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バージョン: 3.15
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保存データの暗号化

注記

このページは英語版のページが機械翻訳されたものです。英語版との間に矛盾または不一致がある場合は、英語版を正としてください。

このドキュメントでは、ScalarDB に保存されているデータを暗号化する方法について説明します。

概要​

ScalarDB は、それを介して保存されたデータを暗号化できます。暗号化機能は、主要なデータベースシステムの透過的データ暗号化 (TDE) に似ているため、アプリケーションに対して透過的です。ScalarDB は、バックエンドデータベースに書き込む前にデータを暗号化し、そこから読み取るときに復号します。

現在、ScalarDB は列レベルの暗号化をサポートしており、テーブル内の特定の列を暗号化できます。

設定​

暗号化機能を有効にするには、ScalarDB Cluster ノード設定ファイルで scalar.db.cluster.encryption.enabled を true に設定する必要があります。

名前説明デフォルト
scalar.db.cluster.encryption.enabledScalarDB が保存データを暗号化するかどうか。false
注記

暗号化はクライアントに対して透過的であるため、クライアントの設定を変更する必要はありません。

注記

暗号化機能を有効にする場合は、内部的にパーティション間スキャンを実行するため、システム名前空間 (デフォルトでは scalardb) の scalar.db.cross_partition_scan.enabled を true に設定する必要もあります。

その他の設定は、選択した暗号化実装によって異なります。現在、ScalarDB は次の暗号化実装をサポートしています。

  • HashiCorp Vault 暗号化
  • 自己暗号化

次のセクションでは、各暗号化実装の設定方法について説明します。

HashiCorp Vault 暗号化​

HashiCorp Vault 暗号化では、ScalarDB は HashiCorp Vault の encryption as a service を使用してデータを暗号化および復号します。この実装では、ScalarDB は暗号化キーの管理とデータの暗号化および復号を HashiCorp Vault に委任します。

HashiCorp Vault 暗号化を使用するには、ScalarDB Cluster ノード設定ファイルでプロパティ scalar.db.cluster.encryption.type を vault に設定する必要があります。

名前説明デフォルト
scalar.db.cluster.encryption.typeHashiCorp Vault 暗号化を使用するには、vault に設定する必要があります。

次のプロパティも設定する必要があります。

名前説明デフォルト
scalar.db.cluster.encryption.vault.key_typeキーの種類。現在、aes128-gcm96、aes256-gcm96、chacha20-poly1305 がサポートされています。キーの種類の詳細については、Key types を参照してください。aes128-gcm96
scalar.db.cluster.encryption.vault.associated_data_requiredAEAD 暗号化に関連データが必要かどうか。false
scalar.db.cluster.encryption.vault.addressHashiCorp Vault サーバーのアドレス。
scalar.db.cluster.encryption.vault.tokenHashiCorp Vault で認証するためのトークン。
scalar.db.cluster.encryption.vault.namespaceHashiCorp Vault の名前空間。この設定はオプションです。
scalar.db.cluster.encryption.vault.transit_secrets_engine_pathトランジットシークレットエンジンのパス。transit
scalar.db.cluster.encryption.vault.column_batch_sizeHashiCorp Vault サーバーへの単一のリクエストに含まれる列の数。64
注記

現在、ScalarDB はトークン認証方式のみをサポートしています。将来的には、AppRole、OIDC、Kubernetes 認証などの、より安全な認証方式の実装が予定されています。

自己暗号化​

自己暗号化では、ScalarDB がデータ暗号化キー (DEK) を管理し、暗号化と復号を実行します。ScalarDB はテーブルの作成時にテーブルごとに DEK を生成し、Kubernetes Secrets に保存します。

自己暗号化を使用するには、ScalarDB Cluster ノード設定ファイルでプロパティ scalar.db.cluster.encryption.type を self に設定する必要があります。

名前説明デフォルト
scalar.db.cluster.encryption.type自己暗号化を使用するには self に設定する必要があります。

次のプロパティも設定する必要があります。

名前説明デフォルト
scalar.db.cluster.encryption.self.key_typeキーの種類。現在、AES128_GCM、AES256_GCM、AES128_EAX、AES256_EAX、AES128_CTR_HMAC_SHA256、AES256_CTR_HMAC_SHA256、CHACHA20_POLY1305、および XCHACHA20_POLY1305 がサポートされています。キーの種類の詳細については、キータイプの選択を参照してください。AES128_GCM
scalar.db.cluster.encryption.self.associated_data_requiredAEAD 暗号化に関連データが必要かどうか。false
scalar.db.cluster.encryption.self.kubernetes.secret.namespace_nameKubernetes Secrets の名前空間名。default
scalar.db.cluster.encryption.self.data_encryption_key_cache_expiration_timeDEK キャッシュの有効期限（ミリ秒単位）。60000 (60秒)

