Encriptación a nivel de campo

Métodos de cifrado admitidos

MongoDB admite dos métodos de cifrado a nivel de campo del lado del cliente utilizando los controladores oficiales compatibles con MongoDB 4.2+:

Cifrado explícito (manual) de campos

Los controladores oficiales compatibles con MongoDB +,4.2 mongoshy el shell MongoDB.4 2 o posterior heredado mongo admiten el cifrado o descifrado explícito de campos con una clave de cifrado de datos y un algoritmo de cifrado específicos.

Las aplicaciones deben modificar cualquier código asociado con la construcción de operaciones de lectura y escritura para incluir la lógica de cifrado y descifrado mediante la librería de cifrado de driver. Las aplicaciones son responsables de seleccionar la llave de cifrado de datos adecuada para el cifrado/descifrado en función de cada operación.

Para obtener más información, consulta Cifrado explícito (manual) a nivel de campo del lado del cliente.

Cifrado automático de campos

Nota

Característica de la empresa

La funcionalidad automática del cifrado a nivel de campo solo está disponible en MongoDB Enterprise 4.2 o posterior y en los clústeres de MongoDB Atlas 4.2 o posterior.

Los controladores oficiales compatibles con MongoDB +,4.2 mongoshy el shell MongoDB.4 2 o posterior heredado mongo admiten el cifrado automático de campos en operaciones de lectura y escritura.

Las aplicaciones deben crear un objeto de conexión a la base de datos (p. MongoClient ej.,) con la configuración de cifrado automático. Esta configuración debe incluir reglas de cifrado automático que utilicen un subconjunto estricto de la sintaxis estándar del borrador de 4 esquema JSON y palabras clave de esquema específicas para el cifrado. Las aplicaciones no tienen que modificar el código asociado con la operación de lectura/escritura. Consulte la sección "Reglas de cifrado automático" para obtener la documentación completa sobre las reglas de cifrado automático.

Para obtener más información, consulta Cifrado automático del lado del cliente a nivel de campo.

Los controladores compatibles con MongoDB 4.2mongosh +, y el shell de MongoDB 4.2 o posterior mongo (hered) descifran automáticamente Binary 6 los objetos del subtipo creados mediante cifrado de nivel de campo del lado del cliente. Para obtener más información sobre el descifrado automático, consulte Descifrado automático de campos.

Componentes de cifrado

El siguiente diagrama ilustra las relaciones entre el controlador y cada componente de cifrado:

• libmongocrypt Es la biblioteca de criptografía principal de código abierto con licencia Apache, utilizada por 4 los2controladores oficiales compatibles conmongosh MongoDB. +,, y el shell de MongoDB.4 2 o posterior mongo para el cifrado a nivel de campo del lado del cliente. Algunos controladores pueden requerir pasos de integración específicos para instalar o vincular la biblioteca. Consulte la documentación del controlador para obtener información más completa.

• La Librería Compartida de encriptación automática es compatible con cifrado a nivel de campo del lado del cliente y solo está disponible con MongoDB Enterprise. La librería compartida de cifrado automático no realiza funciones criptográficas. La librería compartida es una alternativa preferida a mongocryptd y no requiere iniciar un nuevo proceso. mongocryptd todavía es compatible.

• El almacén de claves es una colección de MongoDB que almacena todas las claves de cifrado de datos utilizadas para cifrar valores. Estas claves se cifran mediante una clave maestra del cliente (CMK) antes de almacenarse en la colección. El almacén de claves puede residir en un clúster de MongoDB diferente al que almacena los datos cifrados.

• El Servicio de Gestión de Claves (KMS) almacena la llave maestra de cliente (llave maestra de cliente) utilizada para cifrar las llaves de cifrado de datos. MongoDB admite los siguientes proveedores de KMS:

  • Amazon Web Services KMS

  • Azure Key Vault

  • Google Cloud Platform KMS

  • Clave gestionada localmente

• El clúster de MongoDB que almacena los datos cifrados también puede imponer el cifrado a nivel de campo del lado del cliente. Consulte Aplicar esquema de cifrado a nivel de campo para obtener más información.

Algoritmos de cifrado

El cifrado a nivel de campo del lado del cliente de MongoDB utiliza el enfoque cifrar-luego-MAC combinado con un vector de inicialización determinista o aleatorio para cifrar valores de campo. MongoDB sólo admite el algoritmo de cifrado AEAD AES-256-CBC con MAC HMAC-SHA-512.

{
 "personal_information" : {
   "ssn" : "123-45-6789",
   "credit_score" : 750,
   "credit_cards" : [ "1234-5678-9012-3456", "9876-5432-1098-7654"]
 },
 "phone_numbers" : [ "(212) 555-0153" ]
}

Descifrado de campos automático

Los metadatos de blob BinData incluyen la llave de cifrado de datos _id y el algoritmo de cifrado utilizado para cifrar los datos binarios. Los controladores compatibles 4.2+, mongosh, y el shell MongoDB 4.2 o posterior mongo utilizan estos metadatos para intentar la descifrado automático de objetos de subtipo BinData 6. El proceso de descifrado automático funciona de la siguiente manera:

1. Verifique los BinData metadatos del blob para conocer la clave de cifrado de datos y el algoritmo de cifrado utilizado para cifrar el valor.

2. Verifique el almacén de claves configurado en la conexión de la base de datos actual para la clave de cifrado de datos especificada. Si el Key Vault no contiene la llave especificada, la descifrado automático fallará y el controlador devolverá el blob BinData.

