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用SSL进行安全的TCP/IP连接

背景信息

openGauss支持SSL标准协议(TLS 1.2),SSL协议是安全性更高的协议标准,它们加入了数字签名和数字证书来实现客户端和服务器的双向身份验证,保证了通信双方更加安全的数据传输。

前提条件

从CA认证中心申请到正式的服务器、客户端的证书和密钥。(假设服务器的私钥为server.key,证书为server.crt,客户端的私钥为client.key,证书为client.crt,CA根证书名称为cacert.pem。)

注意事项

  • 当用户远程连接到数据库主节点时,需要使用sha256的认证方式。
  • 当内部服务器之间连接时,需要使用trust的认证方式,支持IP白名单认证。

操作步骤

openGauss在openGauss部署完成后,默认已开启SSL认证模式。服务器端证书,私钥以及根证书已经默认配置完成。用户需要配置客户端的相关参数。

配置SSL认证相关的数字证书参数,具体要求请参见表1

  • 配置客户端参数。

    已从CA认证中心申请到客户端默认证书,私钥,根证书以及私钥密码加密文件。假设证书、私钥和根证书都放在“/home/omm”目录。

    双向认证需配置如下参数:

    export PGSSLCERT="/home/omm/client.crt"
    export PGSSLKEY="/home/omm/client.key"
    export PGSSLMODE="verify-ca"
    export PGSSLROOTCERT="/home/omm/cacert.pem"
    

    单向认证需要配置如下参数:

    export PGSSLMODE="verify-ca"
    export PGSSLROOTCERT="/home/omm/cacert.pem"
    
  • 修改客户端密钥的权限。

    客户端根证书,密钥,证书以及密钥密码加密文件的权限,需保证权限为600。如果权限不满足要求,则客户端无法以SSL连接到openGauss。

    chmod 600 client.key
    chmod 600 client.crt
    chmod 600 client.key.cipher
    chmod 600 client.key.rand
    chmod 600 cacert.pem
    

须知:
从安全性考虑,建议使用双向认证方式。
配置客户端环境变量,必须包含文件的绝对路径。

表 1 认证方式

认证方式

含义

配置客户端环境变量

维护建议

双向认证(推荐)

客户端验证服务器证书的有效性,同时服务器端也要验证客户端证书的有效性,只有认证成功,连接才能建立。

设置如下环境变量:

  • PGSSLCERT
  • PGSSLKEY
  • PGSSLROOTCERT
  • PGSSLMODE

该方式应用于安全性要求较高的场景。使用此方式时,建议设置客户端的PGSSLMODE变量为verify-ca。确保了网络数据的安全性。

单向认证

客户端只验证服务器证书的有效性,而服务器端不验证客户端证书的有效性。服务器加载证书信息并发送给客户端,客户端使用根证书来验证服务器端证书的有效性。

设置如下环境变量:

  • PGSSLROOTCERT
  • PGSSLMODE

为防止基于TCP链接的欺骗,建议使用SSL证书认证功能。除配置客户端根证书外,建议客户端使用PGSSLMODE变量为verify-ca方式连接。

相关参考

在服务器端的postgresql.conf文件中配置相关参数,详细信息请参见表2

表 2 服务器参数

参数

描述

取值范围

ssl

表示是否启动SSL功能。

  • on:开启SSL功能。
  • off:关闭SSL功能。

默认值:on

require_ssl

设置服务器端是否强制要求SSL连接。该参数只有当参数ssl为on时才有效。

  • on:服务器端强制要求SSL连接。
  • off:服务器端对是否通过SSL连接不作强制要求。

默认值:off

ssl_cert_file

指定服务器证书文件,包含服务器端的公钥。服务器证书用以表明服务器身份的合法性,公钥将发送给对端用来对数据进行加密。

请以实际的证书名为准。必须使用相对路径,相对路径是相对于数据目录的。

默认值:server.crt

ssl_key_file

指定服务器私钥文件,用以对公钥加密的数据进行解密。

请以实际的服务器私钥名称为准。必须使用相对路径,相对路径是相对于数据目录的。

默认值:server.key

ssl_ca_file

CA服务器的根证书。此参数可选择配置,需要验证客户端证书的合法性时才需要配置。

请以实际的CA服务器根证书名称为准。

默认值:cacert.pem

ssl_crl_file

证书吊销列表,如果客户端证书在该列表中,则当前客户端证书被视为无效证书。

请以实际的证书吊销列表名称为准。

默认值:空,表示没有吊销列表。

ssl_ciphers

SSL通讯使用的加密算法。

本产品支持的加密算法的详细信息请参见表4

默认值:ALL,表示允许对端使用产品支持的所有加密算法,但不包含ADH、LOW、EXP、MD5算法。

在客户端配置SSL认证相关的环境变量,详细信息请参见表3

说明:
客户端环境变量的路径以“_/home/omm_”为例,在实际操作中请使用实际路径进行替换。

表 3 客户端参数

环境变量

描述

取值范围

PGSSLCERT

指定客户端证书文件,包含客户端的公钥。客户端证书用以表明客户端身份的合法性,公钥将发送给对端用来对数据进行加密。

必须包含文件的绝对路径,如:
export PGSSLCERT='/home/omm/client.crt'