テーブルを削除するときに DEK を削除する​

デフォルトでは、ScalarDB はテーブルを削除しても、テーブルに関連付けられたデータ暗号化キー (DEK) を削除しません。ただし、テーブルを削除するときに DEK を削除するように ScalarDB を設定できます。これを有効にするには、ScalarDB Cluster ノード設定ファイルでプロパティ scalar.db.cluster.encryption.delete_data_encryption_key_on_drop_table.enabled を true に設定します。

名前説明デフォルト
scalar.db.cluster.encryption.delete_data_encryption_key_on_drop_table.enabledテーブルを削除するときに DEK を削除するかどうか。false

制限事項​

暗号化機能にはいくつかの制限事項があります:

  • 主キー列 (パーティションキー列とクラスタリングキー列) は暗号化できません。
  • セカンダリインデックス列は暗号化できません。
  • 暗号化された列は WHERE 句または ORDER BY 句で指定できません。
  • 暗号化された列は、基になるデータベースに BLOB 型として保存されるため、BLOB 型の最大サイズより大きい暗号化された列は保存できません。BLOB 型の最大サイズについては、ScalarDB と他のデータベース間のデータ型マッピングを参照してください。

ワイヤ暗号化​

暗号化機能を有効にする場合は、データを保護するために本番環境でワイヤ暗号化を有効にすることを強くお勧めします。ワイヤ暗号化の詳細については、ScalarDB Cluster ワイヤ暗号化を参照してください。

チュートリアル - HashiCorp Vault 暗号化を設定してデータを暗号化する​

このチュートリアルでは、HashiCorp Vault 暗号化を使用して ScalarDB で保存されたデータを暗号化する方法について説明します。

前提条件​

注記

このチュートリアルは、Eclipse Temurin の OpenJDK でテストされています。ただし、ScalarDB 自体は、さまざまなベンダーの JDK ディストリビューションでテストされています。互換性のある JDK ディストリビューションを含む ScalarDB の要件の詳細については、要件を参照してください。

警告

ScalarDB Cluster を使用するには、ライセンスキー (試用ライセンスまたは商用ライセンス) が必要です。ライセンスキーをお持ちでない場合は、お問い合わせください。

ステップ 1. HashiCorp Vault をインストールします​

HashiCorp の公式ドキュメント Install Vault を参照して、HashiCorp Vault をインストールします。

ステップ 2. ScalarDB Cluster 設定ファイルを作成します​

次の設定ファイルを scalardb-cluster-node.properties として作成し、<YOUR_LICENSE_KEY> と <LICENSE_CHECK_CERT_PEM> を ScalarDB ライセンスキーとライセンスチェック証明書の値に置き換えます。ライセンスキーと証明書の詳細については、製品ライセンスキーの設定方法を参照してください。

scalar.db.storage=jdbc
scalar.db.contact_points=jdbc:postgresql://postgresql:5432/postgres
scalar.db.username=postgres
scalar.db.password=postgres
scalar.db.cluster.node.standalone_mode.enabled=true
scalar.db.cross_partition_scan.enabled=true
scalar.db.sql.enabled=true

# Encryption configurations
scalar.db.cluster.encryption.enabled=true
scalar.db.cluster.encryption.type=vault
scalar.db.cluster.encryption.vault.address=http://vault:8200
scalar.db.cluster.encryption.vault.token=root

# License key configurations
scalar.db.cluster.node.licensing.license_key=<YOUR_LICENSE_KEY>
scalar.db.cluster.node.licensing.license_check_cert_pem=<LICENSE_CHECK_CERT_PEM>

ステップ 3. Docker Compose 設定ファイルを作成する​

次の設定ファイルを docker-compose.yaml として作成します。

services:
  vault:
    container_name: "vault"
    image: "hashicorp/vault:1.17.3"
    ports:
      - 8200:8200
    environment:
      - VAULT_DEV_ROOT_TOKEN_ID=root
      - VAULT_DEV_LISTEN_ADDRESS=0.0.0.0:8200
    cap_add:
      - IPC_LOCK

  postgresql:
    container_name: "postgresql"
    image: "postgres:15"
    ports:
      - 5432:5432
    environment:
      - POSTGRES_PASSWORD=postgres
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready || exit 1"]
      interval: 1s
      timeout: 10s
      retries: 60
      start_period: 30s

  scalardb-cluster-standalone:
    container_name: "scalardb-cluster-node"
    image: "ghcr.io/scalar-labs/scalardb-cluster-node-byol-premium:3.15.7"
    ports:
      - 60053:60053
      - 9080:9080
    volumes:
      - ./scalardb-cluster-node.properties:/scalardb-cluster/node/scalardb-cluster-node.properties
    depends_on:
      postgresql:
        condition: service_healthy

