Java常用工具算法-6--秘钥托管云服务3--微软zure Key Vault

Azure Key Vault是微软Azure提供的一项服务，旨在帮助用户安全地存储和管理敏感信息，如加密密钥、证书和密码等。它提供了一个集中的位置来保护这些重要资产，并且通过细粒度的访问控制和审计日志来确保安全性。

1、主要功能

（1）、密钥管理

密钥类型：
- 软件密钥（Standard 层）：基于Azure软件加密，成本较低，适合一般应用场景。
- HSM密钥（Premium 层）：由FIPS 140-2 Level 3认证的硬件安全模块（HSM）保护，满足金融、医疗等高安全需求场景。
密钥操作：
- 支持生成、导入、轮换密钥（自动/手动）。
- 提供密钥版本管理，旧版本密钥可保留以解密历史数据。
- 支持加密算法包括AES、RSA、ECC等，但不支持国密算法（SM2/SM4）（与阿里云KMS不同）。

（2）、证书管理

SSL/TLS 证书：支持获取、管理和部署 SSL/TLS 证书。可以自动续订由受信任的证书颁发机构 (CA) 签发的证书。
证书生命周期管理：包括证书的申请、续订、吊销等功能。

（3）、机密管理

存储机密：能够安全地存储诸如数据库连接字符串、API 密钥和其他敏感信息。
机密版本控制：支持多个版本的机密，便于回滚和审计。

（4）、访问控制

身份验证：
- 托管标识（推荐）：Azure资源（如VM、函数）可自动获取身份，无需管理密钥或证书。
- 服务主体：通过Azure AD服务主体访问，需手动轮换密钥。
权限模型：
- Azure RBAC：细粒度控制用户/应用对密钥、机密、证书的访问权限（如"密钥加密用户"、"机密读者"）。
- Key Vault访问策略：基于角色的权限控制，支持用户、服务主体、托管标识等。

（5）、审计和监控

日志记录和监控：提供详细的日志记录，用于跟踪对 Key Vault 资源的所有访问活动。
诊断设置：可以配置诊断设置以将日志发送到 Log Analytics 工作区、Azure 存储帐户或 Event Hub。

（6）、高可用性和灾难恢复

区域冗余：默认情况下，Key Vault 在区域内提供冗余，以防止局部故障。
异地复制：可选配异地冗余选项，以实现跨地理区域的数据备份和恢复能力。

2、使用场景

应用程序认证与授权：通过安全地存储和访问 API 密钥、OAuth tokens 等，提高应用的安全性。
数据加密：利用Key Vault来管理和使用加密密钥，为数据加密提供基础支持。
合规性要求：满足行业标准和法规对数据保护的要求，例如 PCI-DSS、HIPAA等。

3、说明示例：本地MySQL与Azure Key Vault集成

如：密钥加密数据流程。

（1）、生成数据密钥（DEK）：

调用Azure Key Vault的GenerateKey接口，获取密钥（如AES-256）。

（2）、加密数据：

使用DEK加密本地MySQL数据，将密文DEK存储到Key Vault。

（3）、解密数据：

通过Key Vault的Decrypt接口解密密文DEK，获取明文DEK后解密数据。

（4）、密钥轮换：

启用自动轮换后，Key Vault生成新密钥版本，需重新加密DEK并更新存储。

4、Azure平台配置步骤

（1）、创建 Azure Key Vault

1. 登录 Azure 门户：

访问 Azure 门户并登录。

2. 创建资源组：

在 Azure 门户中，选择资源组 → 创建资源组，输入名称（如 myResourceGroup）和位置（如 China East）。

3. 创建 Key Vault：

在 Azure 门户中，搜索并选择密钥保管库 → 创建。
填写以下信息：
- 名称：唯一名称（如 mykeyvault2023）。
- 订阅：选择你的 Azure 订阅。
- 资源组：选择刚才创建的资源组。
- 位置：与资源组一致（如 China East）。
点击查看 + 创建 → 创建。

4. 配置网络访问（可选）：

进入 Key Vault 资源 → 网络 → 防火墙和虚拟网络。
选择允许的访问来源 → 所选网络，添加允许访问的 IP 或虚拟网络。

5. 设置访问策略：

进入 Key Vault 资源 → 访问策略 → 添加访问策略。
选择密钥权限（如 WrapKey、UnwrapKey）和机密权限（如 Get、List）。
选择主实体：选择你的 Azure AD 用户或服务主体（如 Azure Cloud Shell）。

（2）、存储机密到 Key Vault

1. 添加机密：

进入 Key Vault 资源 → 机密 → 生成/导入。
输入机密名称（如 my-secret）和值（如 my-value），点击创建。

2. 获取 Key Vault URI：

Key Vault 的 URI 格式为 https://.vault.azure.net/。

5、代码示例

（1）、添加依赖

在pom.xml中添加以下依赖（Spring Cloud Azure）：

java 复制代码

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.azure.spring</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-azure-dependencies</artifactId>
            <version>5.9.0</version> <!-- 查看最新版本 -->
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.azure.spring</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-azure-starter</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.azure.spring</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-azure-starter-keyvault-secrets</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

（2）、配置 application.properties

在 src/main/resources/application.properties 中配置 Key Vault：
properties配置示例：

java 复制代码

spring.cloud.azure.keyvault.secret.properties.enabled=true
spring.cloud.azure.keyvault.secret.uri=https://<your-keyvault-name>.vault.azure.net/

