Usar claves de encriptación administradas por el cliente (CMEK)

En esta página, se describe cómo usar claves de encriptación administradas por el cliente (CMEK) en Google Kubernetes Engine (GKE). Si quieres controlar la administración de tus claves, puedes usar Cloud Key Management Service y CMEK para proteger los discos persistentes conectados y los discos de arranque personalizados de los clústeres de GKE.

Descripción general

De forma predeterminada, Google Cloud encripta el contenido en reposo del cliente y GKE administra la encriptación sin que tengas que realizar ninguna acción.

Si deseas controlar y administrar la rotación de claves de encriptación, puedes usar CMEK. Estas claves encriptan las claves de encriptación de datos que, a su vez, encriptan tus datos. Para obtener más información, consulta Administración de claves. También puedes encriptar secretos en el clúster mediante las claves que administras. Para obtener más detalles, consulta Encriptación de secretos de la capa de la aplicación.

En GKE, las CMEK pueden proteger los datos de dos tipos de discos de almacenamiento: discos de arranque de los nodos y discos conectados.

Discos de arranque de los nodos

Los discos de arranque de los nodos forman parte de los grupos de nodos del clúster. Puedes crear un disco de arranque de nodo encriptado con CMEK cuando creas clústeres y grupos de nodos.

Discos conectados

Los discos conectados son PersistentVolumes que usan los pods para el almacenamiento durable. Los discos persistentes conectados que están encriptados con CMEK están disponibles en GKE como PersistentVolumes aprovisionados de manera dinámica.

Para obtener más información sobre los discos de almacenamiento, consulta Opciones de almacenamiento. Los discos del plano de control, que se usan en los planos de control de GKE, no se pueden proteger con CMEK.

1. Para realizar los ejercicios de este tema, necesitas dos proyectos de Google Cloud:

   • Proyecto de la clave: En él crearás una clave de encriptación.

   • Proyecto de clúster: Aquí crearás un clúster que habilita CMEK.

   Nota: Puedes usar el mismo proyecto para tu proyecto de clave y de clúster. Sin embargo, la práctica recomendada es usar proyectos diferentes.

2. En tu proyecto clave, asegúrate de que habilitaste la API de Cloud KMS.

   Habilitar la API de Cloud KMS

3. En el proyecto de claves, el usuario que crea el llavero de claves y la clave necesita los siguientes permisos de IAM:

   • cloudkms.keyRings.getIamPolicy
   • cloudkms.keyRings.setIamPolicy

   Estos permisos se otorgan a la función de la administración de identidades y accesos predefinida roles/cloudkms.admin. Puedes obtener más información sobre otorgar permisos para administrar claves en la documentación de Cloud KMS.

4. En el proyecto del clúster, asegúrate de que habilitaste la API de Cloud KMS.

   Habilitar la API de Cloud KMS

5. Asegúrate de que instalaste la CLI de gcloud.

6. Actualiza gcloud a la versión más reciente:

   gcloud components update
   

Crea una clave de Cloud KMS

Para proteger el disco de arranque del nodo o el disco conectado con una CMEK, necesitas un llavero de claves y una clave de Cloud KMS.

El llavero de claves y la clave tienen los siguientes requisitos:

• La clave debe usar encriptación simétrica.

• Debes otorgar los permisos de la cuenta de servicio de GKE para usar la clave.

• El llavero de claves debe tener una ubicación que coincida con la ubicación del clúster de GKE:

  • Un clúster zonal debe usar un llavero de claves desde la ubicación de un superconjunto. Por ejemplo, un clúster ubicado en la zona us-central1-a solo puede usar una clave ubicada en la región us-central1.

  • Un clúster regional debe usar un llavero de claves de la misma ubicación. Por ejemplo, un clúster en la región asia-northeast1 debe protegerse con un llavero de claves de la región asia-northeast1.

  • La región global de Cloud KMS no es compatible con GKE.

Para obtener instrucciones sobre cómo crear un llavero de claves y una clave, consulta Crea claves simétricas.

Concede permisos para usar la clave

Debes asignarle la función Encriptador/Desencriptador de CryptoKeys de Cloud KMS a la cuenta de servicio de Compute Engine que los nodos del clúster usan. Esto es necesario para que los discos persistentes de GKE puedan acceder a tu clave de encriptación y usarla.