ステップ 4. HashiCorp Vault サーバーを起動します​

次のコマンドを実行して、HashiCorp Vault サーバーを開発モードで起動します。

docker compose up vault -d

HashiCorp Vault サーバーが実行したら、次のコマンドを実行して環境変数を設定します。

export VAULT_ADDR="http://127.0.0.1:8200"
export VAULT_TOKEN=root

ステップ 5. HashiCorp Vault サーバーでトランジットシークレットエンジンを有効にする​

次のコマンドを実行して、HashiCorp Vault サーバーでトランジットシークレットエンジンを有効にします。

vault secrets enable transit

ステップ 6. PostgreSQL と ScalarDB Cluster を起動する​

次のコマンドを実行して、PostgreSQL と ScalarDB Cluster をスタンドアロンモードで起動します。

docker compose up postgresql scalardb-cluster-standalone -d

ScalarDB Cluster が完全に起動するまでに数分かかる場合があります。

ステップ 7. ScalarDB Cluster に接続する​

ScalarDB Cluster に接続するために、このチュートリアルでは、ScalarDB Cluster に接続して SQL クエリを実行するツールである SQL CLI を使用します。SQL CLI は、ScalarDB Releases ページからダウンロードできます。

scalardb-cluster-sql-cli.properties という名前の設定ファイルを作成します。このファイルは、SQL CLI を使用して ScalarDB Cluster に接続するために使用されます。

scalar.db.sql.connection_mode=cluster
scalar.db.sql.cluster_mode.contact_points=indirect:localhost

次に、次のコマンドを実行して SQL CLI を起動します。

java -jar scalardb-cluster-sql-cli-3.15.7-all.jar --config scalardb-cluster-sql-cli.properties

まず、ScalarDB トランザクション実行に必要な Coordinator テーブルを作成します。

CREATE COORDINATOR TABLES IF NOT EXISTS;

これで、ScalarDB Cluster で暗号化機能を有効にしたデータベースを使用する準備が整いました。

ステップ 8. テーブルを作成する​

テーブルを作成する前に、名前空間を作成する必要があります。

CREATE NAMESPACE ns;

次に、テーブルを作成します。

CREATE TABLE ns.tbl (
    id INT PRIMARY KEY,
    col1 TEXT ENCRYPTED,
    col2 INT ENCRYPTED,
    col3 INT);

ENCRYPTED キーワードを使用すると、指定された列のデータが暗号化されます。この例では、col1 と col2 のデータが暗号化されます。

ステップ 9. テーブルにデータを挿入する​

テーブルにデータを挿入するには、次の SQL クエリを実行します。

INSERT INTO ns.tbl (id, col1, col2, col3) VALUES (1, 'data1', 123, 456);

挿入されたデータを確認するには、次の SQL クエリを実行します。

SELECT * FROM ns.tbl;
+----+-------+------+------+
| id | col1  | col2 | col3 |
+----+-------+------+------+
|  1 | data1 |  123 |  456 |
+----+-------+------+------+

ステップ 10. データの暗号化を確認する​

データが暗号化されていることを確認するには、PostgreSQL に直接接続してデータをチェックします。

警告

ScalarDB では、バックエンドデータベースからのデータの直接読み取りまたは書き込みはサポートされていません。このような場合、ScalarDB はデータの一貫性を保証できません。このガイドでは、テスト目的でバックエンドデータベースに直接アクセスしますが、実稼働環境ではこれを行うことはできません。

PostgreSQL に接続するには、次のコマンドを実行します。

docker exec -it postgresql psql -U postgres

次に、次の SQL クエリを実行してテーブル内のデータを確認します。

SELECT id, col1, col2, col3 FROM ns.tbl;

以下のような出力が表示され、col1 と col2 のデータが暗号化されていることが確認されます。

 id |                                                     col1                                                     |                                                     col2                                                     | col3
----+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+------
  1 | \x7661756c743a76313a6b6f76455062316a676e6a4a596b643743765539315a49714d625564545a61697152666c7967367837336e66 | \x7661756c743a76313a4b6244543162764678676d44424b526d7037794f5176423569616e615635304c473079664354514b3866513d |  456
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