默认值:空

PGSSLKEY

指定客户端私钥文件,用以对公钥加密的数据进行解密。

必须包含文件的绝对路径,如:
export PGSSLKEY='/home/omm/client.key'

默认值:空

PGSSLMODE

设置是否和服务器进行SSL连接协商,以及指定SSL连接的优先级。

取值及含义:

  • disable:只尝试非SSL连接。
  • allow:首先尝试非SSL连接,如果连接失败,再尝试SSL连接。
  • prefer:首先尝试SSL连接,如果连接失败,将尝试非SSL连接。
  • require:只尝试SSL连接。如果存在CA文件,则按设置成verify-ca的方式验证。
  • verify-ca:只尝试SSL连接,并且验证服务器是否具有由可信任的证书机构签发的证书。
  • verify-full:只尝试SSL连接,并且验证服务器是否具有由可信任的证书机构签发的证书,以及验证服务器主机名是否与证书中的一致。

默认值:prefer

PGSSLROOTCERT

指定为客户端颁发证书的根证书文件,根证书用于验证服务器证书的有效性。

必须包含文件的绝对路径,如:
export PGSSLROOTCERT='/home/omm/certca.pem'

默认值:

PGSSLCRL

指定证书吊销列表文件,用于验证服务器证书是否在废弃证书列表中,如果在,则服务器证书将会被视为无效证书。

必须包含文件的绝对路径,如:
export PGSSLCRL='/home/omm/sslcrl-file.crl'

默认值:

服务器端参数ssl、require_ssl与客户端参数sslmode配置组合结果如下:

ssl(服务器)

sslmode(客户端)

require_ssl(服务器)

结果

on

disable

on

由于服务器端要求使用SSL,但客户端针对该连接禁用了SSL,因此无法建立连接。

disable

off

连接未加密。

allow

on

连接经过加密。

allow

off

连接未加密。

prefer

on

连接经过加密。

prefer

off

连接经过加密。

require

on

连接经过加密。

require

off

连接经过加密。

verify-ca

on

连接经过加密,且验证了服务器证书。

verify-ca

off

连接经过加密,且验证了服务器证书。

verify-full

on

连接经过加密,且验证了服务器证书和主机名。

verify-full

off

连接经过加密,且验证了服务器证书和主机名。

off

disable

on

连接未加密。

disable

off

连接未加密。

allow

on

连接未加密。

allow

off

连接未加密。

prefer

on

连接未加密。

prefer

off

连接未加密。

require

on

由于客户端要求使用SSL,但服务器端禁用了SSL,因此无法建立连接。

require

off

由于客户端要求使用SSL,但服务器端禁用了SSL,因此无法建立连接。

verify-ca

on

由于客户端要求使用SSL,但服务器端禁用了SSL,因此无法建立连接。

verify-ca

off

由于客户端要求使用SSL,但服务器端禁用了SSL,因此无法建立连接。

verify-full

on

由于客户端要求使用SSL,但服务器端禁用了SSL,因此无法建立连接。

verify-full

off

由于客户端要求使用SSL,但服务器端禁用了SSL,因此无法建立连接。

SSL传输支持一系列不同强度的加密和认证算法。用户可以通过修改postgresql.conf中的ssl_ciphers参数指定数据库服务器使用的加密算法。目前本产品SSL支持的加密算法如表4所示。

表 4 加密算法

加密强度

安全程度

加密算法描述

stronger

high

DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384

stronger

high

DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256

stronger

high

DHE-DSS-AES256-GCM-SHA384

stronger

high

DHE-DSS-AES128-GCM-SHA256

stronger

medium

DHE-RSA-AES256-SHA256

stronger

medium

DHE-RSA-AES128-SHA256

stronger

medium

DHE-DSS-AES256-SHA256

stronger

medium

DHE-DSS-AES128-SHA256

stronger

high

DHE-RSA-AES256-CCM

stronger

high

DHE-RSA-AES128-CCM

stronger

medium

DHE-RSA-AES256-SHA

stronger

medium

DHE-RSA-AES128-SHA

stronger

medium

DHE-DSS-AES256-SHA

stronger

medium

DHE-DSS-AES128-SHA

说明:
- SSL目前只支持加密强度在strong以上的加密算法。
- 配置参数ssl_ciphers的默认值为ALL,表示支持上表中的所有加密算法。如果对加密算法没有特殊要求,建议用户使用该默认值。
- 如指定以上多种加密,加密算法之间需要使用分号分割。
如在postgresql.conf设置ssl_ciphers='DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384;DHE-RSA-AES256-SHA256;DHE-RSA-AES256-CCM'
- 如果要使用上表中和DSS相关的加密算法(如DHE-DSS-AES256-GCM-SHA384、DHE-DSS-AES256-SHA256、DHE-DSS-AES256-SHA等)必须加载使用DSA算法签名的证书文件。如何使用openssl产生DSA算法签名的证书文件,请参见openssl官方文档。
- SSL连接认证不仅增加了登录(创建SSL环境)及退出过程(清理SSL环境)的时间消耗,同时需要消耗额外的时间用于加解密所需传输的内容,因此对性能有一定影响。特别的,对于频繁的登录登出,短时查询等场景有较大的影响。
- 在证书有效期小于7天的时候,连接登录会在日志中产生告警提醒。

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