MySQL安全与审计之：`MySQL`的`Database User`与`Operating System User`：其在身份验证中的区别。

MySQL安全与审计：Database User与Operating System User在身份验证中的区别

各位同学，大家好。今天我们来探讨MySQL安全与审计中一个非常重要的概念：Database User（数据库用户）与Operating System User（操作系统用户）在身份验证中的区别。 这两者在MySQL的安全性体系中扮演着不同的角色，理解它们之间的差异以及如何进行配置，对于保障数据库的安全至关重要。

1. Database User（数据库用户）

Database User是存在于MySQL服务器内部的账号，用于控制对数据库资源的访问权限。 它们与操作系统用户无关，完全由MySQL服务器管理。

1.1 Database User的创建与管理

我们可以使用CREATE USER语句创建数据库用户。 语法如下：

CREATE USER 'username'@'host' IDENTIFIED BY 'password';

• username： 要创建的用户名。
• host： 允许用户连接的主机。 可以是特定的IP地址，主机名，或者'%'表示允许从任何主机连接。 'localhost' 表示只允许从MySQL服务器所在的本地主机连接。
• password： 用户的密码。 强烈建议设置强密码。

例如，创建一个允许从任何主机连接，用户名为'appuser'，密码为'StrongPass123!'的用户：

CREATE USER 'appuser'@'%' IDENTIFIED BY 'StrongPass123!';

创建只允许从本地主机连接，用户名为'localuser'，密码为'LocalPass456!'的用户：

CREATE USER 'localuser'@'localhost' IDENTIFIED BY 'LocalPass456!';

创建用户时，还可以指定加密方式：

CREATE USER 'secureuser'@'%' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'SecurePass789!';

可以使用ALTER USER语句修改用户密码或其他属性：

ALTER USER 'appuser'@'%' IDENTIFIED BY 'NewStrongPass456!';

可以使用DROP USER语句删除用户：

DROP USER 'appuser'@'%';

1.2 Database User的权限控制

创建用户后，需要为其分配适当的权限才能访问数据库资源。 可以使用GRANT语句授予用户权限。 语法如下：

GRANT privileges ON database.table TO 'username'@'host';

• privileges： 要授予的权限列表。 常见的权限包括SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE, CREATE, DROP, ALL PRIVILEGES等等。
• database.table： 要授予权限的数据库和表。 可以使用*.*表示所有数据库和表。
• 'username'@'host'： 要授予权限的用户。

例如，授予appuser用户对mydb数据库中所有表的SELECT, INSERT, UPDATE权限：

GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON mydb.* TO 'appuser'@'%';

授予localuser用户对所有数据库和表的SELECT权限：

GRANT SELECT ON *.* TO 'localuser'@'localhost';

可以使用REVOKE语句撤销用户的权限：

REVOKE SELECT ON mydb.* FROM 'appuser'@'%';

可以使用SHOW GRANTS语句查看用户的权限：

SHOW GRANTS FOR 'appuser'@'%';

1.3 认证方式

Database User的身份验证通常基于用户名和密码，MySQL服务器会校验提供的凭据与存储的用户信息是否匹配。 常见的认证方式包括：

• mysql_native_password： MySQL 8.0之前的默认认证插件，使用哈希算法存储密码。
• caching_sha2_password： MySQL 8.0的默认认证插件，使用更安全的SHA256哈希算法。
• sha256_password： 较早的SHA256哈希算法。
• pam： Pluggable Authentication Modules，允许使用操作系统级别的身份验证。

1.4 Database User的安全性

Database User的安全性取决于以下几个方面：

• 密码强度： 使用强密码，包括大小写字母、数字和特殊字符，并定期更换密码。
• 权限控制： 只授予用户必要的权限，避免过度授权。
• 认证方式： 使用安全的认证方式，如caching_sha2_password。
• 安全审计： 定期审查用户权限和访问日志，及时发现和处理安全问题。

2. Operating System User（操作系统用户）

Operating System User是操作系统级别的账号，用于登录操作系统并执行各种操作。 在MySQL中，可以使用操作系统用户进行身份验证，允许操作系统用户直接访问数据库，而无需提供MySQL用户名和密码。

