TDE透明加密的工作流程是怎样的？

TDE透明加密的工作流程如下：

加密流程

• ​​应用程序发起数据操作请求​​

应用程序按照正常的数据库操作接口，向数据库管理系统（DBMS）发起数据写入请求，例如插入、更新等操作，此时应用程序并不知道数据即将被加密，它只关注业务逻辑相关的数据操作。

• ​​DBMS接收请求并处理数据​​

DBMS接收到应用程序的数据操作请求后，首先会对数据进行处理，例如对数据进行语法检查、数据类型验证等操作，确保数据的合法性和完整性。在数据准备好写入磁盘之前，TDE开始介入加密过程。

• ​​密钥获取​​

TDE从密钥管理系统中获取用于加密的密钥。这个密钥管理系统可以是数据库内置的密钥管理模块，也可以是外部的硬件安全模块（HSM）等专门的密钥存储和管理设备。密钥的安全性至关重要，它需要受到严格的保护，防止被非法获取。

• ​​数据加密​​

TDE使用获取到的密钥和预先设定的加密算法（如AES - 256等高级加密标准算法）对数据进行加密操作。加密算法通过对数据进行复杂的数学变换，将明文数据转换为密文数据。例如，AES - 256算法通过多轮的字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加等操作，使得原始数据完全被打乱，变成看似随机的密文。

• ​​加密数据写入磁盘​​

加密后的密文数据被写入磁盘存储介质（如硬盘、固态硬盘等）。在这个过程中，磁盘上存储的是加密后的数据，即使存储设备被盗取或者物理介质丢失，攻击者也无法直接获取其中的明文数据。

解密流程

• ​​应用程序发起数据读取请求​​

当应用程序需要读取数据时，它会向DBMS发出读取请求，指定要读取的数据对象（如表、记录等）。同样，应用程序此时只关注获取所需的数据，不需要了解数据是否被加密。

• ​​DBMS定位并读取密文数据​​

DBMS接收到应用程序的读取请求后，根据请求中的信息定位到磁盘上存储的相应密文数据，并将其读取到内存中。

• ​​密钥获取与解密操作​​

TDE再次从密钥管理系统中获取与加密时相同的密钥，然后使用对应的解密算法对密文数据进行解密操作。解密过程是加密操作的逆过程，通过精确的数学计算，将密文还原为原始的明文数据。

• ​​解密数据返回给应用程序​​

解密后的明文数据被返回给应用程序，应用程序可以按照正常的业务逻辑对数据进行处理和展示。整个解密过程对应用程序是透明的，应用程序接收到的是原始格式的数据，无需进行额外的处理。

密钥管理流程

• ​​密钥生成​​

在TDE配置过程中，密钥管理系统会根据所选的加密算法生成相应的加密密钥。密钥的长度和强度取决于加密算法的要求，例如AES - 256算法需要一个256位的密钥。密钥生成过程通常采用随机数生成器等安全的随机源，以确保密钥的随机性和强度。

• ​​密钥存储​​

生成的密钥会被安全地存储在密钥管理系统中。密钥存储可以采用多种方式，如数据库内置的密钥库、硬件安全模块（HSM）等。密钥库是一个受保护的软件存储区域，只有经过授权的数据库组件才能访问。硬件安全模块则是一种专门的物理设备，提供了更高的安全性，用于保护密钥免受物理攻击和非法访问。

• ​​密钥更新与备份恢复​​

为了增强安全性，密钥需要定期更新。在密钥更新过程中，需要确保数据的可访问性。这通常涉及到密钥的平滑过渡机制，例如使用密钥的备份和恢复功能，以及在更新期间对正在使用旧密钥加密的数据进行特殊处理，以确保数据在密钥更新后仍然可以正常解密。同时，密钥的备份和恢复也是密钥管理的重要环节，以防止密钥丢失导致数据无法解密。