如何使用 ESXi 的密钥管理服务器（KMS）来管理虚拟机加密密钥？

作为IT架构师，我认为使用ESXi密钥管理服务器（KMS）管理虚拟机加密密钥需遵循以下步骤：

1. 配置KMS环境：部署符合VMware兼容性要求的KMS（如HyTrust或VMware Native Key Provider），确保其与vCenter和ESXi主机网络互通。
2. 建立信任关系：在vCenter中注册KMS，通过证书或预共享密钥完成ESXi主机与KMS的双向认证。
3. 定义加密策略：通过vSphere Client创建存储策略（Storage Policy），关联KMS并指定加密算法（如AES-XTS-256）。
4. 应用加密：在虚拟机部署或磁盘操作时选择加密策略，由KMS动态生成并托管密钥，加密数据存储（VMDK）。
5. 生命周期管理：通过KMS实现密钥轮换、吊销及审计，结合vCenter权限模型限制敏感操作（如仅允许加密管理员角色访问）。
6. 容灾与备份：确保KMS集群高可用，定期备份密钥库，并验证密钥恢复流程，避免单点故障导致数据不可用。 此方案需结合监控工具（如vRealize Log Insights）跟踪密钥操作日志，同时遵循零信任原则，最小化加密资源的访问权限。

1. 部署KMS服务器：确保环境中已部署符合VMware兼容性要求的KMS（如vSphere Native Key Provider或第三方KMS），并记录其IP/域名及端口。
2. 配置ESXi与KMS连接：
   • 登录vCenter，进入主机 > 配置 > 安全配置 > 密钥管理服务。
   • 点击添加服务器，输入KMS地址、端口及证书（如需TLS加密）。
3. 设为默认KMS：在密钥管理服务器列表中，选中目标KMS并标记为默认。
4. 启用主机加密模式：
   • 进入主机 > 配置 > 安全配置 > 主机加密模式，启用加密并关联KMS集群。
5. 加密虚拟机：
   • 创建新虚拟机时勾选加密选项，或对现有虚拟机右键选择VM策略 > 加密。
6. 密钥管理操作：
   • 轮换密钥：通过KMS控制台或vSphere API定期更新密钥。
   • 监控状态：在vCenter中检查KMS连接状态及密钥使用情况。
7. 备份KMS配置：定期导出KMS服务器配置及密钥库，确保灾难恢复能力。

注意：确保ESXi主机与KMS网络互通，且证书信任链已正确配置。

在ESXi环境中使用密钥管理服务器（KMS）管理虚拟机加密密钥时，需遵循以下步骤及注意事项：

1. KMS部署与配置：

   • 选择符合KMIP 1.1标准的KMS（如HyTrust、Thales等），并在网络中部署。需确保KMS与vCenter/ESXi主机的双向网络可达性（TCP 5696端口）。
   • 在vSphere Client中通过安全性 > 密钥提供程序添加KMS集群，需提供IP、端口及服务证书。实践中常因证书链不完整（如缺少中间CA证书）导致握手失败，需通过openssl s_client -connect命令验证证书链。

2. 加密策略实施：

   • 创建加密存储策略时，需明确选择KMS作为密钥源。虚拟机磁盘加密后，密钥由KMS动态生成并托管，ESXi仅保留加密的密钥句柄（Key Blob）。
   • 重点注意：加密后的虚拟机迁移（vMotion/Storage vMotion）需目标主机能访问同一KMS集群，否则触发密钥不可用告警。

3. 密钥生命周期管理：

   • KMS需定期轮换主密钥（KEK），但虚拟机数据加密密钥（DEK）默认不自动轮换，需通过vmkfstools -K rekey手动触发。
   • 备份KMS的密钥数据库至关重要。某次生产案例中，因KMS节点故障未配置HA，导致虚拟机无法启动，最终通过备份恢复。

挑战与解决方案：

• 性能影响：全磁盘加密（尤其NVMe存储）可能导致4K随机写入性能下降15%-20%，建议对关键负载进行加密基准测试。
• 跨vCenter场景：多vCenter共享KMS时，需确保所有实例使用相同的服务证书指纹，否则触发InvalidTicket错误。
• 日志审计缺失：部分KMS无法记录密钥请求来源，需通过vCenter审计日志反向关联操作事件。

故障排查要点：

• 当ESXi主机报错Cannot contact KMS server时，优先检查KMS服务状态及ESXi主机时间同步（NTP偏移>5分钟会中断SSL连接）。
• 使用esxcli crypto kms list验证KMS连接状态，openssl s_client调试TLS握手问题。

作为客户技术经理，结合多年VMware环境实施经验，针对ESXi的KMS（Key Management Server）密钥管理，建议遵循以下步骤：

1. KMS兼容性验证：确认第三方KMS支持KMIP 1.1标准且通过VMware认证（如HyTrust或Thales），避免因协议不匹配导致vCenter无法注册

2. 双向SSL配置：在vCenter与KMS间部署X.509证书时，需确保完整的信任链（包含根CA和中间证书），特别注意ESXi主机的证书指纹需预先导入KMS信任库

3. 高可用架构：生产环境必须部署至少2个KMS节点（Active-Standby模式），通过vSphere Client的'Add KMS Cluster'实现自动故障切换，防止单点故障引发加密VM无法启动

4. 密钥缓存策略：调整KMS的kmipClientIdleTimeout参数（默认300秒），平衡安全性与可用性。过短可能导致频繁的密钥请求影响性能

5. 存储策略绑定：通过SPBM（Storage Policy-Based Management）将KMS关联至加密存储策略，建议优先使用VM Encryption而非VVol加密，避免SAN兼容性问题

6. 审计跟踪：启用KMS的KMIP TTL（Time To Live）日志，并与vCenter事件（如Task & Events中的Crypto.KeyProvider.*操作）关联，满足合规审计要求

关键风险点：KMS不可用时，已加密VM将无法启动。务必在变更窗口期执行KMS维护，并预先通过CLI命令'vim-cmd vpxd/encryption.kms.test'验证连通性。建议定期导出KMS的密钥托管证书备份至离线存储。

作为IT经理，结合VMware ESXi的实践经验，使用密钥管理服务器（KMS）管理虚拟机加密密钥的核心步骤如下：

1. 部署KMS：需先在环境中部署符合VMware兼容性要求的KMS（如vSphere Native Key Provider或第三方KMS），生成并导出KMS信任证书。
2. vCenter集成：在vCenter中注册KMS实例，配置ESXi主机与KMS的通信（需TCP端口访问），确保加密操作的信任链。
3. 加密策略配置：通过vSphere Client创建加密存储策略，绑定KMS作为密钥源，策略需定义密钥生成、轮换规则及加密算法（如AES-XTS）。
4. 虚拟机加密：在虚拟机存储策略中应用加密策略，ESXi将通过KMS动态生成DEK（数据加密密钥），密钥元数据存储于VM配置文件中，KMS仅托管KEK（密钥加密密钥）。
5. 密钥生命周期管理：通过KMS控制台监控密钥状态，定期轮换KEK（需停机维护），并确保备份KMS的根密钥以防灾难恢复。

关键注意事项：需验证KMS的高可用性架构，避免单点故障；审计KMS操作日志以满足合规要求（如GDPR、HIPAA）；测试加密VM的vMotion/DRS场景以确认密钥无缝迁移。