2.1 使用Operating System User进行身份验证

MySQL可以通过pam（Pluggable Authentication Modules）插件或socket插件实现操作系统用户认证。

2.1.1 PAM认证

PAM允许MySQL服务器使用操作系统级别的身份验证机制，如密码、指纹、Kerberos等。

配置步骤：

1. 安装PAM插件：
   确保MySQL服务器安装了pam插件。 可以在MySQL配置文件（如my.cnf）中启用它。

   [mysqld]
   plugin-load-add=auth_pam.so

2. 创建用户映射：
   在MySQL中创建一个用户，其认证方式设置为pam。

   CREATE USER 'osuser'@'localhost' IDENTIFIED WITH pam;
   GRANT ALL PRIVILEGES ON mydb.* TO 'osuser'@'localhost'; -- 授予必要的权限

   这里，'osuser'是MySQL中的用户名， 'localhost' 表示用户只能从本地连接。 这个MySQL用户实际上将使用操作系统用户的身份进行验证。

3. 配置PAM服务：
   配置PAM服务，使其能够验证操作系统用户。 具体的配置取决于使用的操作系统和PAM模块。 通常需要在/etc/pam.d/mysqld文件中进行配置。 例如，使用pam_unix.so模块进行密码验证：

   auth       required     pam_unix.so
   account    required     pam_unix.so

   或者使用pam_ldap.so模块进行LDAP验证。

4. 连接MySQL：
   使用操作系统用户登录MySQL。 可以直接使用mysql命令行客户端，无需提供密码（如果PAM配置允许）：

   mysql -u osuser -h localhost

2.1.2 Socket认证

Socket认证允许本地操作系统用户通过Unix Socket连接到MySQL服务器，而无需提供密码。

配置步骤：

1. 创建用户映射：
   在MySQL中创建一个用户，其认证方式设置为socket。 可以指定操作系统用户名：

   CREATE USER 'osuser'@'localhost' IDENTIFIED WITH socket;
   GRANT ALL PRIVILEGES ON mydb.* TO 'osuser'@'localhost';

2. 连接MySQL：
   使用操作系统用户登录MySQL。 可以直接使用mysql命令行客户端，无需提供密码：

   mysql -u osuser -h localhost

   或者，如果操作系统用户名与MySQL用户名相同，可以省略用户名：

   mysql -h localhost

2.2 Operating System User认证的优势与风险

优势：

• 简化管理： 可以使用现有的操作系统用户账号进行数据库访问，无需创建和管理额外的数据库用户。
• 安全性： 可以利用操作系统级别的身份验证机制，如多因素认证，提高安全性。
• 方便性： 在某些情况下，可以避免输入密码，提高用户体验。

风险：

• 权限管理： 如果操作系统用户拥有过高的权限，可能会导致数据库被滥用。
• 安全漏洞： 如果操作系统存在安全漏洞，可能会影响数据库的安全。
• 依赖性： 数据库的安全性依赖于操作系统的安全性。

2.3 Operating System User认证的适用场景

Operating System User认证适用于以下场景：

• 开发环境： 方便开发人员快速访问数据库。
• 内部系统： 简化内部系统的用户管理。
• 自动化脚本： 允许自动化脚本以特定用户的身份访问数据库。

3. Database User与Operating System User的区别总结

特性	Database User	Operating System User
定义	存在于MySQL服务器内部的账号	操作系统级别的账号
管理	由MySQL服务器管理	由操作系统管理
认证方式	用户名和密码，基于MySQL内部的认证插件	PAM，Socket等，依赖于操作系统级别的身份验证机制
权限控制	基于MySQL的权限系统，可以细粒度地控制数据库资源的访问权限	权限取决于MySQL用户映射和操作系统的权限配置
适用场景	需要精细的权限控制，安全性要求高的场景	开发环境，内部系统，自动化脚本等，简化管理的场景
安全性依赖	依赖于MySQL服务器的配置和密码强度	依赖于操作系统的安全性，PAM配置，以及MySQL用户映射配置的安全性

