你的MySQL服务器开启SSL了吗？

最近，准备升级一组MySQL到5.7版本，在安装完MySQL5.7后，在其data目录下发现多了很多.pem类型的文件，然后通过查阅相关资料，才知这些文件是MySQL5.7使用SSL加密连接的。本篇主要介绍MySQL5.7 SSL连接加密功能、如何使用？以及使用SSL的一些注意点。

我们知道，MySQL5.7之前版本，安全性做的并不够好，比如安装时生成的root空密码账号、存在任何用户都能连接上的test库等，导致数据库存在较大的安全隐患。好在5.7版本对以上问题进行了一一修复。与此同时，MySQL 5.7版本还提供了更为简单SSL安全访问配置，且默认连接就采用SSL的加密方式，这让数据库的安全性提高一个层次。

一、SSL介绍

SSL（Secure Socket Layer：安全套接字层）利用数据加密、身份验证和消息完整性验证机制，为基于TCP等可靠连接的应用层协议提供安全性保证。

SSL协议提供的功能主要有：

1、 数据传输的机密性：利用对称密钥算法对传输的数据进行加密。
           2.、身份验证机制：基于证书利用数字签名方法对服务器和客户端进行身份验证，其中客户端的身份验证是可选的。
           3、 消息完整性验证：消息传输过程中使用MAC算法来检验消息的完整性。

如果用户的传输不是通过SSL的方式，那么其在网络中数据都是以明文进行传输的，而这给别有用心的人带来了可乘之机。所以，现在很多大型网站都开启了SSL功能。同样地，在我们数据库方面，如果客户端连接服务器获取数据不是使用SSL连接，那么在传输过程中，数据就有可能被窃取。

二、MySQL5.7 SSL配置和启用

1、安装时启动SSL 

在MySQL5.7安装初始化阶段，我们发现比之前版本多了一步操作，而这个操作就是安装SSL的。

shell> bin/mysqld --initialize --user=mysql    # MySQL 5.7.6 and up
shell> bin/mysql_ssl_rsa_setup                 # MySQL 5.7.6 and up

当运行完这个命令后，默认会在data_dir目录下生成以下pem文件，这些文件就是用于启用SSL功能的：

[root mysql_data]# ll *.pem
-rw------- 1 mysql mysql 1675 Jun 12 17:22 ca-key.pem         #CA私钥
-rw-r--r-- 1 mysql mysql 1074 Jun 12 17:22 ca.pem             #自签的CA证书，客户端连接也需要提供
-rw-r--r-- 1 mysql mysql 1078 Jun 12 17:22 client-cert.pem    #客户端连接服务器端需要提供的证书文件
-rw------- 1 mysql mysql 1675 Jun 12 17:22 client-key.pem     #客户端连接服务器端需要提供的私钥文件
-rw------- 1 mysql mysql 1675 Jun 12 17:22 private_key.pem    #私钥/公钥对的私有成员
-rw-r--r-- 1 mysql mysql 451 Jun 12 17:22  public_key.pem     #私钥/公钥对的共有成员
-rw-r--r-- 1 mysql mysql 1078 Jun 12 17:22 server-cert.pem    #服务器端证书文件
-rw------- 1 mysql mysql 1675 Jun 12 17:22 server-key.pem     #服务器端私钥文件

这时从数据库服务器本地进入MySQL命令行，你可以看到如下变量值：

root> mysql -h 10.126.xxx.xxx -udba -p

###查看SSL开启情况

dba:(none)> show global variables like '%ssl%';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| have_openssl  | YES             |
| have_ssl      | YES             |    #已经开启了SSL
| ssl_ca        | ca.pem          |
| ssl_capath    |                 |
| ssl_cert      | server-cert.pem |
| ssl_cipher    |                 |
| ssl_crl       |                 |
| ssl_crlpath   |                 |
| ssl_key       | server-key.pem  |
+---------------+-----------------+

###查看dba连接的方式

dba:(none)> \s
--------------
/usr/local/mysql/bin/mysql Ver 14.14 Distrib 5.7.18, for linux-glibc2.5 (x86_64) using EditLine wrapper

