【DBA+数据库安全专题】如何高枕无忧地使用PostgreSQL？
数据库安全性始终是企业内部信息能否得以保障的关键，也是DBA需要应对的最大挑战。针对PostgreSQL的使用安全问题，DBA+杭州群联合发起人之一周正中，为大家分享以下干货文章，让你大可高枕无忧地使用PostgreSQL。
专家简介
周正中
网名：德哥@Digoal
DBA+杭州群联合发起人之一
PostgreSQL中国社区发起人之一，负责杭州分会，兼任社区CTO一职。曾就职于斯凯网络，负责数据库部门。现就职于阿里巴巴，负责RDS PG内核组事务。
本文是PostgreSQL使用安全指导性的文章，涉及详细的用法或原理请参考相关链接。
如何安全地使用PostgreSQL，让用户高枕无忧呢？可以分为如下几个方面来加固你的数据库：
认证前的安全，端口暴露度的把握。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201582993130518/
认证是使用数据库的第一关，如果认证不安全，你的数据库将很容易被入侵。
1、pg_hba.conf安全
配置合理的pg_hba.conf，将权限控制到最小。例如：
任何情况下都不允许trust认证方法；
超级用户只允许从本地连接，不允许从网络连接；
将dbname+username+ip限制到最小，"授权用户"只能从"授权IP"过来连接"授权数据库"；
如果使用数据库密码认证，请务必使用md5认证方法，网络传输的密码是md5+随机字符加密后的密文。
2、密码复杂度策略
创建用户或修改用户密码时，强制限制密码的复杂度，例如密码长度，包含数字，字母，大小写，特殊字符等，同时排除暴力破解字典中的字符串。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020149852941586
3、密码更换周期
使用合理的密码更换周期，创建角色时使用VALID UNTIL ‘timestamp'，同时限制密码不能重复使用，请注意配合监控使用，及时提醒管理员和用户密码快到期了。
4、密码存储策略
如果使用数据库密码认证，创建角色时请使用encrypted password，这样pg_shadow.passwd存储的是密码+角色名的MD5码，否则是明文。
5、设置密码时防止密码被记录到数据库日志、history、或审计日志中。（例如使用了readline、堡垒机，或者开启了log_statement）
请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020149852941586
6、外部表密码安全
回收pg_user_mappings视图的public权限，否则mapping用户可以看到user mapping下的密码。
7、dblink密码安全
普通用户使用dblink时，需要提供连接用户和密码，不建议使用。如果一定要用，请限制dblink目标用户在目标数据库集群的权限到最小化。
8、如果使用外部认证，如AD域，请加固对应的认证服务。
9、应用程序配置文件中如果需要配置用户和密码，请确保应用程序服务器的安全。防止配置文件泄露。
确保数据传输过程的安全，即使数据被截获，也不需要担心。
1、数据传输加密
如果你的网络是不可靠的，请使用加密传输，例如OPENSSL。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201342233131835
2、认证过程加密
认证过程加密，指认证过程中，网络上传输的密码安全，如果使用数据库认证，请使用MD5方法(配置pg_hba.conf)。确保网络中传输的是随机码和MD5加密后的MD5。
你的数据安全吗？如果你存储的敏感数据在数据库中是明文的，一旦数据库暴露，用户数据可能泄露，如何尽可能的保证泄露的数据的安全呢？
1、字段存储加密
将敏感数据加密后存储在数据库中，即使加密数据泄露，只要加解密方法没有泄露，也是相对安全的。
加解密方法建议放在应用端实现，如果加解密在数据库端实现，用户一旦入侵数据库，更容易破解。（或者加密在数据库端实现，解密在应用程序端实现）请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402013423101455507/
2、敏感数据，跟踪并记录DML,truncate操作的undo
对于非常敏感的数据，我们应该记录对这些数据操作的UNDO，在必要时刻可以快速的回滚到误操作前。
这种方法主要是对付SQL注入，人为误操作（包括delete,update,insert,truncate的回滚）。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402014728105442434/
3、函数代码加密
如果我们将业务逻辑放在数据库函数中处理的话，肯定不想让用户看到函数的内容。对于先编译后执行的函数，例如C函数，是不需要加密的，但是，对于解释性语言函数如plpgsql，建议加密函数的内容。
目前enterprisedb有这个特性，社区版本的PostgreSQL没有这个特性。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201256056352
http://www.cybertec.at/en/products/plpgsql_sec-encrypt-your-stored-procedure-codes/
4、使用recycle bin插件，用户在删对象时，对象会存储在recycle bin schema下，而不会被真实删除。那么表被误删除或恶意删除后，很容易找回。（使用钩子实现）请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402014339374747
1、权限管理
最危险的就是最容易暴露的数据库用户，当然是应用连接数据库的账号（以下简称应用账号）。
应用账号权限越大，应用程序被攻击后破坏性就越大。
例如用户有删数据库，删表，删索引，删表空间，删SCHEMA，删函数等等这样的权限的话，危害极大。
安全建议：
1.1、使用超级用户创建数据库，SCHEMA，应用所需的对象（如表，索引，函数）。
1.2、创建应用账号角色。
1.3、回收数据库，schema，language，应用对象的public权限。
1.4、将数据库，schema的使用权限赋予给应用账号。
1.5、将应用需要访问的对象的相关权限赋予给应用账号。
例如表的select、insert、update、delete权限，函数的execute权限等。
这样，应用账号只有对象的使用权限，没有对象的DROP，TRUNCATE，REPLACE权限，相对来说是更安全的。
2、通过事件触发器禁止应用账号执行DDL，通过这种方法可以限制用户执行DDL，防止被攻击后，用户执行DROP或TRUNCATE删除对象或清空数据（当然delete不带条件还是能删除数据的，需要用其他手段）。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020132131361949/
3、防止执行不带条件的delete,update。例如，在需要保护的表里，新增一条dummy记录，创建行触发器，当这条记录被更新或删除时，抛出异常。
对于业务上不允许执行删除操作的表，当然不需要赋予delete权限给应用账号，也就不会有这个风险。
4、函数语言安全
建议回收函数语言的public权限，以及普通用户的权限，用户不能创建函数。执行online code。例如：
5、行级安全
限制普通用户只能操作表中的指定条件的记录，用于rewriter改写重写规则，普通用户只能访问满足指定条件的行。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201362402650341/
6、创建安全策略
