保护数据库信息，如何用Go语言+对称密钥做数据加密？
作者 | Purnaresa Yuliartanto
译者 | 凯隐
编辑 | Jane
出品 | 区块链大本营（ID：blockchain_camp）
个人识别信息(PII)是客户告知服务提供商(电子商务、金融服务等)的个人信息。作为服务提供者，他们有责任妥善保管信息。针对PII的攻击可能来自外部，也可能来自服务商内部。
为了抵御针对PII的攻击，将存储在数据库中的PII加密，这样组织内的员工就无法读取信息，外部攻击者在设法窃取数据库时也无法读取信息。
如何解决这一问题呢？本文就将为大家介绍用 Go语言为数据加密的策略。
一、数据写入
1、读取输入信息（明文）
2、将明文加密为密文
3、将密文写入到数据库中
二、数据读取
1、从数据库中读取密文
2、将密文解密为明文
3、发送明文
三、加密算法
对称密钥非常适合该任务的应用场景，其具有以下特点：
1、加密过程发生在一个缔约方(准确地说是同一服务)。因此无需与另一方交换密钥，双方使用同一密钥。
2、与非对称加密相比，对称加密速度更快，其带来的额外速度在数据交互服务总是受欢迎的。
3、每个数据字段中的文本可能很大。对称加密在加密大数据时具有更好的性能。
加密示例
kingsman ==> sLR9ctALjY0rtAi8IvosScCtBE21gyMOBl3xHzi52Hbo+H3O
四、示例
我们将以金融服务提供商的注册模块为例，展示如何对数据进行简单的加密保存和解密读取。
1、新用户创建函数
func createData(id, name, nationalID, createTimeUnix string) (err error) {
_, err = DB.Exec(`
INSERT INTO
user (id, name, national_id, create_time_unix)
VALUES
("?", "?", "?", "?")
`, id, name, nationalID, createTimeUnix)
return
}上面的函数是用Go语言将数据写入数据库的最小函数。
这里将示例中的信息范围限制在4个属性：id，姓名，nationalID，createtimeunix。之后会用这个函数来集成加密函数。
2、数据读取函数
type User struct {
ID string
Name string
NationalID string
CreateTimeUnix string
}
func readData(id string) (user User, err error) {
row := DB.QueryRow(`
SELECT
id, name, national_id, create_time_unix
FROM
user
WHERE
id = "?"`, id)
err = row.Scan(
&user.ID,
&user.Name,
&user.NationalID,
&user.CreateTimeUnix)
return
}上述代码定义了用户对象的结构体，以及一个从数据库中读取数据的函数。函数是读取数据并将其解析为对象而无需任何数据处理的最小代码。如果提供了数据库中正确的表，该函数将正常工作。我们将在之后用这个函数来解密数据库中的数据。
3、数据加密函数
func encrypt(plaintext, passphrase string) (chipertext string, err error) {
block, _ := aes.NewCipher([]byte(passphrase))
gcm, err := cipher.NewGCM(block)
if err != nil {
return
}
nonce := make([]byte, gcm.NonceSize())
if _, err = io.ReadFull(rand.Reader, nonce); err != nil {
return
}
ciphertextByte := gcm.Seal(
nonce,
nonce,
[]byte(plaintext),
nil)
chipertext = base64.StdEncoding.EncodeToString(ciphertextByte)
return
}上面的函数(encrypt)是用于加密纯文本的函数。AES是一种对称加密算法，大部分现代计算机语言（Go，NodeJS，PYTHON，PHP）都含有AES算法的支持库。上面代码的主要含义是：
（1）使用NewCipher函数来创建明文（passphrase）的密码（加密器），该函数接受可阅读形式的明文作为输入。
（2）使用密封函数（Seal）来加密纯文本，Seal函数的输出是字节格式的密文，是不可阅读的形式，需要将密文编码为base64格式，以便存储在数据库中。
我们将使用encrypt函数对nationalID进行加密，该过程发生在createData函数中。
4、数据解密函数
我们需要创建一个解密函数来对存储在数据库中的数据进行解密，由于是对称密钥，因此解密使用的密钥和加密相同。函数如下：
func decrypt(cipherText, key string) (plainText string, err error) {
// prepare cipher
keyByte := []byte(key)
block, err := aes.NewCipher(keyByte)
if err != nil {
return
}
gcm, err := cipher.NewGCM(block)
if err != nil {
return
}
nonceSize := gcm.NonceSize()
//
// process ciphertext
ciphertextByte, _ := base64.StdEncoding.DecodeString(cipherText)
nonce, ciphertextByteClean := ciphertextByte[:nonceSize], ciphertextByte[nonceSize:]
plaintextByte, err := gcm.Open(
nil,
nonce,
ciphertextByteClean,
nil)
if err != nil {
log.Println(err)
return
}
plainText = string(plaintextByte)
//
return
}上面的函数（decrypt）主要功能是将密文和密钥重新处理为明文。该函数主要由两部分构成：
（1）第一部分是使用Go语言中的AES和cipher库准备密码。该过程需要使用加密过程中使用的密钥。
（2）第二部分主要进行解密。数据库中的数据是base64格式的字符串类型。在运行Open函数之前，我们需要将其格式转换为字节类型。Open函数的输出是字节类型的，因此我们需要将它格式化为string类型，这样就得到了可阅读的明文。
5、单元测试
在我们将加密和解密函数集成到CRUD DB函数之前，我们必须通过单元测试来验证解密函数的输出是否与明文相同：
func Test_encrypt(t *testing.T) {
type args struct {
plaintext string
key string
}
tests := []struct {
name string
args args
}{
{
name: "happy test",
args: args{
plaintext: "kingsman",
key: "04076d64bdb6fcf31706eea85ec98431"},
},
}
for _, tt := range tests {
t.Run(tt.name, func(t *testing.T) {
// encrypt the plaintext
ciphertext, err := encrypt(tt.args.plaintext, tt.args.key)
if err != nil {
t.Errorf("encrypt() error = %v", err)
return
}
t.Logf("ciphertext = %s", ciphertext)
//
// decrypt the ciphertext from previous encrypt function
plaintext, err := decrypt(ciphertext, tt.args.key)
if err != nil {
t.Errorf("encrypt() error = %v", err)
return
}
t.Logf("plaintext = %s", plaintext)
//
// compare the initial plaintext with output of previous decrypt function
if plaintext != tt.args.plaintext {
t.Errorf("plaintext = %v, want %v", plaintext, tt.args.plaintext)
}
//
})
}
}首先通过加密函数（encrypt）来对明文（“kingsman”）进行加密。然后将加密函数输出的密文再输入到解密函数中，预期的输出是等于明文的字符串类型值。最后，我们将输出结果与纯文本进行对比验证：
db-encryption go test -v -timeout 30s
=== RUN Test_encrypt
=== RUN Test_encrypt/happy_test
--- PASS: Test_encrypt (0.00s)
--- PASS: Test_encrypt/happy_test (0.00s)
main_test.go:78: ciphertext = sLR9ctALjY0rtAi8IvosScCtBE21gyMOBl3xHzi52Hbo+H3O
main_test.go:87: plaintext = kingsman
PASS
ok github.com/purnaresa/secureme/db-encryption 0.005s6、函数集成
当我们确信加密和解密函数都能正常工作时，就该将他们集成到CRUD DB函数了。基本上数据在保存到数据库之前都需要进行加密。
func createData(id, name, nationalID, createTimeUnix string) (err error) {
// encryption
nationalID, _ = encrypt(nationalID, masterKey)
//
_, err = DB.Exec(`
INSERT INTO
user (id, name, national_id, create_time_unix)
VALUES
("?", "?", "?", "?")
`, id, name, nationalID, createTimeUnix)
return
}在上面的代码中，我们为nationalID进行加密，为了简化这个例子，我们忽略了错误输出。对于解密，我们必须在从数据库读取数据后立即运行decrypt函数。
func readData(id string) (user User, err error) {
row := DB.QueryRow(`
SELECT
id, name, national_id, create_time_unix
FROM
user
WHERE
id = "?"`, id)
err = row.Scan(
&user.ID,
&user.Name,
&user.NationalID,
&user.CreateTimeUnix)
// decryption
user.NationalID, _ = decrypt(user.NationalID, masterKey)
//
return
}总结
上述代码中提供的是对单个值进行加密的示例，同样的方法也可以用于多个值的加密。只要密钥得到很好的保护（不泄露），AES机制就可以安全使用。上述方案被认为是数据库信息安全的最低要求，因为它只实现了两个基本要素(算法和密钥)。
此外，我们可以使用更多的方法来确保数据安全，比如salt，这样即使密钥被盗，攻击者也不能利用密钥来解密密文。
完整代码：
https://github.com/purnaresa/secureme/blob/master/db-encryption/main.go
原文链接：
https://medium.com/swlh/securing-information-in-database-using-data-encryption-written-in-go-4b2754214050
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