Connection id: 2973
Current database:
Current user: dba@10.126.xxx.xxx
SSL: Cipher in use is DHE-RSA-AES256-SHA #表示该dba用户是采用SSL连接到mysql服务器上的，如果不是ssl，那么会显示“Not in use“
Current pager: more
Using outfile: ''
Using delimiter: ;
Server version: 5.7.18-log MySQL Community Server (GPL)
Protocol version: 10
Connection: 10.126.126.160 via TCP/IP
Server characterset: utf8
Db characterset: utf8
Client characterset: utf8
Conn. characterset: utf8
TCP port: 3306
Uptime: 2 hours 35 min 48 sec

【注意】：如果用户是采用本地localhost或者sock连接数据库，那么不会使用SSL方式了。

2、如果安装MySQL57时没有运行过mysql_ssl_rsa_setup，那么如何开启SSL呢？

1)、关闭MySQL服务
2)、运行mysql_ssl_rsa_setup 命令
3)、到data_dir目录下修改.pem文件的所属权限用户为mysql
    chown -R mysql.mysql *.pem
4)、启动MySQL服务

3、强制某用户必须使用SSL连接数据库

#修改已存在用户
ALTER USER 'dba'@'%' REQUIRE SSL;
#新建必须使用SSL用户
grant select on *.* to 'dba'@'%' identified by 'xxx' REQUIRE SSL;

对于上面强制使用ssl连接的用户，如果不是使用ssl连接的就会报错，像下面这样：

[root]# /usr/local/mysql/bin/mysql -udba -p -h10.126.xxx.xxx --ssl=0
Enter password:
ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'dba'@'10.126.xxx.xxx' (using password: YES)

三、未使用SSL和使用SSL安全性对比

【测试方式】在MySQL服务器端通过tshark抓包的方式来模拟窃取数据。验证、对比未使用SSL和使用SSL两者在安全性上有什么不同？

    1 未使用SSL情况：

         在客户端机器(10.126.126.161)上连接数据库并进行insert操作，使用--ssl-mode=DISABLED关闭SSL

          同时在MySQL服务器端(10.126.126.160)上用tshark进行抓包：

【结论】未使用SSL情况下，在数据库服务器端可以通过抓包的方式获取数据，安全性不高。

    2 采用SSL情况：   

      在客户端机器(10.126.126.161)上连接数据库并进行insert操作，使用--ssl-mode=REQUIRED指定SSL

      同时在MySQL服务器端(10.126.126.160)上再次用tshark进行抓包：

【结论】没有抓到该语句，采用SSL加密后，tshark抓不到数据，安全性高。

四、使用SSL前后性能对比(QPS)

服务器配置：CPU:32核心       内存:128G      磁盘：SSD

为了尽量准确测试QPS，采用全内存查询，因为我们线上热点数据基本都在内存中；按照并发线程数分类：1线程、4线程、8线程、16线程、24线程、32线程、64线程；

具体数据如下：

从测试数据可以发现，开启SSL后，数据库QPS平均降低了23%左右，相对还是比较影响性能的。从SSL实现方式来看，建立连接时需要进行握手、加密、解密等操作。所以耗时基本都在建立连接阶段，这对于使用短链接的应用程序可能产生更大的性能损耗，比如采用PHP开发。不过如果使用连接池或者长连接可能会好许多。

五、总结

1、MySQL5.7默认是开启SSL连接，如果强制用户使用SSL连接，那么应用程序的配置也需要明确指定SSL相关参数，否则程序会报错。

2、虽然SSL方式使得安全性提高了，但是相对地使得QPS也降低23%左右。所以要谨慎选择：

      2.1、对于非常敏感核心的数据，或者QPS本来就不高的核心数据，可以采用SSL方式保障数据安全性；

      2.2、对于采用短链接、要求高性能的应用，或者不产生核心敏感数据的应用，性能和可用性才是首要，建议不要采用SSL方式；