与行安全策略类似，但是对表的记录权限控制更加精准细致，例如数据进入表前根据行的值判断数据是否允许插入，查询时根据已经存在的记录，判断是否允许用户查询该记录。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020153984016177/
7、对于只需要访问某些行，或某些列的需求，可以通过列权限或视图来限制应用账号的权限。
1、视图攻击
用户利用PostgreSQL的优化器原理，创建成本极低的函数，在函数中获取视图限制外的隐藏内容。
如果用户没有创建函数的权限，用户就无法利用这个原理。
或者使用安全栅栏来弥补。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201361031431669/
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201431410032638
2、防止SQL注入
应用层应该有SQL注入预防手段，例如使用简单的过滤器，使用绑定变量等手段。
3、密码暴力破解
目前可以通过密码错误延迟认证(auth_delay)来增加暴力破解需要的时间。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020149852941586/
再好的安全策略，也需要备份。
基于时间点的，块级别增量备份，是比较靠谱的。（你可以选择合适的文件系统，例如btrfs）请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201451894734122/
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020141110105858171/
审计功能，一般是用于排查问题的，当然也是一种举证的手段，例如你的数据库遭到暴力破坏了，证据非常重要。这里有一些例子：
如何跟踪postgresql.conf的配置变更？
——worker process钩子程序的妙用
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020137624414708/
如何跟踪表中的记录被哪个用户修改或插入？
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201201333830383/
使用pg_log_userqueries插件，审计指定用户，数据库或超级用户的所有执行的SQL
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402012019112218804/
使用hstore插件和触发器跟踪表的行记录变更
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201252575529358/
PostgreSQL中如何跟踪表的创建时间，表定义的修改时间
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402012526105017774/
PostgreSQL精细化审计的实施
1、审计指定表的INSERT, UPDATE, DELETE, TRUNCATE
2、审计指定用户对指定表的INSERT, UPDATE, DELETE, TRUNCATE
3、审计指定表的指定数据的INSERT, UPDATE, DELETE
4、如何让数据库只审计成功提交的数据, 而不记录回滚事务
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020132209854525/
PostgreSQL审计功能配置
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020132208241607/
PostgreSQL 9.3规则系统改进，允许在规则的values中使用多次NEW, OLD
——使用规则跟踪数据变更，记录新老数据
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020134915429197/
如何跟踪基于字段值为条件的行的变更、插入和删除呢？
创建触发器时when的用法，或在触发器函数中处理，选择效率高的
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020148178320844/
PostgreSQL数据库在上市公司重要应用中的SOX审计
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020148304551659/
审计表的DDL行为，以及哪个会话在什么时间点，通过什么IP干的
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402014111194225536/
审计变更的行，以及被变更的字段内容；新增的行、删除的行；以及哪个会话在什么时间点、通过什么IP干的
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402014111473644127/
pg_audit模块
http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201541595510867/
PostgreSQL社区的更新速度很快，几乎每天都会有大大小小的更新，有些可能是FIX patch，有些可能是feature，有些可能是性能提升patch，正常情况下，我们只要跟随小版本的升级就可以了，一般社区遇到比较大的安全漏洞，提交补丁后马上就会发布小版本，如果没有发布小版本，说明没有大的安全漏洞，当然你可以通过http://git.postgresql.org实时跟踪社区的动态，自行打patch。
大版本的更新，通常情况下大版本有大量的feature，如果需要使用的话，也可以更新到大的版本，但是请注意与应用有关的修改，模块的更新等。
1、应用程序是否安全？
2、中间件是否安全？
3、数据库所在操作系统是否安全？
4、数据库所在服务器是否安全？
5、存储安全，存储是否在安全的地方，有没有硬盘被拔掉的风险？
6、网络安全，如机架交换机，未插网线的端口是否禁用了，是否做了MAC地址过滤或绑定？
7、机房安全？
虽然我们前面已经控制的挺好了，但是数据库还有一种风险和网络的DDOS攻击类似，大量的用户请求可以把数据库搞慢。或者大量的运算量或者IO极大的请求，也很容易把数据库搞慢。
资源控制手段举例：
控制连接数，控制活动连接数，控制SQL执行时间，控制锁等待时间，控制事务空闲时间。
另一方面，因为PostgreSQL的并发控制用到了多版本，所以当更新或删除数据时，老的版本依旧存在于数据库中，需要vacuum进程回收这些数据，目前有一个缺陷，当有长事务存在时，事务开启后产生的垃圾被视为新的垃圾，不会被回收，所以长事务容易导致数据库膨胀，太长的事务甚至可以导致数据库的xid耗尽，必须关机做vacuum freeze。请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/16387704020153305256157/
监控是DBA的眼睛，好的监控可以提前发现问题，将问题排除在发生之前。
常用监控项请参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/163877040201412763135184/
巡检参考 http://blog.163.com/digoal@126/blog/static/1638770402014252816497/
（持续更新ing……）
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