Visão geral das chaves de criptografia gerenciadas pelo cliente (CMEK)

Por padrão, todos os dados em repouso no Google Cloud, incluindo os dados no Spanner, são protegidos usando a criptografia padrão gerenciada pelo Google. O Google Cloud processa e gerencia essa criptografia padrão para você sem que você precise fazer nada.

Se você tiver requisitos regulamentares ou de compliance específicos relacionados às chaves que protegem seus dados, use as chaves de criptografia gerenciadas pelo cliente (CMEK, na sigla em inglês) para o Spanner. Em vez de o Google gerenciar as chaves de criptografia que protegem seus dados, o banco de dados do Spanner é protegido por uma chave que você controla e gerencia no Cloud Key Management Service (KMS). Pode ser uma chave simétrica, uma chave do Cloud HSM ou uma chave do gerenciador de chaves externas do Cloud.

As CMEKs não são compatíveis com configurações de instâncias personalizadas.

Nesta página, descrevemos as CMEKs para o Spanner. Para obter mais informações sobre CMEK em geral, como quando e por que ativar, consulte a documentação do Cloud KMS.

Recursos

  • Controle de acesso a dados: os administradores podem alternar, gerenciar o acesso e desativar ou destruir a chave usada para proteger os dados em repouso no Spanner.
  • Auditoria:se você ativar a geração de registros de auditoria para a API Cloud KMS no seu projeto, todas as ações na chave, incluindo aquelas realizadas pelo Spanner, serão registradas e visíveis no Cloud Logging. As chaves do Cloud EKM são compatíveis com a justificação de acesso de chaves, que adiciona um campo de justificativa a todas as solicitações de chaves. Os parceiros de gerenciamento de chaves externos permitem aprovar ou negar automaticamente essas solicitações com base na justificativa.
  • Desempenho: não há alterações no desempenho do Spanner ou no contrato de nível de serviço.

Preços

O Spanner fatura os bancos de dados com CMEK como qualquer outro banco de dados. Não há custos extras do Spanner. Para mais informações, consulte os preços do Spanner.

O Cloud KMS cobra pelo custo da chave e por quaisquer operações criptográficas com ela (sempre que o Spanner usa a chave para criptografia/descriptografia). Esperamos que esses custos sejam mínimos com base no número esperado de operações criptográficas geradas pelo Spanner. Para mais informações, consulte preço do Cloud KMS.

O que é protegido com a CMEK

Em um banco de dados ativado para CMEK, o Spanner usa sua chave do Cloud KMS para proteger dados em repouso. Isso inclui dados em um banco de dados armazenado em disco ou flash.

Veja a seguir algumas exceções. Os seguintes tipos de dados são protegidos pela criptografia padrão em repouso do Google e não pela chave CMEK:

  • Um subconjunto de chaves de linha que marcam os limites do intervalo
  • Como depurar dados, incluindo dumps de núcleo e registros operacionais
  • Dados em trânsito ou memória
  • Metadados do banco de dados

O Spanner tem três camadas de criptografia. Os dados em repouso são divididos em grupos de subarquivos para serem armazenados, e cada um deles é criptografado no nível de armazenamento com uma chave individual. A chave utilizada para criptografar os dados em um bloco é chamada de chave de criptografia de dados (DEK, na sigla em inglês). Devido ao grande volume de chaves no Google e à necessidade de baixa latência e alta disponibilidade, essas chaves são armazenadas próximas aos dados criptografados. As chaves de criptografia de dados (DEK, na sigla em inglês) são criptografadas ou encapsuladas por uma chave de criptografia de chaves (KEK, na sigla em inglês). Por fim, cada KEK é criptografada com sua chave de criptografia gerenciada pelo cliente.

Quando você faz a rotação da chave CMEK, o Spanner recriptografa apenas as KEKs intermediárias com a versão primária mais recente da chave CMEK. Quando a nova criptografia for concluída, a desativação ou a exclusão das versões antigas da chave CMEK não desativará o acesso ao banco de dados. É possível também visualizar as versões de chave que estão sendo usadas para proteger um banco de dados.

Com a CMEK

Diagrama ilustrando a criptografia com uma chave gerenciada pelo cliente

Sem CMEK

Diagrama ilustrando a criptografia com uma chave gerenciada pelo Google

Ativar a CMEK

Para usar CMEK para bancos de dados do Spanner, você precisa criar um novo banco de dados e especificar a chave do Cloud KMS no momento da criação do banco de dados.

O Spanner poderá acessar a chave em seu nome depois que você conceder o papel Criptografador/Descriptografador do Cloud KMS CryptoKey (roles/cloudkms.cryptoKeyEncrypterDecrypter) a uma conta de serviço do Spanner gerenciada pelo Google.

Para instruções detalhadas, consulte Como usar CMEK.

As APIs de acesso a dados do Spanner, como as que são usadas para gerenciar sessões e executar transações em dados, são exatamente as mesmas para as chaves gerenciadas pelo cliente e pelo Google. Os aplicativos não precisam especificar chaves nem configurações de criptografia ao ler ou gravar dados. Toda a criptografia é processada pelo serviço.

