在 Linux 中使用 OpenSSL 包裝金鑰

本主題說明如何手動包裝金鑰，然後將金鑰匯入 Cloud KMS。只有在您不想使用 Google Cloud CLI 自動包裝金鑰，再匯入金鑰時，才需要按照本主題中的操作說明進行。如要瞭解差異，請參閱「鍵盤匯入功能的運作方式」。

您可以在 5 到 10 分鐘內完成本主題中的步驟，不包括「事前準備」步驟。

事前準備

您必須先完成下列先決條件，才能包裝金鑰。

1. 建立目標金鑰環和金鑰，並建立匯入工作。
2. 確認金鑰在本機上可用且格式正確，以便匯入至 Cloud KMS。
3. 修補並重新編譯 OpenSSL

擷取包裝金鑰

本節說明如何從「開始前」建立的匯入工作中擷取包裝金鑰。建議使用 Google Cloud 控制台。

gcloud kms import-jobs describe IMPORT_JOB \
  --location LOCATION \
  --keyring KEY_RING \
  --format="value(state)"

state: ACTIVE

gcloud kms import-jobs describe \
  --location=LOCATION \
  --keyring=KEY_RING \
  --format="value(publicKey.pem)" \
  IMPORT_JOB > ${HOME}/wrapping-key.pem

如要進一步瞭解 PEM 編碼格式，請參閱 RFC 7468，特別是「一般注意事項」和「主體公開金鑰資訊的文字編碼」章節。

設定環境變數

OpenSSL 指令需要多個檔案路徑做為輸入值。請為這些檔案路徑定義環境變數，以便讓您能更輕鬆地執行指令。請確認您有權寫入下方定義的目錄。

1. 將 PUB_WRAPPING_KEY 變數設為從匯入工作下載的包裝金鑰的完整路徑。包裝金鑰會在 .pem 結束。

   PUB_WRAPPING_KEY="WRAPPING_KEY_PATH"
   

2. 將 TARGET_KEY 變數設為未包裝 (目標) 金鑰的完整路徑。

   TARGET_KEY=TARGET_KEY_PATH
   

   將 TARGET_KEY_PATH 替換為對稱金鑰的 .bin 檔案路徑，或非對稱金鑰的 .der 檔案路徑。

3. 如果使用 RSA-AES 進行包裝，請將 TEMP_AES_KEY 變數設為臨時 AES 金鑰的完整路徑。

   TEMP_AES_KEY=TEMP_AES_KEY_PATH
   

4. 將 WRAPPED_KEY 變數設為要儲存已包裝的目標金鑰 (可供匯入) 的完整路徑。

   WRAPPED_KEY=WRAPPED_KEY_PATH
   

5. 使用下列指令，確認所有環境變數都已正確設定：

   echo "PUB_WRAPPING_KEY: " ${PUB_WRAPPING_KEY}; \
   echo "TARGET_KEY: " ${TARGET_KEY}; \
   echo "TEMP_AES_KEY: " ${TEMP_AES_KEY}; \
   echo "WRAPPED_KEY: " ${WRAPPED_KEY}
   

變數設定正確後，您就可以包裝鍵。有兩種方法，如下所述：使用 RSA 專屬或 RSA-AES。

包裝金鑰

使用 RSA 包裝金鑰

在這種方法中，目標金鑰會在 RSA 區塊中包裝。因此，目標鍵大小受到限制。舉例來說，您無法使用這個方法包裝其他 RSA 金鑰。支援的匯入方法為 rsa-oaep-3072-sha256 和 rsa-oaep-4096-sha256。

• 使用 CKM_RSA_PKCS_OAEP 演算法，將目標金鑰與包裝公開金鑰包裝在一起：

  openssl pkeyutl \
    -encrypt \
    -pubin \
    -inkey ${PUB_WRAPPING_KEY} \
    -in ${TARGET_KEY} \
    -out ${WRAPPED_KEY} \
    -pkeyopt rsa_padding_mode:oaep \
    -pkeyopt rsa_oaep_md:sha256 \
    -pkeyopt rsa_mgf1_md:sha256
  

使用 RSA-AES 包裝金鑰

在這種方法中，目標金鑰會使用臨時 AES 金鑰包裝。然後，臨時 AES 金鑰會由 RSA 金鑰包裝。這兩個已包裝的金鑰會串連並匯入。由於目標金鑰是使用 AES 而非 RSA 包裝，因此可使用這種方法包裝大型金鑰。支援的匯入方法為 rsa-oaep-3072-sha1-aes-256、rsa-oaep-4096-sha1-aes-256、rsa-oaep-3072-sha256-aes-256 和 rsa-oaep-4096-sha256-aes-256。

1. 產生長度為 32 個位元組的臨時隨機 AES 金鑰，並將其儲存至 ${TEMP_AES_KEY} 指定的位置：

   openssl rand -out "${TEMP_AES_KEY}" 32
   

2. 使用 CKM_RSA_PKCS_OAEP 演算法，將臨時 AES 金鑰與包裝公開金鑰包裝在一起。如果匯入方法為 rsa-oaep-3072-sha1-aes-256 或 rsa-oaep-4096-sha1-aes-256，請為 rsa_oaep_md 和 rsa_mgf1_md 使用 sha1。請為 rsa-oaep-3072-sha256-aes-256 和 rsa-oaep-4096-sha256-aes-256 使用 sha256。

   openssl pkeyutl \
     -encrypt \
     -pubin \
     -inkey ${PUB_WRAPPING_KEY} \
     -in ${TEMP_AES_KEY} \
     -out ${WRAPPED_KEY} \
     -pkeyopt rsa_padding_mode:oaep \
     -pkeyopt rsa_oaep_md:{sha1|sha256} \
     -pkeyopt rsa_mgf1_md:{sha1|sha256}
   

3. 將 OpenSSL_V110 變數設為 openssl.sh 指令碼的路徑。如果您確實按照修補及重新編譯 OpenSSL 的操作說明進行，就可以使用這個指令，而無須修改變數的值。

   OPENSSL_V110="${HOME}/local/bin/openssl.sh"
   

4. 使用 CKM_AES_KEY_WRAP_PAD 演算法，將目標金鑰與臨時 AES 金鑰包裝在一起，然後附加至 WRAPPED_KEY。

   "${OPENSSL_V110}" enc \
     -id-aes256-wrap-pad \
     -iv A65959A6 \
     -K $( hexdump -v -e '/1 "%02x"' < "${TEMP_AES_KEY}" ) \
     -in "${TARGET_KEY}" >> "${WRAPPED_KEY}"
   

   -iv A65959A6 標記會將 A65959A6 設為備用初始值。這是 RFC 5649 規格的要求。

後續步驟

• 儲存在 WRAPPED_KEY 的已包裝金鑰現在可供匯入。如要匯入金鑰，請按照「匯入手動包裝的金鑰」中的操作說明進行。