]
    D --> D1[联合身份常见问题及解决方案]
    D --> D2[数据加密常见问题及解决方案]

通过以上对联合身份和数据加密的全面介绍，企业可以更好地理解和应用这些技术，提升在 AWS 环境中的安全性和管理效率。无论是联合身份的设置流程，还是数据加密的具体操作，都需要严格遵循最佳实践和安全原则，以确保企业数据的安全和合规。同时，不断关注技术的发展和变化，及时调整安全策略，是企业在云计算时代保障自身利益的关键。