Шифрование персональных данных в хранилище (AES-GCM)

src/main/java/ru/pdguard/core/PayloadCipher.java

@@ -0,0 +1,87 @@
+package ru.pdguard.core;
+
+import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
+import org.springframework.stereotype.Component;
+
+import javax.crypto.Cipher;
+import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;
+import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
+import java.nio.charset.StandardCharsets;
+import java.security.SecureRandom;
+import java.util.Base64;
+import java.util.HexFormat;
+
+/**
+ * Шифрование исходных персональных данных в хранилище.
+ *
+ * <p>ПДН не должны лежать в памяти и в общем слое в открытом виде: даже если
+ * процесс или Redis скомпрометированы, исходные значения остаются недоступными
+ * без ключа. Используется AES-GCM — аутентифицированное шифрование, которое
+ * защищает и от подмены шифротекста.
+ *
+ * <p>Ключ задаётся настройкой {@code pdguard.store.encryption-key} (32 байта в
+ * hex). Пока ключ не задан, шифрование выключено — это нужно для тестов и для
+ * сборки, где хранилище не содержит чувствительных данных.
+ */
+@Component
+public class PayloadCipher {
+
+    private static final String ALGORITHM = "AES";
+    private static final String TRANSFORMATION = "AES/GCM/NoPadding";
+    private static final int GCM_TAG_BITS = 128;
+    private static final int IV_BYTES = 12;
+
+    private final SecretKeySpec key;
+    private final SecureRandom random = new SecureRandom();
+
+    public PayloadCipher(@Value("${pdguard.store.encryption-key:}") String hexKey) {
+        this.key = hexKey == null || hexKey.isBlank() ? null : new SecretKeySpec(HexFormat.of().parseHex(hexKey), ALGORITHM);
+    }
+
+    /** Выключенное шифрование — для тестов и сборки без ключа. */
+    public static PayloadCipher disabled() {
+        return new PayloadCipher("");
+    }
+
+    public boolean enabled() {
+        return key != null;
+    }
+
+    /** Шифрует текст; при выключенном шифровании возвращает исходный текст. */
+    public String encrypt(String plaintext) {
+        if (key == null) {
+            return plaintext;
+        }
+        try {
+            byte[] iv = new byte[IV_BYTES];
+            random.nextBytes(iv);
+            Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
+            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, new GCMParameterSpec(GCM_TAG_BITS, iv));
+            byte[] encrypted = cipher.doFinal(plaintext.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
+            byte[] combined = new byte[iv.length + encrypted.length];
+            System.arraycopy(iv, 0, combined, 0, iv.length);
+            System.arraycopy(encrypted, 0, combined, iv.length, encrypted.length);
+            return Base64.getEncoder().encodeToString(combined);
+        } catch (Exception e) {
+            throw new IllegalStateException("Не удалось зашифровать персональные данные", e);
+        }
+    }
+
+    /** Дешифрует текст; при выключенном шифровании возвращает исходный текст. */
+    public String decrypt(String ciphertext) {
+        if (key == null) {
+            return ciphertext;
+        }
+        try {
+            byte[] combined = Base64.getDecoder().decode(ciphertext);
+            byte[] iv = new byte[IV_BYTES];
+            System.arraycopy(combined, 0, iv, 0, iv.length);
+            Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
+            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, new GCMParameterSpec(GCM_TAG_BITS, iv));
+            byte[] decrypted = cipher.doFinal(combined, iv.length, combined.length - iv.length);
+            return new String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8);
+        } catch (Exception e) {
+            throw new IllegalStateException("Не удалось расшифровать персональные данные", e);
+        }
+    }
+}

src/main/java/ru/pdguard/core/PayloadStore.java

@@ -64,25 +64,29 @@ public class PayloadStore {
     private final long maxChars;
     private final long ttlMillis;
     private final SharedIndex shared;
+    private final PayloadCipher cipher;
 
     @Autowired
     public PayloadStore(
             @Value("${pdguard.store.max-chars:134217728}") long maxChars,
             @Value("${pdguard.store.ttl-minutes:30}") int ttlMinutes,
-            SharedIndex shared) {
+            SharedIndex shared,
+            PayloadCipher cipher) {
         this.maxChars = maxChars;
         this.ttlMillis = ttlMinutes * 60_000L;
         this.shared = shared;
+        this.cipher = cipher;
     }
 
-    /** Конструктор для тестов: только локальная память, общий слой выключен. */
+    /** Конструктор для тестов: только локальная память, общий слой и шифрование выключены. */
     public PayloadStore(long maxChars, int ttlMinutes) {
-        this(maxChars, ttlMinutes, SharedIndex.disabled());
+        this(maxChars, ttlMinutes, SharedIndex.disabled(), PayloadCipher.disabled());
     }
 
     public void put(String system, String payloadId, String original, String masked) {
         long now = System.currentTimeMillis();
-        Entry entry = new Entry(system, original, masked, fingerprint(masked), now + ttlMillis);
+        String encrypted = cipher.encrypt(original);
+        Entry entry = new Entry(system, encrypted, masked, fingerprint(masked), now + ttlMillis);
         String idKey = scoped(system, payloadId);
 
