密钥管理和轮换

钥匙是平台的"信任根源"。可靠的密钥管理系统（KMS/HSM+过程+遥测）将密码学从一次性集成转变为日常操作：密钥定期更新，使用透明，定位，客户在没有中心时体验密钥交换。

1）目标和原则

密码敏捷性：无需大量迁移即可更改密钥算法/长度。
Least exposure：私钥不会离开KMS/HSM；签名/解密操作-已删除。
短命的艺术品：代币/会话密钥的寿命为几分钟而不是几周。
双键/双证书窗口：无故障旋转。
区域和租户分组：按地区和租户划分钥匙。
完全可听性：不变操作日志，HSM认证，访问控制。

2）按键分类

根（Root CA/Master Key）：在HSM中,极少使用,用于释放中间密钥或数据密钥包装。
操作：JWT/事件签名，TLS，webhook签名，config/PII加密。
会议/临时：DPoP，mTLS绑定，频道/对话的ECDH输出。
整合：合作伙伴密钥（公共）和HMAC秘密。
Data Keys （DEK）：在KEK下使用envelope加密,不显式存储。

3）密钥识别和使用策略

每个密钥都具有"kid"（密钥在令牌/标题中识别）：

yaml key:
kid: "eu-core-es256-2025-10"
alg: "ES256"         # или EdDSA, RSA-PSS, AES-GCM, XChaCha20-Poly1305 purpose: ["jwt-sign","webhook-sign"]
scope: ["tenant:brand_eu","region:EE"]
status: "active"       # active      next      retiring      revoked created_at: "2025-10-15T08:00:00Z"
valid_to:  "2026-01-15T08:00:00Z"

规则："一个目标是一个关键"（Sharing的最低限度），明确的应用区域和时间表。

4）密钥生命周期（KMS/HSM）

1.Generate：在HSM/KMS中,使用导出策略=被禁止。
2.出版物：对于不对称-带有"kid"的JWKS/证书。
3.使用：使用受控的IAM进行远程操作（sign/decrypt）。
4.Rotate：运行"next"密钥并启用双接受。
5.Retire：将旧版本转换为"retiring"，然后转换为"revoked"。
6.销毁：在争议窗口后销毁材料（带有purge协议）。

5）轮换： 策略

Scheduled：日历（例如，JWT签名的每个1-3个月，TLS耳机的6-12个月）。
滚动：消费者逐步切换（JWKS已经包含新密钥；在腰果加热后，发行人开始签署新的协议）。
强制（安全）：在损害时立即轮换；短的双接受窗口,攻击性的文物到期。
Staggered per region/tenant：不要同时向整个世界"鼓掌"。

黄金规则：首先出版，然后签名新，只有到期后-旧的回忆。

6）双键窗口（无故障更换）

我们用新旧的"kid"发布JWKS。
验证者接受两者。
在N分钟/小时后，发行人开始签名。
监视新/新"kid"检查的份额。
达到目标比例后，retairim是旧的。

yaml jwks:
keys:
- kid: "eu-core-es256-2025-10" # new alg: "ES256"
use: "sig"
crv: "P-256"
x: "<...>"; y: "<...>"
- kid: "eu-core-es256-2025-07" # old alg: "ES256"
use: "sig"
...

7）签名和验证政策

默认算法：签名ES256/EdDSA；需要的RSA-PSS。
禁止"无"/弱算法；whitelisting在验证侧。
Clock skew：我们允许300 c ±，我们计算偏差。
Key pinning（内部服务）和短TTL JWKS-kesha（30-60 s）。

8） Envelope加密和KDF

以以下方式存储数据：


ciphertext = AEAD_Encrypt(DEK, plaintext, AAD=tenant    region    table    row_id)
DEK = KMS. Decrypt (KEK, EncryptedDEK )//on access
EncryptedDEK = KMS. Encrypt (KEK, DEK )//on write

KEK（关键加密密钥）存储在KMS/HSM中，并定期轮换。
为对象/批次创建DEK；在轮换KEK时，我们执行re-wrap（快速，无重加密）。
对于线程-ECDH+HKDF，用于输出简短的通道密钥。

9）区域性和多特南特

密钥和JWKS跨区域："eu-core"，"latam-core"是不同的密钥集。
将IAM/审计划分为 tenant/region；密钥不在居民之间"流动"。
"kid"用信任域前缀编码："eu-core-es256-2025-10"。