（3）、设置身份验证凭据

通过环境变量或 Azure 服务主体配置身份：

使用服务主体：
1. 在 Azure 门户中，创建一个应用注册（App Registration）并获取：
- 客户端 ID（Client ID）
- 客户端密钥（Client Secret）
- 租户 ID（Tenant ID）
  2. 在本地环境变量中设置：
  bash示例：
  export AZURE_TENANT_ID="your-tenant-id"
  export AZURE_CLIENT_ID="your-client-id"
  export AZURE_CLIENT_SECRET="your-client-secret"

（4）、配置类

java 复制代码

import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
@ConfigurationProperties(prefix = "app")
public class AppConfig {
    private String secretFromKeyVault;

    // Getter 和 Setter
    public String getSecretFromKeyVault() {
        return secretFromKeyVault;
    }

    public void setSecretFromKeyVault(String secretFromKeyVault) {
        this.secretFromKeyVault = secretFromKeyVault;
    }
}

（5）、获取配置机密

java 复制代码

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class KeyVaultController {

    @Autowired
    private AppConfig appConfig;

    @GetMapping("/secret")
    public String getSecret() {
        return "Secret from Key Vault: " + appConfig.getSecretFromKeyVault();
    }
}

解释：

访问 http://localhost:8080/secret 应返回Key Vault中存储的机密值。

（6）、加密/解密的示例代码

java 复制代码

import com.azure.identity.DefaultAzureCredentialBuilder;
import com.azure.security.keyvault.keys.KeyClient;
import com.azure.security.keyvault.keys.KeyClientBuilder;
import com.azure.security.keyvault.keys.cryptography.CryptographyClient;
import com.azure.security.keyvault.keys.cryptography.CryptographyClientBuilder;
import com.azure.security.keyvault.keys.models.KeyVaultKey;

import java.util.Base64;

public class AzureKeyVaultExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 KeyClient
        KeyClient keyClient = new KeyClientBuilder()
                .vaultUrl("https://<your-key-vault-name>.vault.azure.net/")
                .credential(new DefaultAzureCredentialBuilder().build())
                .buildClient();

        // 获取或创建密钥
        String keyName = "myEncryptionKey";
        KeyVaultKey key = keyClient.createRsaKey(keyName);

        // 创建 CryptographyClient
        CryptographyClient cryptoClient = new CryptographyClientBuilder()
                .keyIdentifier(key.getId())
                .credential(new DefaultAzureCredentialBuilder().build())
                .buildClient();

        // 要加密的数据
        String sensitiveData = "Sensitive Data";
        byte[] plaintext = sensitiveData.getBytes();

        // 加密数据
        byte[] encryptedData = cryptoClient.encrypt("RSA-OAEP", plaintext).getCiphertext();
        System.out.println("Encrypted Data: " + Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData));

        // 解密数据
        byte[] decryptedData = cryptoClient.decrypt("RSA-OAEP", encryptedData).getPlaintext();
        System.out.println("Decrypted Data: " + new String(decryptedData));
    }
}

6、对比AWS和阿里云

Azure Key Vault、AWS KMS和阿里云KMS都是各自云平台提供的密钥管理服务，旨在帮助用户安全地创建、管理和使用加密密钥。下面从几个关键维度对这三种服务进行对比：

（1）、核心功能

Azure Key Vault：
- 提供密钥、证书和机密的管理。
- 支持硬件安全模块(HSM)保护的密钥。
- 允许存储和管理SSL/TLS证书。
- 提供详细的日志记录和监控。
AWS KMS：
- 主要专注于密钥管理（包括生成、轮换、导入和使用）。
- 支持通过HSM增强的安全性选项。
- 提供了与多种AWS服务的深度集成，如S3、RDS等。
- 支持客户主密钥(CMK)的概念，并允许自动密钥轮换。
阿里云 KMS：
- 类似于AWS KMS，专注于密钥管理。
- 支持对称和非对称密钥的创建和管理。
- 提供了与阿里云其他服务的紧密集成。
- 支持密钥版本控制和自动密钥轮换。

（2）、安全性

所有这三个服务都提供了高级别的安全性，包括但不限于HSM支持。它们都设计用于满足各种合规性要求，比如ISO 27001, SOC 1/2/3, PCI-DSS 等。

（3）、集成能力

Azure Key Vault：与Azure生态系统中的服务紧密集成，例如Azure App Service、Virtual Machines等。
AWS KMS：与众多AWS服务高度集成，如EC2、S3、Lambda等，简化了数据加密过程。
阿里云 KMS：与阿里云的服务如OSS、RDS等深度整合，为用户提供无缝的数据保护体验。

（4）、价格模型

每个服务的价格模型都有所不同，通常基于密钥的使用量、请求次数以及存储的数据量等因素计费。具体费用需参考各云服务商最新的定价策略。

（5）、易用性和灵活性

Azure Key Vault：因其不仅限于密钥管理，还包括证书和机密管理，可能更适合需要全面解决方案的企业。
AWS KMS：由于其强大的API支持和与其他AWS服务的深度集成，特别适合已经深入使用AWS生态系统的用户。
阿里云 KMS：针对中国市场的优化，以及与阿里云其他服务的良好集成，使得它成为阿里云用户的理想选择。

（6）、地域覆盖

Azure Key Vault：作为微软Azure的一部分，覆盖全球多个区域。
AWS KMS：作为AWS的一部分，提供广泛的地理覆盖范围。
阿里云 KMS：主要集中在亚洲地区，尤其是中国市场，但也在扩展至其他国家和地区。

（7）、选择建议

需要国密算法（SM2/SM4）：阿里云KMS。
微软生态深度集成：Azure Key Vault。
AWS全栈部署：AWS KMS。
成本敏感的中国本地业务：阿里云KMS。
跨国企业需FIPS认证：Azure或AWS的HSM层。

逆风翻盘，Dare To Be！！！