浅谈新的 MySQL 身份验证插件

数据运维 2023-08-15 贤蛋大眼萌 手机阅读

前言

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 现在也使用 caching_sha2_password 作为默认的身份验证机制。

在这之前 MySQL 5.6/5.7 使用的默认密码插件是 mysql_native_password。mysql_native_password无需在网络中发送实际密码，不需要加密的连接。验证速度特别快，但是不安全。因为，mysql_native_password 使用的是于 SHA1 算法，但 NIST（美国国家标准与技术研究院）已建议停止使用 SHA1 算法，因为 SHA1 和其他哈希算法（例如 MD5）已被证明非常容易破解。

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 转换很耗费时间。虽然安全性更强，但是性能不够理想。

MySQL 试图结合俩者的优点。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。

因此建议弃用 sha256_password；MySQL 也预计在未来版本中将其删除。使用 sha256_password 进行身份验证的 MySQL 帐户建议迁移为使用 caching_sha2_password。

因为默认身份验证机制的更改，大家在使用 MySQL 8.0 时候出现了很多连接问题。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 的这个更改是为了更好的安全性考虑。如果有 MySQL 服务要放在公网，建议还是尽量使用 caching_sha2_password。

分析运行效率

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 机制，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SHA1哈希算法进行认证校验。对于用户的原始密码，通过SHA1(SHA1(password))两次哈希计算保存在表mysql.user的列authentication_string中。

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，美国国家标准与技术研究院(NIST) 已建议停止使用SHA1哈希算法。

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，应更新为更为安全的哈希算法认证机制。

另一方面，虽然用户密码通过哈希计算后保存，然而并没有加盐（salt），导致相同的密码具有相同值。这又可能是账户密码存在的潜在风险。

caching_sha2_password

在cache_sha2_password密码认证机制下，其改进如下所示：

  • 保存在列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

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。

  1. 当没有这种缓存时，caching_sha2_password 需要使用安全连接进行密码交换。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。

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)