金鑰組

Tink 會使用 Keyset 啟用金鑰輪替功能。正式來說，金鑰組是空白以外的金鑰清單¹，其中一個金鑰會指定為主要金鑰 (例如用於簽署及加密新的明文)。此外，鍵組中的鍵會取得專屬 ID² 和鍵狀態，可讓您停用鍵，而無須從鍵組中移除鍵。

鍵組是使用者存取鍵的主要方式 (透過 KeysetHandle 類別)。這可確保每位使用者都有一組程式碼，可同時處理多個鍵。對於大多數加密技術使用者而言，處理多個金鑰是必要的：他們需要能夠變更金鑰 (例如舊金鑰可能會外洩)，而且幾乎不會有「切換至下一個金鑰」的獨立作業，可在全球範圍內，立即套用於程式碼執行的機器和所有密文。因此，使用者需要編寫程式碼，讓系統在從一個按鍵切換到下一個按鍵時運作。

範例：AEAD

請考慮 AEAD 鍵組，其中包含 AEAD 基本元素的多個鍵。如先前所述，每個鍵都會指定兩個函式： \(\mathrm{Enc}\) 和 \(\mathrm{Dec}\)。鍵組現在也指定了兩個新函式： \(\mathrm{Enc}\) 和 \(\mathrm{Dec}\) 。 \(\mathrm{Enc}\) 等同於鍵組主索引鍵的函式 \(\mathrm{Enc}\) ，而函式 \(\mathrm{Dec}\) 會嘗試使用所有金鑰解密，並依某種順序逐一執行 (請參閱下方的說明，瞭解 Tink 如何改善這項功能的效能)。

值得一提的是，Keyset 是完整的鍵：它是所用函式 \(\mathrm{Enc}\) 和\(\mathrm{Dec}\) 的完整說明。這表示使用者可以編寫類別，並將 KeysetHandle 做為輸入內容，表示類別需要完整的物件說明 \(\mathrm{Enc}\) 和 \(\mathrm{Dec}\) 才能正常運作。這可讓使用者編寫 API，說明如要使用這個類別，就必須提供加密原語的說明。

金鑰輪替

以 Tink 使用者為例，他們編寫的程式會先從 KMS 取得金鑰組，然後使用該金鑰組建立 AEAD 物件，最後使用這個物件加密及解密密文。

系統會自動為這類使用者準備金鑰輪替，並在使用者目前選擇的演算法不再符合標準時切換演算法。

不過，實作這類金鑰輪替時必須小心謹慎：首先，KMS 應在金鑰組中新增金鑰 (但尚未將其設為主要金鑰)。接著，您必須將新的金鑰組推送至所有二進位檔，以便每個使用此金鑰組的二進位檔，都能在金鑰組中取得最新的金鑰。只有在這個時候，新金鑰才會設為主要金鑰，而產生的金鑰組會再次分發至使用該金鑰組的所有二進位檔。

密文中的金鑰 ID

請再想想 AEAD 鍵組的範例。如果採用這種方式，解密密文時，Tink 會嘗試使用金鑰組中的所有金鑰進行解密，因為無法得知用來加密金鑰組的金鑰。這可能會導致大量的效能額外負擔。

因此，Tink 允許在密文前方加上由 ID 衍生的 5 個位元組字串。根據上述「完整金鑰」的概念，這個前置字串是金鑰的一部分，且所有使用此金鑰產生的密文都應包含這個前置字串。使用者建立金鑰時，可以選擇金鑰是否要使用前置字串，或是使用不含前置字串的密文格式。

當金鑰位於金鑰組中時，Tink 會根據金鑰在金鑰組中的 ID 計算這個標記。在鍵組中，ID 是唯一的²，這表示標記也是唯一的。因此，如果只使用標記的金鑰，相較於使用單一金鑰解密，不會有任何效能損失：Tink 在解密時只需嘗試其中一個金鑰。

不過，由於標記是鍵的一部分，這也表示鍵必須具有特定 ID，才能位於鍵組中。這會影響描述不同語言中關鍵物件的實作方式。