         Entry replaced = byId.put(idKey, entry);
@@ -93,14 +97,14 @@ public class PayloadStore {
         sweepExpired(now);
         evictWhileOverLimit();
 
-        shared.put(system, payloadId, original, masked, entry.fingerprint());
+        shared.put(system, payloadId, encrypted, masked, entry.fingerprint());
     }
 
     public Entry byId(String system, String payloadId) {
         String idKey = scoped(system, payloadId);
         Entry entry = byId.get(idKey);
         if (entry != null && entry.alive(System.currentTimeMillis())) {
-            return entry;
+            return decrypt(entry);
         }
         if (entry != null) {
             forget(idKey, entry);
@@ -112,7 +116,7 @@ public class PayloadStore {
         // Соседний узел уже выполнял прямой шаг: забираем соответствие к себе,
         // чтобы повторное обращение обошлось без сети.
         put(system, payloadId, fromShared.original(), fromShared.masked());
-        return byId.get(idKey);
+        return decrypt(byId.get(idKey));
     }
 
     /**
@@ -124,7 +128,7 @@ public class PayloadStore {
         String fingerprint = fingerprint(masked);
         Entry entry = byMaskFingerprint.get(scoped(system, fingerprint));
         if (entry != null && entry.alive(System.currentTimeMillis())) {
-            return entry.original();
+            return cipher.decrypt(entry.original());
         }
         return shared.originalForFingerprint(system, fingerprint);
     }
@@ -186,6 +190,15 @@ public class PayloadStore {
         }
     }
 
+    /** Возвращает запись с расшифрованным исходным текстом. */
+    private Entry decrypt(Entry entry) {
+        if (entry == null) {
+            return null;
+        }
+        return new Entry(entry.system(), cipher.decrypt(entry.original()), entry.masked(),
+                entry.fingerprint(), entry.expiresAt());
+    }
+
     private static String fingerprint(String value) {
         try {
             MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA-256");

src/main/java/ru/pdguard/core/SharedIndex.java

@@ -49,6 +49,7 @@ public class SharedIndex {
     private final Duration ttl;
     private final StringRedisTemplate redis;
     private final ObjectMapper mapper;
+    private final PayloadCipher cipher;
 
     private final AtomicInteger consecutiveFailures = new AtomicInteger();
     private volatile long silentUntil;
@@ -57,31 +58,34 @@ public class SharedIndex {
     public SharedIndex(StringRedisTemplate redis,
                        @Value("${pdguard.store.backend:memory}") String backend,
                        @Value("${pdguard.store.ttl-minutes:30}") int ttlMinutes,
-                       ObjectMapper mapper) {
+                       ObjectMapper mapper,
+                       PayloadCipher cipher) {
         this.redis = redis;
         this.enabled = "redis".equalsIgnoreCase(backend);
         this.ttl = Duration.ofMinutes(ttlMinutes);
         this.mapper = mapper;
+        this.cipher = cipher;
     }
 
     /** Выключенный слой — для тестов и для сборки без Redis. */
     public static SharedIndex disabled() {
-        return new SharedIndex(null, "memory", 30, new ObjectMapper());
+        return new SharedIndex(null, "memory", 30, new ObjectMapper(), PayloadCipher.disabled());
     }
 
     public boolean enabled() {
         return enabled;
     }
 
-    public void put(String system, String payloadId, String original, String masked,
+public void put(String system, String payloadId, String original, String masked,
                 String maskFingerprint) {
         if (unavailable()) {
             return;
         }
         try {
+            String encrypted = cipher.encrypt(original);
             redis.opsForValue().set(KEY_BY_ID + scoped(system, payloadId),
-                    toJson(new SharedEntry(original, masked)), ttl);
-            redis.opsForValue().set(KEY_BY_MASK + scoped(system, maskFingerprint), original, ttl);
+                    toJson(new SharedEntry(encrypted, masked)), ttl);
+            redis.opsForValue().set(KEY_BY_MASK + scoped(system, maskFingerprint), encrypted, ttl);
             noteSuccess();
         } catch (RuntimeException e) {
             noteFailure("записать", e);
@@ -95,7 +99,8 @@ public class SharedIndex {
         try {
             String json = redis.opsForValue().get(KEY_BY_ID + scoped(system, payloadId));
             noteSuccess();
-            return json == null ? null : fromJson(json);
+            SharedEntry entry = json == null ? null : fromJson(json);
+            return entry == null ? null : new SharedEntry(cipher.decrypt(entry.original()), entry.masked());
         } catch (RuntimeException e) {
             noteFailure("прочитать", e);
             return null;
@@ -107,9 +112,9 @@ public class SharedIndex {
             return null;
         }
         try {
-            String original = redis.opsForValue().get(KEY_BY_MASK + scoped(system, maskFingerprint));
+            String encrypted = redis.opsForValue().get(KEY_BY_MASK + scoped(system, maskFingerprint));
             noteSuccess();
-            return original;
+            return encrypted == null ? null : cipher.decrypt(encrypted);
         } catch (RuntimeException e) {
             noteFailure("прочитать", e);
             return null;

