MySQL安全与审计之：`MySQL`的`Privilege System`：从`Grant Table`到`Role`的权限控制演变。

MySQL安全与审计之：Privilege System：从Grant Table到Role的权限控制演变

大家好，今天我们来深入探讨MySQL的安全基石——权限系统。我们将从最基础的Grant Table讲起，逐步解析权限控制的演变，最终深入到现代MySQL中Role的使用。理解这些概念对于构建安全可靠的MySQL应用至关重要。

1. Grant Table：权限控制的基石

MySQL权限系统最早也是最基础的实现，是基于一系列的系统表，这些表统称为Grant Table。这些表存储了用户、主机以及他们拥有的权限信息。

1.1 Grant Table 的结构

主要的Grant Table包括：

• mysql.user: 存储全局用户权限信息。例如，用户可以连接到MySQL服务器，以及一些全局管理权限。
• mysql.db: 存储数据库级别的权限信息。例如，用户在特定数据库上的SELECT, INSERT, UPDATE等权限。
• mysql.tables_priv: 存储表级别的权限信息。
• mysql.columns_priv: 存储列级别的权限信息。
• mysql.procs_priv: 存储存储过程和函数级别的权限信息。
• mysql.proxies_priv: 存储代理用户权限信息（用于用户代理）。

1.2 Grant Table 的运作方式

当一个用户尝试连接到MySQL服务器并执行操作时，MySQL会按照以下步骤检查权限：

1. 连接阶段: MySQL验证用户的身份（用户名和密码）。 这通常使用mysql.user表中的信息来完成。
2. 权限验证阶段: 根据用户的连接信息（用户名、主机）以及尝试执行的操作，MySQL会查询相应的Grant Table来确定用户是否具有执行该操作的权限。 权限检查的顺序通常是：
   • mysql.user (全局权限)
   • mysql.db (数据库级别权限)
   • mysql.tables_priv (表级别权限)
   • mysql.columns_priv (列级别权限)

如果在任何一个级别上找到了足够的权限，MySQL就会允许该操作。否则，将拒绝该操作并返回一个权限错误。

1.3 Grant语句与Grant Table

GRANT 语句是修改Grant Table的关键。使用 GRANT 语句可以授予用户特定权限。

例如，授予用户 ‘user1’@’localhost’ 对数据库 ‘mydb’ 的 SELECT 权限：

GRANT SELECT ON mydb.* TO 'user1'@'localhost';
FLUSH PRIVILEGES; -- 刷新权限，使更改生效

这条语句实际上是在 mysql.db 表中插入或更新一条记录，指定 ‘user1’@’localhost’ 在 ‘mydb’ 数据库中拥有 SELECT 权限。 mydb.* 表示mydb数据库下的所有表。

同样，撤销权限使用 REVOKE 语句：

REVOKE SELECT ON mydb.* FROM 'user1'@'localhost';
FLUSH PRIVILEGES;

这条语句会从 mysql.db 表中删除或更新相关的记录，移除 ‘user1’@’localhost’ 在 ‘mydb’ 数据库上的 SELECT 权限。

1.4 Grant Table的优点与缺点

• 优点:
  • 简单直接：权限控制逻辑清晰，易于理解。
  • 细粒度控制：可以精确到列级别的权限控制。
• 缺点:
  • 管理复杂：当用户数量和权限种类增多时，Grant Table的管理变得繁琐。
  • 权限继承困难：难以实现权限的继承和批量管理。例如，要给多个用户授予相同的权限，需要多次执行 GRANT 语句。
  • 性能问题：复杂的权限检查可能影响性能，特别是在用户连接数较多和权限配置复杂的情况下。

1.5 代码演示：直接操作Grant Table (不推荐在生产环境使用)

虽然不推荐直接修改Grant Table，但为了更好地理解其运作方式，我们可以演示如何直接修改mysql.db表（请在测试环境中进行）：

-- 连接到mysql数据库
USE mysql;

