MySQL安全与审计之：MySQL 8.0的安全新特性
大家好！今天我们来深入探讨MySQL 8.0中引入的各种安全增强特性。MySQL作为广泛使用的关系型数据库管理系统，其安全性至关重要。8.0版本在身份验证、授权、数据加密、审计等方面进行了显著的改进，旨在提供更强大的安全保障。
1. 身份验证的增强
身份验证是数据库安全的第一道防线。MySQL 8.0引入了以下关键改进：
1.1 默认身份验证插件：caching_sha2_password
在早期版本中，mysql_native_password是默认的身份验证插件，但它存在一些安全漏洞。MySQL 8.0将默认插件更改为caching_sha2_password。caching_sha2_password使用SHA-256算法进行密码哈希，比mysql_native_password使用的旧算法更安全。此外，它还使用缓存机制，减少了身份验证过程中的CPU开销。
配置方法：
可以通过在MySQL配置文件（通常是my.cnf或my.ini）中设置default_authentication_plugin来配置默认身份验证插件：
[mysqld]
default_authentication_plugin=caching_sha2_password用户创建与修改：
创建新用户时，可以使用IDENTIFIED WITH子句指定身份验证插件：
CREATE USER 'new_user'@'localhost' IDENTIFIED WITH caching_sha2_password BY 'password';修改现有用户时，也可以使用类似的语法：
ALTER USER 'existing_user'@'localhost' IDENTIFIED WITH caching_sha2_password BY 'new_password';客户端兼容性：
需要注意的是，并非所有MySQL客户端都支持caching_sha2_password。较旧的客户端可能需要使用mysql_native_password插件进行身份验证。为了兼容这些客户端，可以为用户指定多个身份验证插件：
ALTER USER 'user'@'host' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'password' RETAIN CURRENT PASSWORD;这将允许用户使用mysql_native_password进行身份验证，但首选仍然是caching_sha2_password。
1.2 角色（Roles）
角色允许管理员将权限授予角色，然后将角色授予用户。这简化了权限管理，并提高了安全性，因为可以更容易地撤销或修改整个角色，而不是逐个修改用户的权限。
创建角色：
CREATE ROLE 'developer', 'dba';授予权限给角色：
GRANT SELECT, INSERT ON database1.* TO 'developer';
GRANT ALL PRIVILEGES ON database2.* TO 'dba';授予角色给用户：
GRANT 'developer', 'dba' TO 'user1'@'localhost';激活角色：
用户需要激活角色才能使用其权限。这可以通过以下方式完成：
SET DEFAULT ROLE 'developer', 'dba' TO 'user1'@'localhost';或者，在会话中激活：
SET ROLE 'developer', 'dba';1.3 密码过期策略
MySQL 8.0允许设置密码过期策略，强制用户定期更改密码，以提高安全性。
设置全局密码过期策略：
SET GLOBAL validate_password.policy=STRONG;
SET GLOBAL validate_password.length=12;
SET GLOBAL default_password_lifetime=180; -- 密码过期时间为180天设置单个用户的密码过期策略：
ALTER USER 'user1'@'localhost' PASSWORD EXPIRE INTERVAL 90 DAY; -- 密码90天后过期手动使密码过期：
ALTER USER 'user1'@'localhost' PASSWORD EXPIRE; -- 立即过期查看密码过期信息：
SELECT User, Host, Password_last_changed, password_lifetime FROM mysql.user WHERE User='user1';1.4 密码重用限制
为了防止用户重复使用旧密码，MySQL 8.0引入了密码重用限制功能。
限制密码重用次数：
SET GLOBAL password_history = 5; -- 限制重用最近5个密码限制密码重用时间：
SET GLOBAL password_reuse_interval = 365; -- 一年内不能重用密码这些设置可以结合使用，以提供更强大的密码重用保护。
2. 数据加密的增强
数据加密是保护敏感数据的重要手段。MySQL 8.0在数据加密方面进行了多项改进：
2.1 透明数据加密（TDE）
透明数据加密（TDE）允许在磁盘上加密数据，而应用程序无需修改。这保护了静态数据免受未经授权的访问。
启用TDE：
TDE使用密钥环（keyring）组件来管理加密密钥。首先，需要安装并配置密钥环组件。例如，使用keyring_file组件：
[mysqld]
early-plugin-load=keyring_file.so
keyring_file_data=/path/to/keyring/keyring然后，可以使用ENCRYPTION='Y'选项创建加密表：
CREATE TABLE encrypted_table (
id INT PRIMARY KEY,
data VARCHAR(255)
) ENCRYPTION='Y';也可以加密现有的表：
ALTER TABLE existing_table ENCRYPTION='Y';密钥轮换：
定期轮换加密密钥是保持数据安全的重要措施。MySQL 8.0允许轮换TDE密钥：
ALTER INSTANCE ROTATE INNODB MASTER KEY;2.2 密钥管理
MySQL 8.0提供了多种密钥管理组件，包括：
keyring_file: 将密钥存储在文件中。keyring_okv: 使用Oracle Key Vault。keyring_aws: 使用AWS KMS。keyring_hashicorp: 使用HashiCorp Vault。
选择合适的密钥管理组件取决于您的安全需求和环境。
2.3 连接加密
MySQL 8.0支持使用TLS/SSL加密客户端和服务器之间的连接。
配置服务器端：
需要在服务器端配置TLS/SSL证书。这通常涉及生成证书和密钥，并在MySQL配置文件中指定它们的位置：
[mysqld]
ssl_cert=/path/to/server-cert.pem