El nombre de la cuenta de servicio de Compute Engine tiene el siguiente formato:

[e-mail]

Reemplaza PROJECT_NUMBER por el número de proyecto del clúster.

Nota: En el caso de los discos de arranque de nodos protegidos por CMEK y los discos conectados protegidos por CMEK, esta cuenta de servicio de Compute Engine es la que necesita permisos para encriptar datos con tu clave de Cloud KMS. Esto es así incluso si usas una cuenta de servicio personalizada en los nodos.

Para otorgar acceso a la cuenta de servicio, puedes usar el comando gcloud o Google Cloud Console.

gcloud

Otorga la función Encriptador/Desencriptador de CryptoKeys de Cloud KMS a tu cuenta de servicio de Compute Engine:

gcloud kms keys add-iam-policy-binding KEY_NAME \
    --location LOCATION \
    --keyring RING_NAME \
    --member serviceAccount:SERVICE_ACCOUNT \
    --role roles/cloudkms.cryptoKeyEncrypterDecrypter \
    --project KEY_PROJECT_ID

Reemplaza lo siguiente:

• KEY_NAME: Es el nombre de la clave.
• LOCATION: Es la región en la que creaste el llavero de claves.
• RING_NAME: Es el nombre del llavero de claves.
• SERVICE_ACCOUNT: Es el nombre de tu cuenta de servicio de Compute Engine.
• KEY_PROJECT_ID: Es el ID del proyecto de claves.

Console

Otorga la función Encriptador/Desencriptador de CryptoKeys de Cloud KMS a tu cuenta de servicio de Compute Engine:

1. Abre el navegador de claves de Cloud Key Management Service en Google Cloud Console.
   Abrir el navegador de claves de Cloud KMS

2. Haz clic en el nombre del llavero de claves que contiene la clave que desees.

3. Selecciona la casilla de verificación de la clave que deseas.

   La pestaña Permisos en el panel de la ventana derecha estará disponible.

4. En el cuadro de diálogo Agregar miembros, especifica la dirección de correo electrónico de la cuenta de servicio de Compute Engine a la que otorgas acceso.

5. En el menú desplegable Seleccionar una función, selecciona Encriptador/Desencriptador de CryptoKeys de Cloud KMS.

6. Haz clic en Guardar.

Usa discos de arranque de nodos protegidos por CMEK

En esta sección, crearás un clúster o grupo de nodos nuevo con un disco de arranque protegido por CMEK.

No puedes habilitar la encriptación administrada por el cliente en los discos de arranque de nodos de un clúster existente, ya que no es posible cambiar el tipo de disco de arranque de un clúster o grupo de nodos existente. Sin embargo, puedes crear un nuevo grupo de nodos para el clúster con la encriptación administrada por el cliente habilitada y borrar el grupo de nodos anterior.

Tampoco puedes inhabilitar la encriptación administrada por el cliente en los discos de arranque de nodos de un clúster o grupo de nodos existente. Sin embargo, puedes crear un nuevo grupo de nodos para el clúster con la encriptación administrada por el cliente inhabilitada y borrar el grupo de nodos anterior.

Crea un clúster con un disco de arranque de nodo protegido por CMEK

Puedes crear un clúster con un disco de arranque de nodo protegido por CMEK mediante la CLI de gcloud o Google Cloud Console.

Para los clústeres estándar, solo un disco persistente estándar (pd-standard) o un disco persistente SSD (pd-ssd) se puede encriptar con una clave CMEK.

gcloud

A fin de crear un clúster cuyo disco de arranque esté encriptado con una clave CMEK, especifica un valor para el parámetro --boot-disk-kms-key en el comando de creación.

Crea un clúster estándar

Para crear un clúster estándar cuyo disco de arranque esté encriptado con una clave CMEK, usa el siguiente comando:

gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
    --cluster-version=latest \
    --region COMPUTE_REGION \
    --boot-disk-kms-key projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME \
    --project CLUSTER_PROJECT_ID \
    --disk-type DISK_TYPE

Crea un clúster de Autopilot

Para crear un clúster de Autopilot cuyo disco de arranque esté encriptado con una clave CMEK, usa el siguiente comando:

gcloud container clusters create-auto CLUSTER_NAME \
    --cluster-version=latest \
    --region COMPUTE_REGION \
    --boot-disk-kms-key projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME \
    --project CLUSTER_PROJECT_ID

Reemplaza lo siguiente:

• CLUSTER_NAME: Nombre del clúster nuevo.
• COMPUTE_REGION: La región de procesamiento del plano de control del clúster.
• KEY_PROJECT_ID: Es el ID del proyecto de claves.
• LOCATION: Es la ubicación del llavero de claves.
• RING_NAME: Es el nombre del llavero de claves.
• KEY_NAME: Es el nombre de la clave.
• CLUSTER_PROJECT_ID es el ID del proyecto del clúster.
• DISK_TYPE: pd-standard (predeterminado) o pd-ssd.