-- 授予 user2@'%' 对数据库 testdb 的 SELECT 权限 (不推荐直接修改)
INSERT INTO db (Host, Db, User, Select_priv, Insert_priv, Update_priv, Delete_priv, Create_priv, Drop_priv, Grant_priv, References_priv, Index_priv, Alter_priv, Create_tmp_table_priv, Lock_tables_priv, Create_view_priv, Show_view_priv, Create_routine_priv, Alter_routine_priv, Execute_priv, Event_priv, Trigger_priv, Create_user_priv, ssl_type, ssl_cipher, x509_issuer, x509_subject, max_questions, max_updates, max_connections, max_user_connections, plugin, authentication_string, password_expired, password_last_changed, password_reuse_interval, password_require_current, user_attributes)
VALUES ('%', 'testdb', 'user2', 'Y', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', 'N', '', '', '', '', 0, 0, 0, 0, 'mysql_native_password', '', 'N', CURRENT_TIMESTAMP, 0, 'N', '{}');

-- 刷新权限
FLUSH PRIVILEGES;

注意： 直接修改Grant Table是非常危险的，可能会导致权限混乱甚至数据库崩溃。 强烈建议使用 GRANT 和 REVOKE 语句来管理权限。

2. Role：现代权限管理方案

为了解决Grant Table的缺点，MySQL引入了Role的概念。Role是一组权限的集合，可以将其授予用户，从而简化权限管理。

2.1 Role 的定义

Role可以看作是一个“权限模板”。 通过将权限授予Role，然后将Role授予用户，可以实现权限的批量管理和继承。

2.2 Role 的创建与管理

• 创建 Role:

  CREATE ROLE 'developer'@'%';

  这条语句创建了一个名为 ‘developer’@’%’ 的Role。 %表示任何主机。

• 授予 Role 权限:

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

  这条语句将 mydb 数据库的所有表的 SELECT 和 INSERT 权限授予 ‘developer’@’%’ Role。

• 授予用户 Role:

  GRANT 'developer'@'%' TO 'user3'@'localhost';

  这条语句将 ‘developer’@’%’ Role 授予 ‘user3’@’localhost’ 用户。

• 激活 Role:

  SET DEFAULT ROLE 'developer'@'%' TO 'user3'@'localhost';

  这条语句设置’developer’@’%’为’user3’@’localhost’的默认Role。用户登录后，需要显式激活Role才能拥有相应的权限：

  SET ROLE 'developer'@'%';

  或者在连接时激活：

  mysql -u user3 -p --default-role='developer@%'

  也可以设置多个role，用逗号分隔：

  SET ROLE 'developer'@'%', 'read_only'@'%';

• 撤销 Role:

  REVOKE 'developer'@'%' FROM 'user3'@'localhost';

  这条语句从 ‘user3’@’localhost’ 用户撤销 ‘developer’@’%’ Role。

• 删除 Role:

  DROP ROLE 'developer'@'%';

  这条语句删除 ‘developer’@’%’ Role。 注意：在删除Role之前，必须先从所有用户撤销该Role。

2.3 Role 的优点

• 简化权限管理: 通过Role，可以批量管理权限，减少了重复的 GRANT 和 REVOKE 语句。
• 权限继承: 当需要修改Role的权限时，所有被授予该Role的用户都会自动继承新的权限。
• 提高安全性: 通过定义清晰的Role，可以更好地控制用户的权限范围，降低安全风险。
• 审计方便: 更容易追踪用户的权限来源，方便进行安全审计。

2.4 Role 的局限性

• 需要显式激活: 用户登录后需要显式激活Role才能拥有相应的权限，这增加了一定的操作复杂度(可以通过设置default role解决）。
• 嵌套 Role 不支持: MySQL不支持Role的嵌套，即一个Role不能包含另一个Role。

2.5 代码演示：Role 的使用

以下是一个使用Role的完整示例：

-- 创建 Role
CREATE ROLE 'read_only'@'%';
CREATE ROLE 'data_analyst'@'%';

-- 授予 Role 权限
GRANT SELECT ON mydb.* TO 'read_only'@'%';
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON mydb.orders TO 'data_analyst'@'%';
GRANT SELECT ON mydb.customers TO 'data_analyst'@'%';

-- 创建用户
CREATE USER 'user4'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';
CREATE USER 'user5'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';

-- 授予用户 Role
GRANT 'read_only'@'%' TO 'user4'@'localhost';
GRANT 'data_analyst'@'%' TO 'user5'@'localhost';

-- 设置默认Role
SET DEFAULT ROLE 'read_only'@'%' TO 'user4'@'localhost';
SET DEFAULT ROLE 'data_analyst'@'%' TO 'user5'@'localhost';

FLUSH PRIVILEGES;

