Bring Your Own Key の仕様

[アーティクル]
01/30/2024

このドキュメントでは、HSM で保護されたキーを顧客のオンプレミスの HSM から Key Vault にインポートするための仕様について説明します。

シナリオ

Key Vault の顧客は、Azure の外部にあるオンプレミスの HSM から HSM で保護された Azure キーコンテナーにキーを安全に転送することができます。 Key Vault の外部で生成されたキーをインポートするプロセスは Bring Your Own Key (BYOK) と呼ばれます。

次の要件があります。

転送されるキーが HSM の外部でプレーンテキスト形式で存在することは絶対にない。
HSM の外部では、転送されるキーは、常に Azure Key Vault HSM に保持されているキーによって保護される。

用語

キーの名前	キーの種類	Origin (配信元)	説明
キー交換キー (KEK)	RSA	Azure Key Vault HSM	Azure Key Vault で生成される、HSM で保護された RSA キーペア
ラッピングキー	AES	ベンダー HSM	オンプレミスの HSM によって生成される [一時的な] AES キー
ターゲットキー	RSA、EC、AES (Managed HSM のみ)	ベンダー HSM	Azure Key Vault HSM に転送されるキー

キー交換キー:BYOK キーのインポート先であるキーコンテナー内に顧客が生成する HSM で保護されたキー。この KEK には、次のプロパティが必要です。

RSA-HSM キーであること (4096 ビット、3072 ビット、または 2048 ビット)
固定された key_ops ("import" のみ) があること。これにより、BYOK でのみ使用可能になります
ターゲットキーのインポート先と同じキーコンテナー内に存在する必要があること

ユーザーの手順

ユーザーは、キーの転送を実行するために次の手順を実行します。

KEK を生成します。
KEK の公開キーを取得します。
HSM ベンダーから提供される BYOK ツールの使用 - KEK をターゲット HSM にインポートし、KEK によって保護されたターゲットキーをエクスポートします。
保護されたターゲットキーを Azure Key Vault にインポートします。

顧客は、HSM ベンダーから提供された BYOK ツールとドキュメントを使用して手順 3 を完了します。キー転送 BLOB (".byok" ファイル) が生成されます。

HSM の制約

既存の HSM では、管理するキーに次のような制約が適用される場合があります。

キーのラップベースのエクスポートを許可するように HSM を構成しなければならない場合がある。
HSM で制御されたエクスポートを可能にするために、ターゲットキーを CKA_EXTRACTABLE としてマークしなければならない場合がある。
場合によっては、KEK とラッピングキーを CKA_TRUSTED とマークする必要があります。こうすると、HSM でキーをラップするために使用できます。

ソース HSM の構成は、通常、この仕様の範囲外です。 Microsoft では、このような構成手順を含む BYOK ツールに付随するドキュメントを HSM ベンダーが作成することを想定しています。

注意

これらの手順の一部は、Azure PowerShell や Azure Portal などの他のインターフェイスを使って実行できます。 Key Vault SDK の同等の関数を使用してプログラムで実行することもできます。

KEK を生成する

インポートのためのキー操作セットで KEK を作成するには、az keyvault key create コマンドを使用します。次のコマンドから返されるキー識別子 "kid" を記録しておきます。

az keyvault key create --kty RSA-HSM --size 4096 --name KEKforBYOK --ops import --vault-name ContosoKeyVaultHSM

注意

サービスでは、さまざまな KEK の長さがサポートされます。たとえば、Azure SQL は、2048 バイトまたは 3072 バイトのキー長のみをサポートします。詳細については、サービスのドキュメントを参照してください。

KEK の公開キーを取得する

KEK の公開キー部分をダウンロードして PEM ファイルに格納します。

az keyvault key download --name KEKforBYOK --vault-name ContosoKeyVaultHSM --file KEKforBYOK.publickey.pem

HSM ベンダーから提供される BYOK ツールを使用してキー転送 BLOB を生成する

顧客は、HSM ベンダーから提供される BYOK ツールを使用して、キー転送 BLOB を作成します (".byok" ファイルとして格納されます)。 (.pem ファイルとしての) KEK 公開キーは、このツールへの入力の 1 つになります。

キー転送 BLOB

長期的には、Microsoft は、PKCS#11 CKM_RSA_AES_KEY_WRAP メカニズムを使用してターゲットキーを Azure Key Vault に転送します。これは、このメカニズムでは単一の BLOB が生成されるためですが、さらに重要なのは、中間 AES キーが 2 台の HSM によって処理され、一時的であることが保証されるためです。このメカニズムは、一部の HSM では現在使用できませんが、AES キーを使用する CKM_AES_KEY_WRAP_PAD によるターゲットキーの保護と、CKM_RSA_PKCS_OAEP による AES キーの保護を組み合わせることで、同等の BLOB が生成されます。

