数据库运维如何进行数据加密？

数据库运维中的数据加密可分为存储加密和传输加密，以下是具体操作：

一、存储加密

​数据库自带加密功能

• ​MySQL：
• ​透明数据加密（TDE）​：部分存储引擎支持。例如，InnoDB存储引擎可通过插件方式实现TDE。启用TDE后，数据在写入磁盘时自动加密，读取时自动解密，对应用程序透明。
• ​加密表空间：可以创建加密的表空间，将特定表或数据存储在加密表空间中。通过CREATE TABLESPACE...ENCRYPTION语句创建加密表空间，然后将表创建在该表空间上。
• ​Oracle：
• ​透明数据加密（TDE）​：是一种全面的数据加密解决方案。可对表空间、数据文件等进行加密。通过设置相关参数，如ENCRYPTION_WALLET来管理加密密钥，使用ALTER TABLESPACE...ENCRYPTION语句对表空间进行加密操作。
• ​SQL Server：
• ​透明数据加密（TDE）​：可加密数据库文件、日志文件等。在SQL Server Management Studio中，可通过右键单击数据库，选择“属性” - “文件”选项卡，对数据库文件和日志文件分别设置加密选项。加密过程使用数据库主密钥和证书来保护加密密钥。

​文件系统级加密

• ​Linux系统：
• ​dm - crypt：是Linux内核中的一个框架，可用于加密磁盘分区或文件。例如，可以使用cryptsetup工具创建加密的逻辑卷。首先创建一个物理卷，然后将其添加到卷组，接着使用cryptsetup luksFormat命令对逻辑卷进行加密格式化，之后挂载使用时需要提供密钥。
• ​eCryptfs：是一个基于文件系统的加密层，可对单个文件或目录进行加密。通过挂载一个加密的文件夹，将需要加密的文件放入其中，文件在写入时自动加密，读取时自动解密。
• ​Windows系统：
• ​BitLocker：可用于加密整个磁盘分区。在“控制面板” - “系统和安全” - “BitLocker驱动器加密”中，选择要加密的磁盘驱动器，按照提示设置加密密钥（可以是密码、智能卡等），然后启动加密过程。

​应用层加密

• ​开发人员加密：在应用程序代码中，对敏感数据（如用户密码、信用卡信息等）进行加密后再存储到数据库中。例如，使用对称加密算法（如AES）或非对称加密算法（如RSA）。以Python为例，使用pycryptodome库进行AES加密：

pythonfrom Crypto.Cipher import AES
import base64

# 密钥（16字节）
key = b'Sixteen byte key'
# 初始化向量（16字节）
iv = b'Sixteen byte iv '

cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
data = b'sensitive data'
# 填充数据以满足块大小要求
padding_length = AES.block_size - len(data) % AES.block_size
data += bytes([padding_length]) * padding_length
encrypted_data = cipher.encrypt(data)
# 编码以便存储
encoded_data = base64.b64encode(encrypted_data)

- ​**加密函数**：有些数据库允许创建自定义加密函数。例如，在Oracle中可以使用PL/SQL编写加密函数，在插入或更新数据时调用该函数对特定字段进行加密。

二、传输加密

​SSL/TLS加密

• ​MySQL：
• ​生成证书和密钥：首先需要生成SSL证书和密钥。可以使用OpenSSL工具生成自签名证书，如openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout server - key.pem -x509 -days 365 -out server - cert.pem。
• ​配置MySQL：在MySQL配置文件（如my.cnf）中，设置ssl - ca、ssl - cert和ssl - key参数指向生成的证书和密钥文件。客户端连接时，使用--ssl - ca、--ssl - cert和--ssl - key参数指定相应的文件进行加密连接。
• ​Oracle：
• ​配置钱包：Oracle使用钱包来管理SSL证书和密钥。通过orapki工具创建钱包，生成证书请求并导入证书。
• ​设置监听器和数据库参数：在监听器配置文件（listener.ora）和数据库初始化参数文件（spfile）中设置相关的SSL参数，如WALLET_LOCATION等，使数据库在监听和连接时使用SSL加密。
• ​SQL Server：
• ​创建证书：在SQL Server Management Studio中，可以使用“新建查询”窗口执行T - SQL语句创建证书，如CREATE CERTIFICATE MyCertificate WITH SUBJECT = 'My SSL Certificate'。
• ​配置加密连接：在SQL Server配置管理器中，为数据库引擎实例启用“强制协议加密”，并将创建的证书绑定到相应的端口上，客户端连接时将使用SSL加密进行通信。

三、密钥管理

​密钥存储

• ​硬件安全模块（HSM）​：对于安全性要求极高的场景，可以使用HSM来存储密钥。HSM是一种专门设计的物理设备，提供安全的密钥存储和管理功能，防止密钥被窃取或篡改。
• ​数据库内部存储：部分数据库支持在数据库内部安全地存储密钥。例如，Oracle的Vault组件可以用于管理密钥，将密钥存储在受保护的数据库区域中。
• ​外部密钥管理系统（KMS）​：使用云服务提供商提供的KMS，如AWS KMS、阿里云KMS等。将密钥存储在KMS中，数据库通过与KMS集成获取密钥进行加密和解密操作。

​密钥备份与恢复

• ​定期备份：无论采用哪种密钥存储方式，都需要定期备份密钥。对于数据库内部存储的密钥，按照数据库的备份策略进行备份；对于HSM中的密钥，使用HSM提供的备份功能；对于KMS中的密钥，根据KMS的文档进行备份操作。
• ​恢复测试：定期进行密钥恢复测试，确保在密钥丢失或损坏的情况下能够成功恢复密钥，保证数据的可用性。恢复测试应模拟真实的故障场景，验证恢复过程的正确性和有效性 。