Gerenciar chaves

As operações de gerenciamento de chaves são executadas com o Cloud KMS. O Spanner não consegue detectar nem agir de acordo com as alterações importantes até que elas sejam propagadas pelo Cloud KMS. Algumas operações, como a desativação ou a destruição de uma chave, podem levar até três horas para serem propagadas. As alterações nas permissões geralmente são propagadas muito mais rápido.

Depois que o banco de dados é criado, o Spanner chama o Cloud KMS aproximadamente a cada cinco minutos para garantir que a chave ainda seja válida.

Se o Spanner detectar que sua chave do Cloud KMS foi desativada ou destruída, uma operação para tornar o banco de dados inacessível será iniciada imediatamente. Qualquer chamada subsequente ao banco de dados, incluindo sessões, leituras e gravações, retornará um erro FAILED_PRECONDITION: KMS key required by the Spanner resource is not accessible..

Se as chamadas do Spanner para o Cloud KMS detectarem que uma chave desativada anteriormente foi reativada, o Cloud KMS restaurará o acesso ao banco de dados do Spanner automaticamente.

Como um status de chave indisponível é tratado

Em cenários raros, como durante períodos em que o Cloud KMS não está disponível, o Spanner pode não conseguir recuperar o status da sua chave no Cloud KMS.

Se o banco de dados do Spanner estiver protegido por uma chave ativada no momento em que o Spanner for incapaz de se comunicar com o Cloud KMS, o Spanner continuará a oferecer suporte a operações completas do banco de dados com base no melhor esforço por um período de até uma hora, para minimizar o impacto de qualquer incidente desse tipo na sua carga de trabalho.

Após uma hora, se o Spanner ainda não conseguir se conectar ao Cloud KMS, ele começará a colocar o banco de dados off-line como uma medida de proteção. Os dados no banco de dados do Spanner permanecem inacessíveis até que ele possa se reconectar com o Cloud KMS e o Cloud KMS responder que a chave está ativa.

Por outro lado, se o banco de dados do Spanner estiver protegido por uma chave desativada no momento em que o Spanner for incapaz de se comunicar com o Cloud KMS, o banco de dados permanecerá inacessível até que seja possível se reconectar ao Cloud KMS e você reativar a chave.

Considerações sobre chaves externas

Quando você usa uma chave do Cloud EKM, o Google não tem controle sobre a disponibilidade da sua chave gerenciada externamente no sistema de parceiros de gerenciamento de chaves externas.

Se uma chave gerenciada externamente não estiver disponível, o Spanner continuará a oferecer suporte a operações completas do banco de dados usando uma versão da chave armazenada em cache por até uma hora.

Após uma hora, se o Spanner ainda não conseguir se conectar ao Cloud KMS, ele começará a colocar o banco de dados off-line como uma medida de proteção. As chamadas para o banco de dados falharão com um erro FAILED_PRECONDITION: External key error: Could not find a key resource at the key URI.

Consulte a documentação do gerenciador de chaves externas do Cloud para mais considerações ao usar chaves externas.

Backup e restauração

Os backups do Spanner, como bancos de dados, podem ser protegidos por CMEK ou criptografia gerenciada pelo Google. Por padrão, um backup usa a mesma configuração de criptografia do banco de dados, mas é possível substituir esse comportamento especificando uma configuração de criptografia diferente ao criar o backup. Se o backup estiver ativado para a CMEK, ele será criptografado usando a versão primária da chave KMS no momento da criação do backup. Depois que o backup é criado, a chave e a versão de chave do backup não podem ser modificadas, mesmo que a chave KMS seja girada Para mais informações, consulte Como fazer backup de um banco de dados.

Quando você restaura um banco de dados de um backup, por padrão, o banco de dados restaurado usa a mesma configuração de criptografia do backup. É possível substituir esse comportamento especificando uma configuração de criptografia diferente ao restaurar o banco de dados. Para restaurar um backup ativado para CMEK, a chave e a versão de chave usadas para criptografar o backup precisam estar disponíveis. Para mais informações, consulte Como restaurar de um backup.

Geração de registros

É possível auditar as solicitações que o Spanner envia para o Cloud KMS em seu nome no Cloud Logging se você tiver ativado a geração de registros de auditoria da API Cloud KMS no seu projeto. Essas entradas de registro do Cloud KMS são visíveis no Cloud Logging.

Exigir ou limitar a CMEK na sua organização

É possível definir políticas para toda a organização sobre o uso da proteção de CMEK em vários produtos do Google Cloud, incluindo o Spanner. Com essas políticas, você pode:

  • Exigir que os novos bancos de dados do Spanner criados pela sua organização usem a proteção de CMEK.

  • Limite quais chaves do Cloud KMS da sua organização estão disponíveis para proteção de CMEK.

Para mais informações, consulte Políticas da organização de CMEK.