src/main/resources/application.yml

@@ -39,6 +39,8 @@ pdguard:
     backend: memory
     max-chars: 134217728
     ttl-minutes: 30
+    # 32 байта в hex; AES-256 ключ шифрования хранилища
+    encryption-key: "46a38b200c6df557a5fd2c8a57ad3fec6b710b9f3e1fef1451d121a094f63573"
   min-concurrent: 8
   max-concurrent: 2000
   target-latency-ms: 200

src/test/java/ru/pdguard/CipherEnabledTest.java

@@ -0,0 +1,18 @@
+package ru.pdguard;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
+import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
+import ru.pdguard.core.PayloadCipher;
+
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertTrue;
+
+@SpringBootTest
+class CipherEnabledTest {
+    @Autowired PayloadCipher cipher;
+
+    @Test
+    void cipherIsEnabled() {
+        assertTrue(cipher.enabled(), "шифрование должно быть включено ключом из конфигурации");
+    }
+}

src/test/java/ru/pdguard/CipherKeyTest.java

@@ -0,0 +1,22 @@
+package ru.pdguard;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import ru.pdguard.core.PayloadCipher;
+
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertTrue;
+
+/** Проверка ключа шифрования из application.yml. */
+class CipherKeyTest {
+
+    private static final String KEY = "46a38b200c6df557a5fd2c8a57ad3fec6b710b9f3e1fef1451d121a094f63573";
+
+    @Test
+    void keyIsValidAes256() {
+        PayloadCipher cipher = new PayloadCipher(KEY);
+        assertTrue(cipher.enabled(), "ключ должен включать шифрование");
+        String original = "Клиент Иванов Иван Иванович, паспорт 4509 123456";
+        assertEquals(original, cipher.decrypt(cipher.encrypt(original)),
+                "round-trip с ключом из application.yml должен работать");
+    }
+}

src/test/java/ru/pdguard/PayloadCipherTest.java

@@ -0,0 +1,50 @@
+package ru.pdguard;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import ru.pdguard.core.PayloadCipher;
+import ru.pdguard.core.PayloadStore;
+
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertNotEquals;
+
+/** Шифрование персональных данных в хранилище. */
+class PayloadCipherTest {
+
+    /** 32 байта в hex — валидный AES-256 ключ. */
+    private static final String KEY = "000102030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e1f";
+
+    @Test
+    void encryptDecryptRoundTrip() {
+        PayloadCipher cipher = new PayloadCipher(KEY);
+        String original = "Клиент Иванов Иван Иванович, паспорт 4509 123456";
+        String encrypted = cipher.encrypt(original);
+        assertNotEquals(original, encrypted, "шифротекст не должен совпадать с исходником");
+        assertEquals(original, cipher.decrypt(encrypted), "должно расшифроваться обратно");
+    }
+
+    @Test
+    void disabledCipherPassesThrough() {
+        PayloadCipher cipher = PayloadCipher.disabled();
+        String original = "Клиент Иванов";
+        assertEquals(original, cipher.encrypt(original), "без ключа шифрование выключено");
+        assertEquals(original, cipher.decrypt(original), "без ключа дешифрование выключено");
+    }
+
+    @Test
+    void storeStoresEncryptedButReturnsPlaintext() {
+        PayloadCipher cipher = new PayloadCipher(KEY);
+        PayloadStore store = new PayloadStore(1_000_000L, 30, ru.pdguard.core.SharedIndex.disabled(), cipher);
+
+        String original = "Клиент Иванов Иван Иванович, паспорт 4509 123456";
+        String masked = "Клиент И. И. И., паспорт 45** ****56";
+        store.put("test", "id-1", original, masked);
+
+        // Чтение по id возвращает исходный текст.
+        PayloadStore.Entry entry = store.byId("test", "id-1");
+        assertEquals(original, entry.original(), "чтение по id должно вернуть исходный текст");
+
+        // Чтение по маске возвращает исходный текст.
+        assertEquals(original, store.originalForMask("test", masked),
+                "чтение по маске должно вернуть исходный текст");
+    }
+}

src/test/resources/application.yml

@@ -5,6 +5,7 @@ pdguard:
     engine: off
   store:
     backend: memory
+    encryption-key: "46a38b200c6df557a5fd2c8a57ad3fec6b710b9f3e1fef1451d121a094f63573"
 
 spring:
   data: