首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >浅谈 MySQL 新的身份验证插件 caching_sha2_password

浅谈 MySQL 新的身份验证插件 caching_sha2_password

作者头像
老叶茶馆
发布2023-02-18 17:11:41
9520
发布2023-02-18 17:11:41
举报

介绍

从 MySQL 8.0.4 开始,MySQL 默认身份验证插件从 mysql_native_password 改为 caching_sha2_password 。相应地,libmysqlclient 也使用 caching_sha2_password 作为默认的身份验证机制。

起因

在这之前 MySQL 5.6/5.7 使用的默认密码插件是 mysql_native_passwordmysql_native_password 的特点是不需要加密的连接。该插件验证速度特别快,但是不够安全,因为,mysql_native_password 使用的是于 SHA1 算法,NIST(美国国家标准与技术研究院)在很早之前就已建议停止使用 SHA1 算法,因为 SHA1 和其他哈希算法(例如 MD5)容易被破解。

其实从 MySQL 5.6 开始就引入了更安全的认证机制:ha256_password 认证插件。它使用一个加盐密码(salted password)进行多轮 SHA256 哈希(数千轮哈希,暴力破解更难),以确保哈希值转换更安全。但是,建立安全连接和多轮 hash 加密很耗费时间。虽然安全性更高,但是验证速度不够快。

改进

MySQL 试图结合二者的优点。于是在 MySQL-8.0.3 引入了一个新的身份验证插件 caching_sha2_password ,作为sha256_password的代替方案,在sha256_password 的基础上进行了改进补上了短板,既解决安全性问题又解决性能问题。与此同时 sha256_password将退出时代的浪潮。MySQL 预计在未来版本中将其删除。使用 sha256_password 进行身份验证的 MySQL 账户建议转为 caching_sha2_password

结果

因为默认身份验证机制的更改,大家在使用 MySQL 8.0 时候出现了很多相关的问题。网上的大部分教程都是教人改回mysql_native_password验证方式 mysql_native_password。但是笔者认为,MySQL 更改默认插件是为了更好的安全性考虑。如果有 MySQL 服务要公网上使用,建议还是尽量使用 caching_sha2_password作为认证插件。

示例:使用旧版本客户端连接时报错:

shell> mysql -uroot -p
ERROR 2059 (HY000): Authentication plugin 'caching_sha2_password' cannot be loaded

具体机制分析

mysql_native_password

mysql_native_password 作为 MySQL 5.6/5.7 的默认密码插件 。其优点是它支持 challenge-response (挑战应答方式),这是非常快的验证机制,无需在网络中发送实际密码,并且不需要加密的连接。

客户端连接MySQL实例时,首先需要从服务器端获得一个20字节的随机数。

此外,mysql_native_password 使用了新的哈希算法进行认证校验。对于用户的原始密码,通过SHA1(SHA1(password))两次哈希计算结果保存在 mysql.user 表的 authentication_string 列中。其中用户密码通过哈希计算后保存,没有加盐(salt)。

通过上述这样的处理,MySQL数据库本身已然非常安全。然而,随着时间的推移,目前存在以下两种潜在风险:

  • SHA1哈希算法也已经变得比较容易破解。
  • 相同的密码拥有相同的哈希值。

SHA1、MD5等之前的哈希算法都已然不再安全,更为安全的SHA256、SHA512哈希算法也已推出。作为数据存储最终承载者,应该使用更新的加密机制机制。

caching_sha2_password

在cache_sha2_password密码认证机制下,其改进如下所示:

  • 保存在 authentication_string 中的哈希值为加盐后的值,即使两个不同用户的密码相同,保存在计算机中的哈希值也不同。
  • 哈希算法升级为了更为安全SHA256算法。
  • 哈希算法的 round 次数从原来的两次,提升为了5000次,round次数越多,每次计算哈希值的代价越大,破解难度也就越大。
  • 用TLS的加密或RSA密钥传输方式从客户端将密码传送到服务端。

caching_sha2_password 通讯过程解析

  1. 对于大多数连接尝试,当密码的哈希值有缓存在内存中时,它的验证是基于 SHA256 的challenge-response机制(与 mysql_native_password 中基于 SHA1 的challenge-response机制相比更快),下图演示了在有哈希缓存时的验证流程。

challenge-response 的认证模式

从图中我们看到,客户端对密码进行多重哈希加密生成 Scramble 发送给服务端, 服务端检查内存的缓存(memory cache)中是否存在该条目。当值在缓存中存在证明本次连接合法,服务器会告诉客户端快速认证成功:发送 fast_auth_success 包到客户端,并且发送确认报文。然后服务器就可以和客户端正常通信了。

  1. 当没有这种缓存时,caching_sha2_password 需要使用安全连接(SSL/STL)进行密码交换。考虑到用户更改和 FLUSH PRIVILEGES 操作频率比较低,所以在大多数情况下,使用的都是基于challenge-response的身份验证,不用建立安全连接。这省去了建立安全连接需要耗费的资源。下图总结了完整的验证流程。

从图中我们看到,服务器在收到 Scramble 后,发现缓存中没有对应的值,服务器会告诉客户端,要建立安全连接使用完整的身份验证流程:发送 perform_full_authentication 包到客户端,之后客户端接收服务器的公钥(公钥文件如果已存在就省去这个步骤)。如果安全连接(SSL/STL)已经建立基于 ,则可以直接发送明文密码到服务端。如果没有安全连接,客户端就会 向服务端发起获取公钥的请求(或者指定服务端公钥文件),使用公钥加密密码,发送到服务端。服务器通过 SHA256 算法计算得到哈希值,判断是否用户认证通过,通过则发送 OK 包到客户端。然后服务器就可以和客户端正常通信了。

这里详细解释一下 RSA 非对称加密的通信过程:

首先先明确一个概念:非对称加密算法中,有两个密钥:公钥和私钥。如果用公钥进行加密,只有对应的私钥才能解密;反之亦然。

RSA 密钥交换过程:

1.服务器生成一对密钥并将公钥向其他方公开(以明文发送给客户端)。

2.客户端使用服务器的公钥对密码进行加密后发送给服务器。

3.服务器用对应的私钥对加密信息进行解密。

因为客户端用公钥加密的信息只能用服务器的私钥解密,所以这个连接过程可以视为加密通信。

需要注意的地方

默认身份验证插件的更改意味着:

在 MySQL 8.0.4 之后创建的所有新用户将默认使用 caching_sha2_password 作为身份验证插件。

mysql> SELECT USER,PLUGIN FROM mysql.`user` ;
+------------------+-----------------------+
| USER             | PLUGIN                |
+------------------+-----------------------+
| root             | caching_sha2_password |
| mysql.infoschema | caching_sha2_password |
| mysql.session    | caching_sha2_password |
| mysql.sys        | caching_sha2_password |
+------------------+-----------------------+
6 rows in set (0.06 sec)

libmysqlclient 默认使用 caching_sha2_password,可以通过手动修改切换到其他的身份验证插件。

使用 caching_sha2_password 插件的客户端,连接到服务器时,不会使用名为密码。密码传输是如何进行的取决于是否使用安全连接或 RSA 对密码加密:

  • 如果连接是安全的,可以不使用 RSA 密钥。适用于使用 TLS 加密的 TCP 连接,以及 Unix 套接字文件和共享内存连接。密码以明文格式发送,但不能被窃听,因为连接是安全的。
  • 如果连接不是安全的,可以使用 RSA 密钥对。适用于未使用 TLS 加密的 TCP 连接和 named-pipe 连接。RSA 仅用于客户端和服务器之间的密码交换,防止密码被截取。当服务器接收到使用公钥加密的密码后,它使用私钥解密。一个随机字符串用在加密中,防止重放攻击(repeat attacks)。

在 MySQL 8.0.3 以上版本中。默认自动完成 RSA 密钥对进行密码交换。

关于主从复制

如果用于复制的用户使用了 caching_sha2_password身份验证插件,并且没有启用安全连接( 在group_replication_recovery 启用SSL支持),MySQL 将使用 RSA 密钥对进行密码的交换,可以把主节点的公钥手动拷贝到从节点的服务器中,也可以设置成:自动为请求加入组的节点提供公钥。

复制本身是支持加密的连接。在 MySQL 8.0.4中,添加了复制对 RSA 加密的支持。

CHANGE MASTER 可以通过以下个参数来启用基于 caching_sha2_password RSA 密钥来交换密码:

 指定 RSA 公钥路径
- MASTER_PUBLIC_KEY_PATH ="key_file_path"  
 
 #从服务端获取 RSA 公钥
- GET_MASTER_PUBLIC_KEY = {0 | 1}

Group Replication 可以通过以下个参数来启用基于 caching_sha2_password RSA 密钥来交换密码:

#指定 RSA 公钥路径
––group-replication-recovery-public-key-path
#从服务端获取 RSA 公钥
––group-replication-recovery-get-public-key

数据库升级

数据库升级到 MySQL 8.0.4 会怎样?

在升级之前创建的用户,身份认证插件不会更改。在升级之后创建的用户默认使用 aching_sha2_password身份验证插件。除非使用 --default-authentication-plugin 手动指定认证插件插件。因为不会更改升级前已有用户。因此,使用升级后依然可以用旧版本的客户端连接这些用户。

相应地,libmysqlclient 支持 mysql_options() C API函数的 MYSQL_DEFAULT_AUTH 选项。(对于 MySQL 包中可用的基于 libmysqlclient 的客户端工具,可以用 ––default-auth 命令行选项达到相同的目的。)

建议使用 cache_sha2_password 因为它更安全。并且升级 libmysqlclient 到 MySQL 8.0.4 或更高版本,以便支持新的身份验证插件。

参考资料 [MySQL 8.0.4 : New Default Authentication Plugin] caching_sha2_password]https://dev.mysql.com/blog-archive/mysql-8-0-4-new-default-authentication-plugin-caching_sha2_password [得物技术浅谈MySQL 8.0:新的身份验证插件] https://segmentfault.com/a/1190000040733952 [MySQL 8.0密码认证机制升级,不知道可能导致业务不可用!!] https://mp.weixin.qq.com/s/jfoH6D8NfoaNN7eexbzKGA [组复制安装部署 | 全方位认识 MySQL 8.0 Group Replication] https://mp.weixin.qq.com/s/sydu0alXDECcHm5GNMvtdA

Enjoy GreatSQL :)


《深入浅出MGR》视频课程

戳此小程序即可直达B站

https://www.bilibili.com/medialist/play/1363850082?business=space_collection&business_id=343928&desc=0


本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2022-12-08,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 老叶茶馆 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 介绍
    • 起因
      • 改进
        • 结果
        • 具体机制分析
          • mysql_native_password
            • caching_sha2_password
              • caching_sha2_password 通讯过程解析
              • 需要注意的地方
              • 关于主从复制
              • 数据库升级
              相关产品与服务
              云数据库 SQL Server
              腾讯云数据库 SQL Server (TencentDB for SQL Server)是业界最常用的商用数据库之一,对基于 Windows 架构的应用程序具有完美的支持。TencentDB for SQL Server 拥有微软正版授权,可持续为用户提供最新的功能,避免未授权使用软件的风险。具有即开即用、稳定可靠、安全运行、弹性扩缩等特点。
              领券
              问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档