10）集成的秘密（HMAC, API密钥）

存储在KMS后端的Secret Store中，通过短暂的客户机秘密进行演示（rotation policy ≤ 90天）。
旋转时支持两个活动秘密（双秘密）。
对于webhooks-timestamp+HMAC身体签名；时间窗口≤ 5分钟。

11）访问控制和流程

IAM矩阵：谁可以"generate"，"sign"，"decrypt"，"rotate"，"destroy"（角色最少）。
4眼原理：敏感手术需要两个确认。
Change windows：新密钥启用窗口和测试金丝雀区域。
Runbooks： scheduled和forced轮换的过程模板。

12）可观察性和审计

度量标准：

`sign_p95_ms`, `decrypt_p95_ms`, `jwks_skew_ms`,
"kid"，"old_kid_usage_ratio"的消费，
`invalid_signature_rate`, `decrypt_failure_rate`.

Logi/审计：

每个签名/解密操作："who/what/when/where/kid/purpose"。
关键状态和轮换/重写请求的历史记录。
HSM认证，关键材料的访问日志。

13）花花公子（事件）

1.签名密钥的损害

立即恢复旧的"kid"（或翻译成带有最小窗口的"retiring"），发布新的JWKS，缩短的TTL令牌，强制绑定/RT残疾，与集成所有者的通信，复古审核。

2.旋转后批量"INVALID_SIGNATURE"

检查JWKS/clock skew缓存,返回双接受,延长窗口,发送给客户。

3.KMS/HSM潜伏期增长

启用本地签名缓存是无效的；取而代之的是-发射器中的batch/queue，autoscaling HSM代理，优先考虑关键线程。

4.一个地区的拒绝

启动区域隔离程序；不"拉动"其他地区的钥匙；降低下降区域的签字功能。

14）测试

合同：JWKS正确性,正确的"kid"/alg/use,客户兼容性。
Negative：假签名，过时的"kid"，不正确的alg，clock skew。
混乱：瞬间旋转，KMS不可用，时间的"漂移"。
下载：签名高峰（JWT/webhooks），解密高峰（PII/付款）。
E2E：双键窗口：问题-验证-交通转移-旧的剔除。

15）配置示例（YAML）

yaml crypto:
regions:
- id: "eu-core"
jwks_url: "https://sts. eu/.well-known/jwks. json"
rotation:
jwt_sign: { interval_days: 30, window_dual: "48h" }
webhook: { interval_days: 60, window_dual: "72h" }
kek:   { interval_days: 90, action: "rewrap" }
alg_policy:
sign: ["ES256","EdDSA"]
tls: ["TLS1. 2+","ECDSA_P256"]
publish:
jwks_cache_ttl: "60s"
audit:
hsm_attestation_required: true two_person_rule: true

16）工件中JWKS和标记的示例

JWT头的片段：

json
{ "alg":"ES256", "kid":"eu-core-es256-2025-10", "typ":"JWT" }

JWKS（公共部分）：

json
{ "keys":[
{"kty":"EC","use":"sig","crv":"P-256","kid":"eu-core-es256-2025-10","x":"...","y":"..."},
{"kty":"EC","use":"sig","crv":"P-256","kid":"eu-core-es256-2025-07","x":"...","y":"..."}
]}

17）反模式

长寿钥匙"多年"，适用于所有地区。
没有双重接受的"一时"轮换。
从KMS/HSM出口私有密钥"快速"。
溷合任务：一键签名JWT和加密数据。
没有HSM和IAM限制的日志/认证。
在KEK旋转时，DEK没有重写机制。
Env中的手动"秘密"代替Secret Store。

18）售前支票清单

KMS/HSM中的所有私有密钥；IAM矩阵和4眼原理已调整。
算法策略、密钥长度和寿命已得到批准。
启用了双键过程，并通过"kid"监控份额。
JWKS以短TTL和腰果预热发布；客户端接受≥2密钥。
Envelope加密：KEK轮换，DEK重写而不停机。
区域隔离和tenant分开键集。
花花公子犯规/滚动/轮换；训练运行。
包括度量（"old_kid_usage_ratio"，"invalid_signature_rate"）和变量。
contract/negative/chaos/load/E2E测试集已通过。
集成文档：如何处理"kid"更改，哪些窗口和错误代码。

结论

密钥管理是一门操作学科：KMS/HSM是真理的来源，具有双键，区域和影子隔离，内置加密和可观察性的定期和安全轮换。按照这些规则，您可以获得可扩展的加密连接，可以抵抗事件并轻松向审计员解释-开发人员和集成商可以轻松地进行任何更改。

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