4. 最佳实践建议

• 最小权限原则： 无论是Database User还是Operating System User，都应遵循最小权限原则，只授予必要的权限。
• 强密码策略： 为Database User设置强密码，并定期更换密码。
• 安全审计： 定期审查用户权限和访问日志，及时发现和处理安全问题。
• 谨慎使用Operating System User认证： 在生产环境中，应谨慎使用Operating System User认证，并确保操作系统的安全性。
• 选择合适的认证方式： 根据实际需求选择合适的认证方式，如caching_sha2_password或PAM。
• 定期更新： 定期更新MySQL服务器和操作系统，以修复安全漏洞。

5. 代码示例：使用PAM认证

以下是一个更完整的例子，展示如何配置PAM认证，并使用操作系统用户连接MySQL。

环境假设：

• 操作系统：Ubuntu 20.04
• MySQL版本：8.0

步骤：

1. 安装PAM插件：

   确保auth_pam.so插件已启用。编辑/etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf文件（或其他MySQL配置文件），添加或修改以下行：

   [mysqld]
   plugin-load-add=auth_pam.so

   重启MySQL服务器：

   sudo systemctl restart mysql

2. 创建MySQL用户：

   登录MySQL：

   mysql -u root -p

   创建用户osuser，并使用pam认证：

   CREATE USER 'osuser'@'localhost' IDENTIFIED WITH pam;
   GRANT ALL PRIVILEGES ON mydb.* TO 'osuser'@'localhost';
   FLUSH PRIVILEGES; -- 刷新权限

3. 配置PAM服务：

   创建或编辑/etc/pam.d/mysqld文件：

   sudo nano /etc/pam.d/mysqld

   添加以下内容：

   #%PAM-1.0
   auth       sufficient   pam_unix.so try_first_pass likeauth nullok
   auth       required     pam_deny.so
   
   account    required     pam_permit.so
   
   password   required     pam_deny.so

   解释：

   • auth sufficient pam_unix.so try_first_pass likeauth nullok： 尝试使用pam_unix.so模块进行密码验证。 try_first_pass表示如果之前已经输入过密码，则尝试使用该密码。 likeauth表示如果之前已经通过其他PAM服务验证，则跳过密码验证。 nullok表示允许空密码。
   • auth required pam_deny.so： 如果pam_unix.so验证失败，则拒绝认证。
   • account required pam_permit.so： 允许所有账户。
   • password required pam_deny.so： 禁止修改密码。

   注意： PAM配置的具体内容取决于使用的操作系统和PAM模块。 以上配置适用于Ubuntu 20.04，使用pam_unix.so模块进行密码验证。 如果使用其他操作系统或PAM模块，需要进行相应的调整。 可以使用pam-auth-update命令配置PAM服务。

4. 创建操作系统用户：

   如果操作系统用户osuser不存在，则创建它：

   sudo adduser osuser

5. 连接MySQL：

   使用操作系统用户osuser登录MySQL：

   mysql -u osuser -h localhost

   如果PAM配置正确，则无需提供密码即可登录MySQL。

6. 测试：

   登录MySQL后，执行一些查询操作，验证权限是否生效：

   USE mydb;
   SELECT * FROM mytable;

错误排查：

• 无法加载PAM插件： 检查MySQL配置文件中plugin-load-add是否正确配置，以及auth_pam.so文件是否存在。
• PAM认证失败： 检查/etc/pam.d/mysqld文件配置是否正确，以及操作系统用户是否存在。
• 权限不足： 检查MySQL用户osuser是否被授予了必要的权限。
• 连接错误： 检查MySQL服务器是否正在运行，以及连接参数是否正确。

可以使用journalctl -xe命令查看系统日志，以获取更详细的错误信息。

认证方式与安全性的取舍

Database User认证提供更精细的权限控制，但管理成本较高。 Operating System User认证简化了管理，但安全性依赖于操作系统的安全性，需要谨慎配置。 选择哪种认证方式取决于具体的应用场景和安全需求。

持续学习与安全意识

数据库安全是一个持续学习的过程。 及时关注新的安全漏洞和最佳实践，并不断提高安全意识，才能更好地保护数据库的安全。