-- 用户连接后激活 Role (示例)
-- SET ROLE 'read_only'@'%'; -- user4
-- SET ROLE 'data_analyst'@'%'; -- user5

在这个示例中，我们创建了两个Role：read_only 和 data_analyst，分别授予了不同的权限。然后，我们将这两个Role授予了不同的用户，并设置了默认Role。 用户登录后，可以根据需要激活相应的Role。

2.6 INFORMATION_SCHEMA：查看 Role 信息

可以使用 INFORMATION_SCHEMA 数据库来查看Role的相关信息。

• INFORMATION_SCHEMA.APPLICABLE_ROLES: 列出可以授予当前用户的Role。
• INFORMATION_SCHEMA.ROLE_TABLE_GRANTS: 列出Role拥有的表级别的权限。
• INFORMATION_SCHEMA.USER_ATTRIBUTES: 列出用户的属性，包含默认Role。

例如，查看用户 ‘user5’@’localhost’ 的默认Role：

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.USER_ATTRIBUTES WHERE USER_NAME = 'user5' AND HOST_NAME = 'localhost';

查看Role ‘data_analyst’@’%’ 拥有的表级别权限：

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.ROLE_TABLE_GRANTS WHERE GRANTEE = '''data_analyst''@''%''' ;

3. 权限控制的演变与选择

从Grant Table到Role，MySQL的权限控制系统经历了从简单到复杂，从粗放式管理到精细化管理的演变。

特性	Grant Table	Role
管理复杂度	高，需要手动管理每个用户的权限	低，通过Role批量管理权限
权限继承	困难，需要重复授权	方便，修改Role的权限会自动应用到所有用户
安全性	易出错，权限管理不清晰	更安全，权限范围明确
审计	困难，难以追踪权限来源	方便，更容易追踪权限来源
适用场景	用户数量较少，权限需求简单的场景	用户数量较多，权限需求复杂的场景
性能影响	在复杂权限配置下，可能影响性能	对性能影响较小

如何选择？

• 如果你的应用用户数量较少，权限需求简单，那么Grant Table可能就足够了。
• 如果你的应用用户数量较多，权限需求复杂，需要批量管理权限，那么Role是更好的选择。
• 在实际应用中，可以结合使用Grant Table和Role。例如，可以使用Grant Table来授予一些全局管理权限，使用Role来管理数据库和表的权限。

4. 最佳实践与安全建议

• 最小权限原则: 始终只授予用户所需的最小权限。
• 定期审查权限: 定期审查用户的权限，确保权限的合理性。
• 使用强密码: 为用户设置强密码，防止密码泄露。
• 限制用户连接: 限制用户可以连接的主机，减少安全风险。
• 启用审计日志: 启用MySQL的审计日志，记录用户的操作，方便进行安全审计。
• 定期备份: 定期备份数据库，防止数据丢失。
• 及时更新: 及时更新MySQL版本，修复安全漏洞。
• 避免直接操作 Grant Table: 始终使用 GRANT 和 REVOKE 语句来管理权限，避免直接修改 Grant Table。
• 利用 Role 进行权限分组: 将用户按照职责进行分组，然后为每个组创建一个 Role，授予相应的权限。

5. 未来发展趋势

随着云计算和微服务架构的普及，MySQL的权限控制系统也在不断发展。 未来可能会出现以下趋势：

• 与身份认证系统集成: 与LDAP、OAuth等身份认证系统集成，实现统一的身份认证和权限管理。
• 动态权限管理: 根据用户的上下文信息（例如，时间、地点、设备）动态调整用户的权限。
• 基于属性的访问控制 (ABAC): 使用属性来定义权限规则，实现更灵活和精细的权限控制。
• 权限治理: 提供完善的权限治理工具，帮助管理员更好地管理和维护权限系统。

总结：理解权限控制的演进和最佳实践

我们从 MySQL 的 Grant Table 讲起，探讨了其结构、运作方式以及优缺点。随后，我们深入研究了 Role 的概念，包括创建、管理和使用，以及其带来的优势和局限性。最后，我们讨论了权限控制的演变，并提供了最佳实践和安全建议，帮助大家更好地理解和应用 MySQL 的权限系统。

希望这次讲解能帮助大家更好地理解MySQL的权限系统，并在实际应用中构建更加安全可靠的MySQL应用。 谢谢大家！