ターゲットキーのプレーンテキストは、キーの種類によって異なります。

RSA キーでは、PKCS#8 [RFC5208] でラップされた秘密キー ASN.1 DER エンコード [RFC3447]
EC キーでは、PKCS#8 [RFC5208] でラップされた秘密キー ASN.1 DER エンコード [RFC5915]
オクテットキーでは、キーの未処理バイト

次に、プレーンテキストキーのバイトが CKM_RSA_AES_KEY_WRAP メカニズムを使用して変換されます。

一時 AES キーが生成され、RSA-OAEP と SHA1 を使用して、ラッピング RSA キーで暗号化されます。
エンコードされたプレーンテキストキーが、AES キーのラップとパディングを使用する AES キーを使用して暗号化されます。
暗号化された AES キーと暗号化されたプレーンテキストキーが連結されて、最終的な暗号化テキスト BLOB が生成されます。

転送 BLOB の形式では、適切な暗号化解除のために必要なメタデータをサービスに配信する手段として、主に JSON Web Encryption コンパクトシリアル化 (RFC7516) が使用されます。

CKM_RSA_AES_KEY_WRAP_PAD が使用される場合、転送 BLOB の JSON シリアル化は次のようになります。

{
  "schema_version": "1.0.0",
  "header":
  {
    "kid": "<key identifier of the KEK>",
    "alg": "dir",
    "enc": "CKM_RSA_AES_KEY_WRAP"
  },
  "ciphertext":"BASE64URL(<ciphertext contents>)",
  "generator": "BYOK tool name and version; source HSM name and firmware version"
}

kid = KEK のキー識別子。 Key Vault キーの場合は、次のようになります。 https://ContosoKeyVaultHSM.vault.azure.net/keys/mykek/eba63d27e4e34e028839b53fac905621
alg = アルゴリズム。
dir = Direct モード。つまり、参照されている kid を使って、CKM_RSA_AES_KEY_WRAP の正確な表現である暗号化テキストが直接保護されます。
generator = BYOK ツールの名前とバージョン、およびソース HSM の製造元とモデルを示す情報フィールド。この情報は、トラブルシューティングとサポートで使用することを目的としています。

'Add-AzKeyVaultKey' (PSH) または 'az keyvault key import' (CLI) コマンドの使用時に Azure PowerShell/CLI クライアントによって適切に処理されるように、JSON BLOB はファイルに格納され、拡張子が ".byok" になります。

HSM キーをインポートするためにキー転送 BLOB をアップロードする

顧客は、キー転送 BLOB (".byok" ファイル) をオンラインワークステーションに転送した後、az keyvault key import コマンドを実行して、この BLOB を新しい HSM でサポートされるキーとして Key Vault にインポートします。

RSA キーをインポートするには、このコマンドを使います。

az keyvault key import --vault-name ContosoKeyVaultHSM --name ContosoFirstHSMkey --byok-file KeyTransferPackage-ContosoFirstHSMkey.byok --ops encrypt decrypt

EC キーをインポートするには、キーの種類と曲線名を指定する必要があります。

az keyvault key import --vault-name ContosoKeyVaultHSM --name ContosoFirstHSMkey --byok-file --kty EC-HSM --curve-name "P-256" KeyTransferPackage-ContosoFirstHSMkey.byok --ops sign verify

上記のコマンドを実行すると、次のような REST API 要求が送信されます。

PUT https://contosokeyvaulthsm.vault.azure.net/keys/ContosoFirstHSMKey?api-version=7.0

RSA キーをインポートするときの要求本文:

{
  "key": {
    "kty": "RSA-HSM",
    "key_ops": [
      "decrypt",
      "encrypt"
    ],
    "key_hsm": "<Base64 encoded BYOK_BLOB>"
  },
  "attributes": {
    "enabled": true
  }
}

EC キーをインポートするときの要求本文:

{
  "key": {
    "kty": "EC-HSM",
    "crv": "P-256",
    "key_ops": [
      "sign",
      "verify"
    ],
    "key_hsm": "<Base64 encoded BYOK_BLOB>"
  },
  "attributes": {
    "enabled": true
  }
}

"key_hsm" 値は、Base64 形式でエンコードされた KeyTransferPackage-ContosoFirstHSMkey.byok の内容全体です。

References

Key Vault 開発者ガイド

次のステップ

詳細な BYOK の手順:HSM で保護されたキーを Key Vault にインポートする (BYOK)