3. Verifique los metadatos de la clave de cifrado de datos para la Clave maestra del cliente (CMK) utilizada para cifrar el material clave.

4. Para Amazon Web Services KMS, Azure Key Vault o Google Cloud Platform KMS, envíe la clave de cifrado de datos al proveedor de KMS para su descifrado. Si la CMK no existe o si la configuración de la conexión no permite el acceso a ella, el descifrado falla y el controlador devuelve el BinData blob.

   Para la clave localmente gestionada, debe recuperar la clave local y descifrar la clave de cifrado de datos. Si la clave local especificada en la configuración de la base de datos no se utilizó para cifrar la clave de cifrado de datos, la descifrado fallará y el driver devolverá el blob BinData.

5. Desencripta el valor BinData usando la llave de cifrado de datos desencriptada y el algoritmo apropiado.

Las aplicaciones con acceso al servidor MongoDB que también no tienen acceso a la clave maestra requerida y a las claves de cifrado de datos no pueden descifrar los BinData valores.

Para obtener más información sobre cómo configurar la conexión de la base de datos para el cifrado a nivel de campo del lado del cliente, consulta el constructor Mongo() o consulta la documentación del método de construcción del driver preferido.

Aplicar esquema de cifrado a nivel de campo

A partir de MongoDB 4.2, el servidor admite el uso de la validación de esquema para aplicar el cifrado de campos específicos en una colección. Utiliza las palabras clave de las reglas de cifrado automático con el objeto de validación $jsonSchema para indicar qué campos requieren cifrado. El servidor rechaza cualquier operación de escritura en esa colección en la que los campos especificados no sean objetos del subtipo Binary (BinData) 6.

Por ejemplo, el siguiente comando collMod modifica la colección hr.employees para incluir un validator. El objeto de validación $jsonSchema incluye palabras clave de cifrado a nivel de campo del lado del cliente para indicar que:

• El taxid campo debe estar cifrado. Los clientes deben usar la clave de cifrado de datos especificada y el algoritmo de cifrado aleatorio al cifrar el campo.

• El campo taxid-short debe estar cifrado. Los clientes deben utilizar la llave de cifrado de datos especificada y el algoritmo de cifrado determinista para cifrar el campo.

db.getSiblingDB("hr").runCommand(
  {
    "collMod" : "employees",
    "validator" : {
      "$jsonSchema" : {
        "bsonType" : "object",
        "properties" : {
          "taxid" : {
            "encrypt" : {
              "keyId" : [UUID("e114f7ad-ad7a-4a68-81a7-ebcb9ea0953a")],
              "algorithm" : "AEAD_AES_256_CBC_HMAC_SHA_512-Random",
            }
          },
          "taxid-short" : {
            "encrypt" : {
              "keyId" : [UUID("33408ee9-e499-43f9-89fe-5f8533870617")],
              "algorithm" : "AEAD_AES_256_CBC_HMAC_SHA_512-Deterministic",
              "bsonType" : "string"
            }
          }
        }
      }
    }
  }
)

Los clientes que realicen un cifrado explícito (manual) a nivel de campo deben encrypt como mínimo los campos taxid y taxid-short utilizando la misma configuración que la instancia remota $jsonSchema antes de efectuar la operación de escritura.

Los clientes que realizan cifrado automático a nivel de campo del lado del cliente tienen un comportamiento específico según la configuración de la conexión de la base de datos:

• Si el objeto de conexión ClientSideFieldLevelEncryptionOptions schemaMap contiene una clave para la colección especificada, el cliente utiliza dicho objeto para realizar el cifrado automático a nivel de campo e ignora el esquema remoto. Las reglas locales deben cifrar, como mínimo, los taxid taxid-short campos y.

• Si la conexión ClientSideFieldLevelEncryptionOptions schemaMap objeto no contiene una clave para la colección especificada, el cliente descarga el esquema remoto del lado del servidor para la colección y lo utiliza para realizar el cifrado automático a nivel de campo.

  Esta configuración requiere que el cliente confíe en que el servidor tiene un esquema válido con respecto al cifrado automático a nivel de campo. El cliente sólo utiliza el esquema remoto para realizar el cifrado automático a nivel de campo y no aplica ninguna otra regla de validación especificada en el esquema.

Dado que el servidor MongoDB no puede descifrar ni introspeccionar el contenido del campo cifrado,no puede validar que los clientes hayan utilizado las opciones de cifrado especificadas para cifrar un campo determinado. Esto permite que dos clientes inserten datos cifrados utilizando diferentes ID de clave o algoritmos de cifrado para un campo específico. Si bien algunas cargas de trabajo pueden requerir implementaciones de cifrado independientes a nivel de campo, la implementación inconsistente de las opciones de cifrado para un campo en diferentes clientes puede provocar un comportamiento incorrecto o inesperado en las consultas sobre el campo cifrado.

Por ejemplo, el cliente A cifra el campo PII mediante cifrado aleatorio, mientras que el cliente B cifra el campo PII mediante cifrado determinista. El algoritmo de cifrado aleatorio siempre devuelve un valor único diferente, mientras que el algoritmo determinista siempre devuelve el mismo valor. Las consultas que esperan datos cifrados deterministamente para ese campo generan resultados inconsistentes, ya que el servidor no puede encontrar ninguno de los campos cifrados aleatoriamente.

Tabla de compatibilidad de controladores

El cifrado a nivel de campo del lado del cliente de MongoDB 4.2 solo está disponible con las siguientes versiones oficiales compatibles del driver 4.2+ :

Consulta la documentación de referencia del controlador para obtener ejemplos de sintaxis e implementación.