ssl_key=/path/to/server-key.pem
ssl_ca=/path/to/ca-cert.pem
require_secure_transport=ONrequire_secure_transport=ON选项强制所有连接都使用TLS/SSL。
配置客户端：
客户端也需要配置TLS/SSL证书才能连接到服务器。可以使用--ssl-cert, --ssl-key, 和 --ssl-ca选项指定证书的位置：
mysql -u user -p -h host --ssl-cert=/path/to/client-cert.pem --ssl-key=/path/to/client-key.pem --ssl-ca=/path/to/ca-cert.pem3. 审计的增强
审计允许跟踪数据库活动，以便进行安全分析和合规性报告。MySQL 8.0对审计功能进行了重大改进。
3.1 MySQL Enterprise Audit
MySQL Enterprise Audit是MySQL Enterprise Edition的一部分，提供了强大的审计功能。它可以记录各种数据库事件，例如连接、查询、数据修改等。
安装和配置：
首先，需要安装审计插件：
INSTALL PLUGIN audit_log SONAME 'audit_log.so';然后，可以配置审计插件以记录特定的事件。这可以通过设置审计过滤器来完成：
SET GLOBAL audit_log_policy = 'ALL'; -- 记录所有事件
SET GLOBAL audit_log_rotate_on_size = 104857600; -- 设置审计日志文件大小限制为100MB
SET GLOBAL audit_log_file = '/path/to/audit.log'; -- 设置审计日志文件路径审计过滤器：
可以使用审计过滤器来选择要记录的事件。例如，可以只记录特定用户的事件：
CREATE AUDIT FILTER user_filter
FOR USER='user1'@'localhost';
SET GLOBAL audit_log_filter = 'user_filter';也可以记录特定类型的事件：
CREATE AUDIT FILTER query_filter
FOR QUERY='SELECT%';
SET GLOBAL audit_log_filter = 'query_filter';审计日志格式：
审计日志以JSON格式存储，易于解析和分析。可以使用各种工具来分析审计日志，例如MySQL Shell、Logstash、Splunk等。
3.2 通用日志和慢查询日志
除了MySQL Enterprise Audit之外，还可以使用通用查询日志和慢查询日志进行审计。虽然它们的功能不如MySQL Enterprise Audit强大，但它们是免费的，可以提供有用的信息。
启用通用查询日志：
[mysqld]
general_log=ON
general_log_file=/path/to/general.log启用慢查询日志：
[mysqld]
slow_query_log=ON
slow_query_log_file=/path/to/slow.log
long_query_time=10 -- 设置慢查询时间阈值为10秒
log_queries_not_using_indexes=ON -- 记录未使用索引的查询4. 其他安全增强
除了上述主要特性之外，MySQL 8.0还包括其他一些安全增强：
4.1 改进的权限管理
MySQL 8.0对权限管理进行了改进，提供了更细粒度的权限控制。例如，可以授予用户对特定列的权限：
GRANT SELECT (column1, column2) ON database1.table1 TO 'user1'@'localhost';4.2 安全连接属性
MySQL 8.0允许在连接字符串中指定安全属性，例如REQUIRE SSL，以确保连接使用TLS/SSL。
Properties properties = new Properties();
properties.setProperty("user", "user1");
properties.setProperty("password", "password");
properties.setProperty("requireSSL", "true");
Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://host:port/database", properties);4.3 默认禁用LOCAL INFILE
LOCAL INFILE语句允许客户端从本地文件系统读取数据并将其导入到数据库中。这可能存在安全风险，因为恶意用户可以利用此功能读取敏感文件。MySQL 8.0默认禁用LOCAL INFILE。
要启用LOCAL INFILE，需要在服务器端和客户端都进行配置：
服务器端：
[mysqld]
local_infile=ON客户端：
mysql --local-infile=1 -u user -p -h host database5. 安全最佳实践
除了利用MySQL 8.0的安全特性之外，还应遵循一些安全最佳实践：
- 定期更新MySQL： 保持MySQL更新到最新版本，以修复已知的安全漏洞。
- 使用强密码： 使用复杂且难以猜测的密码，并定期更改密码。
- 限制用户权限： 只授予用户完成任务所需的最低权限。
- 配置防火墙： 使用防火墙限制对MySQL服务器的访问。
- 定期备份数据： 定期备份数据，以防止数据丢失或损坏。
- 监控数据库活动： 监控数据库活动，以便及时发现和响应安全事件。
- 实施入侵检测系统 (IDS) 和入侵防御系统 (IPS): 这些系统可以帮助识别和阻止恶意活动。
- 进行安全审计和渗透测试: 定期进行安全审计和渗透测试，以评估数据库的安全性。
- 教育用户安全意识: 提高用户对网络钓鱼、社交工程等安全威胁的认识。
代码示例总结
下表汇总了本文中使用的代码示例，方便参考：
| 类别 | 代码示例 | 说明 |
|---|---|---|
| —————— |
- JSON 支持的增强： 对 JSON 文档的更高效存储和查询，以及新的 JSON 函数，使得处理 JSON 数据更加方便。
- 窗口函数： 窗口函数允许在与当前行相关的行集（窗口）上执行计算，从而简化了复杂的分析查询。
- 新的索引类型： 如降序索引，可以优化特定类型的查询，而无需手动进行解决方法。
- 原子操作支持： 使得某些操作（如 DDL 语句）可以原子化执行，保证了数据一致性，即使在操作过程中出现故障。
- 通用表表达式 (Common Table Expressions，CTE): CTE 允许在单个语句中创建临时命名的结果集，从而简化了复杂查询的编写。
总之，MySQL 8.0 在安全性方面进行了全面的增强，同时提升了性能和易用性，为用户提供了更安全、高效和便捷的数据库体验。理解并合理利用这些新特性，对于构建安全可靠的应用程序至关重要。