Console

Crea un clúster estándar

Para crear un clúster estándar cuyo disco de arranque esté encriptado con una clave CMEK, sigue estos pasos:

1. Ve a la página de Google Kubernetes Engine en la consola de Cloud.

   Ir a Google Kubernetes Engine

2. Haz clic en Crear.

3. En la sección Estándar, haz clic en Configurar.

4. Configura tu clúster como desees.

5. En el panel de navegación, en Grupos de nodos, haz clic en Nodos.

6. En la lista desplegable Tipo de disco de arranque, selecciona Disco persistente estándar o Disco persistente SSD.

7. Selecciona la casilla de verificación Habilita la encriptación administrada por el cliente para el disco de arranque y elige la clave de encriptación de Cloud KMS que creaste antes.

8. Haga clic en Crear.

Crea un clúster de Autopilot

Para crear un clúster de Autopilot cuyo disco de arranque esté encriptado con una clave CMEK, sigue estos pasos:

1. Ve a la página de Google Kubernetes Engine en la consola de Cloud.

   Ir a Google Kubernetes Engine

2. Haz clic en Crear.

3. En la sección Autopilot, haz clic en Configurar.

4. Configura tu clúster como desees.

5. Expande la sección Opciones avanzadas y busca las opciones de Seguridad.

6. Selecciona la casilla de verificación Habilita la encriptación administrada por el cliente para el disco de arranque y elige la clave de encriptación de Cloud KMS que creaste antes.

7. Haga clic en Crear.

Crea un grupo de nodos nuevo con discos de arranque de nodos protegidos por CMEK

Nota: Esta sección solo se aplica a los clústeres estándar. Google administra por completo los nodos y los grupos de nodos en los clústeres de Autopilot.

Para crear un grupo de nodos nuevo con las CMEK habilitadas en un clúster estándar existente, puedes usar la CLI de gcloud o Google Cloud Console.

gcloud

A fin de crear un grupo de nodos con encriptación administrada por el cliente para discos de arranque de nodos, especifica un valor para el parámetro --boot-disk-kms-key en el comando de creación.

gcloud container node-pools create NODE_POOL_NAME \
    --region COMPUTE_REGION \
    --disk-type DISK_TYPE \
    --boot-disk-kms-key projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME \
    --project CLUSTER_PROJECT_ID \
    --cluster CLUSTER_NAME

Reemplaza lo siguiente:

• NODE_POOL_NAME: es el nombre que eliges para el grupo de nodos.
• COMPUTE_REGION: La región de procesamiento del plano de control del clúster.
• DISK_TYPE: pd-standard (predeterminado) o pd-ssd.
• KEY_PROJECT_ID: Es el ID del proyecto de claves.
• LOCATION: Es la ubicación del llavero de claves.
• RING_NAME: Es el nombre del llavero de claves.
• KEY_NAME: Es el nombre de la clave.
• CLUSTER_PROJECT_ID: Es el ID del proyecto del clúster.
• CLUSTER_NAME: es el nombre del clúster estándar que creaste en el paso anterior.

Console

1. Ve a la página de Google Kubernetes Engine en la consola de Cloud.

   Ir a Google Kubernetes Engine

2. En la lista de clústeres, haz clic en el nombre del clúster que deseas modificar.

3. Haz clic en Agregar grupo de nodos.

4. Desde el panel de navegación, haz clic en Nodos.

5. En la sección Configuración de máquina, asegúrate de que el Tipo de disco de arranque sea Disco persistente estándar o Disco persistente SSD.

6. Selecciona la casilla de verificación Habilita la encriptación administrada por el cliente para el disco de arranque y elige la clave de encriptación de Cloud KMS que creaste antes.

7. Haga clic en Crear.

Usa instancias de Filestore o discos persistentes protegidos por CMEK

La siguiente información abarca cómo encriptar instancias de Filestore o discos persistentes recién creados. Puedes habilitar CMEK en un clúster nuevo o existente, con una clave de Cloud KMS nueva o existente.

Debes seguir estos pasos una vez por cada clúster de GKE.

• Crea un clúster de GKE, si todavía no tienes uno disponible.
• Implementa el controlador CSI de Filestore o el controlador CSI de Persistent Disk de Compute Engine en el clúster.
• Crea un llavero de claves y versiones de claves de Cloud KMS, si todavía no los tienes.
• Otorga permiso de acceso a la clave a la cuenta de servicio de Filestore.
• Crea una StorageClass que permita que se encripten automáticamente los discos aprovisionados mediante Kubernetes con esa clave de Cloud KMS. Para obtener detalles sobre cómo hacer esto, consulta la siguiente sección.

Nota: Para la encriptación de CMEK de las instancias de Filestore, el clúster debe ejecutar GKE 1.21 o versiones posteriores. La encriptación de CMEK de las instancias de Filestore solo es compatible con los niveles SSD de escala masiva (vista previa) y empresarial.

Precaución: No se puede quitar la encriptación de CMEK de las instancias de Filestore.

Crea una StorageClass que haga referencia a la clave de Cloud KMS

1. Copia el siguiente contenido en un archivo YAML llamado cmek-sc.yaml. Esta configuración permite el aprovisionamiento dinámico de volúmenes encriptados.

   Instancias de Filestore

   apiVersion: storage.k8s.io/v1
   kind: StorageClass
   metadata:
     name: csi-filestore-cmek
   provisioner: filestore.csi.storage.gke.io
   allowVolumeExpansion: true
   parameters:
   tier: enterprise
   instance-encryption-kms-key: projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME
   

   • El campo instance-encryption-kms-key debe ser el identificador de recursos completamente calificado de la clave que se usará para encriptar nuevas instancias de Filestore.
   • En los valores de instance-encryption-kms-key, se distingue entre mayúsculas y minúsculas (por ejemplo: keyRings y cryptoKeys). Cuando se aprovisiona un volumen nuevo con valores incorrectos, se genera un error invalidResourceUsage.
   • No puedes agregar el parámetro instance-encryption-kms-key a un objeto StorageClass existente. Sin embargo, puedes borrar el objeto StorageClass y volver a crearlo con el mismo nombre, pero con un conjunto diferente de parámetros.

   Discos persistentes

   apiVersion: storage.k8s.io/v1
   kind: StorageClass
   metadata:
     name: csi-gce-pd-cmek
   provisioner: pd.csi.storage.gke.io
   volumeBindingMode: "WaitForFirstConsumer"
   allowVolumeExpansion: true
   parameters:
     type: pd-standard
     disk-encryption-kms-key: projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME
   

   • El campo disk-encryption-kms-key debe ser el identificador de recursos completamente calificado de la clave que se usará para encriptar los discos nuevos.
   • En los valores de disk-encryption-kms-key, se distingue entre mayúsculas y minúsculas (por ejemplo: keyRings y cryptoKeys). Cuando se aprovisiona un volumen nuevo con valores incorrectos, se genera un error invalidResourceUsage.
   • No puedes agregar el parámetro disk-encryption-kms-key a un objeto StorageClass existente. Sin embargo, puedes borrar el objeto StorageClass y volver a crearlo con el mismo nombre, pero con un conjunto diferente de parámetros. Asegúrate de que el aprovisionador de la clase existente sea pd.csi.storage.gke.io.

   Puedes configurar StorageClass como opción predeterminada.

2. Implementa StorageClass en el clúster de GKE con kubectl:

   kubectl apply -f cmek-sc.yaml
   

3. Verifica que la StorageClass usó el controlador CSI de Persistent Disk o Filestore de Compute Engine y que incluya el ID de la clave:

   Instancias de Filestore

   kubectl describe storageclass csi-filestore-cmek
   

   En el resultado del comando, verifica lo siguiente:

   • El aprovisionador debe estar configurado como filestore.csi.storage.gke.io.
   • El ID de tu clave sigue instance-encryption-kms-key.

   Name:                  csi-filestore-cmek
   IsDefaultClass:        No
   Annotations:           None
   Provisioner:           filestore.csi.storage.gke.io
   Parameters:            instance-encryption-kms-key=projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME,type=pd-standard
   AllowVolumeExpansion:  true
   MountOptions:          none
   ReclaimPolicy:         Delete
   VolumeBindingMode:     WaitForFirstConsumer
   Events:                none
   

   Discos persistentes

   kubectl describe storageclass csi-gce-pd-cmek
   

   En el resultado del comando, verifica lo siguiente:

   • El aprovisionador esté configurado como pd.csi.storage.gke.io.
   • El ID de tu clave siga disk-encryption-kms-key.

   Name:                  csi-gce-pd-cmek
   IsDefaultClass:        No
   Annotations:           None
   Provisioner:           pd.csi.storage.gke.io
   Parameters:            disk-encryption-kms-key=projects/KEY_PROJECT_ID/locations/LOCATION/keyRings/RING_NAME/cryptoKeys/KEY_NAME,type=pd-standard
   AllowVolumeExpansion:  unset
   MountOptions:          none
   ReclaimPolicy:         Delete
   VolumeBindingMode:     WaitForFirstConsumer
   Events:                none
   

Crea un volumen de almacenamiento encriptado en GKE

En esta sección, aprovisionarás de forma dinámica los volúmenes de almacenamiento encriptados de Kubernetes con StorageClass y la clave Cloud KMS nueva.

1. Copia los siguientes contenidos en un archivo nuevo llamado pvc.yaml y asegúrate de que el valor de storageClassName coincida con el nombre de tu objeto StorageClass:

   Instancias de Filestore

   kind: PersistentVolumeClaim
   apiVersion: v1
   metadata:
     name: podpvc
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteMany
     storageClassName: csi-filestore-cmek
     resources:
       requests:
         storage: 1Ti
   

   Discos persistentes

   kind: PersistentVolumeClaim
   apiVersion: v1
   metadata:
     name: podpvc
   spec:
     accessModes:
       - ReadWriteOnce
     storageClassName: csi-gce-pd-cmek
     resources:
       requests:
         storage: 6Gi
   

   Nota: Si marcaste el nuevo objeto StorageClass como predeterminado, puedes omitir el campo storageClassName.

2. Aplica el objeto PersistentVolumeClaim (PVC) en tu clúster de GKE:

   kubectl apply -f pvc.yaml
   

3. Si tu StorageClass tiene el campo volumeBindingMode configurado como WaitForFirstConsumer, debes crear un Pod para usar el PVC antes de poder verificarlo. Copia los siguientes contenidos en un archivo nuevo llamado pod.yaml y asegúrate de que el valor de claimName coincida con el nombre de tu objeto PersistentVolumeClaim:

   apiVersion: v1
   kind: Pod
   metadata:
     name: web-server
   spec:
     containers:
      - name: web-server
        image: nginx
        volumeMounts:
          - mountPath: /var/lib/www/html
            name: mypvc
     volumes:
      - name: mypvc
        persistentVolumeClaim:
          claimName: podpvc
          readOnly: false
   

4. Aplica el Pod en tu clúster de GKE:

   kubectl apply -f pod.yaml
   

5. Obtén el estado del PersistentVolumeClaim de tu clúster y verifica que el PVC se haya creado y vinculado a un PersistentVolume recién aprovisionado.

   Instancias de Filestore

   kubectl get pvc
   

   El resultado es similar a este:

   NAME      STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
   podpvc    Bound     pvc-e36abf50-84f3-11e8-8538-42010a800002   1Ti        RWO            csi-filestore-cmek  9s
   

   Nota: El aprovisionamiento de PVC con instancias de Filestore de nivel empresarial puede tardar entre 20 y 30 minutos en completarse.

   Discos persistentes

   kubectl get pvc
   

   El resultado es similar a este:

   NAME      STATUS    VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS     AGE
   podpvc    Bound     pvc-e36abf50-84f3-11e8-8538-42010a800002   6Gi       RWO            csi-gce-pd-cmek  9s
   

Ahora puedes usar el disco persistente protegido por CMEK con el clúster de GKE.

Quita la protección con CMEK

Si deseas quitar la protección con CMEK de un disco persistente, sigue las instrucciones de la documentación de Compute Engine.

La encriptación de CMEK no se puede quitar de las instancias de Filestore.

¿Qué sigue?

• Lee las Preguntas frecuentes sobre Cloud Key Management Service.
• Obtén más información sobre cómo proteger recursos con las claves de Cloud KMS.