MSSQL – 最佳实践 – 使用SSL加密连接

author: 风移

说明

应用程序通过未加密的通道与数据库服务器通信, 这可能会造成重大的安全风险。在这种情况下, 攻击者可以修改用户输入的数据, 甚至对数据库服务器执行任意 SQL 命令。
例如，当您使用以下连接字符串时，就可能存在这种风险：

<connectionStrings>  
<add name="Test" connectionString="Data Source=210.10.20.10,1433; Initial Catalog=myDataBase;User ID=myUsername;Password=myPassword;" providerName="System.Data.SqlClient" /> 
</connectionStrings>

程序连接串启用SSL/TLS加密连接

大部分数据库服务器都提供支持使用SSL/TLS来加密传输所有数据，您应当尽可能的使用它。在您的连接字符串上加上Encrypt=True即可。如果您的开发环境没有可信证书，加上TrustServerCertificate=True来取消验证证书是否受信。

<connectionStrings>  
<add name="Test" connectionString="Data Source=210.10.20.10,1433; Initial Catalog=myDataBase;User ID=myUsername;Password=myPassword;Encrypt=True;" providerName="System.Data.SqlClient" /> 
</connectionStrings>

摘要

在SQL Server安全系列专题月报分享中，往期我们已经陆续分享了：如何使用对称密钥实现SQL Server列加密技术、使用非对称密钥实现SQL Server列加密、使用混合密钥实现SQL Server列加密技术、列加密技术带来的查询性能问题以及相应解决方案、行级别安全解决方案、SQL Server 2016 dynamic data masking实现隐私数据列打码技术、使用证书做数据库备份加密和SQL Server Always Encrypted这八篇文章，直接点击以上文章前往查看详情。本期月报我们分享SQL Server SSL证书连接加密技术，实现网络上传输层连接加密。

问题引入

在SQL Server关系型数据库中，我们可以使用透明数据加密（TDE）、行级别加密(Row-level Security)、数据打码(Dynamic Data Masking)和备份加密(Backup Encryption)等技术来实现数据库引擎层的安全。但是，在网络传输层，客户端和服务端之前默认没有数据加密传输保护。因此，为了提高链路安全性，我们可以启用SSL（Secure Sockets Layer）加密，SSL在传输层对网络连接进行加密，能提升数据通道的安全性，但同时会增加网络连接响应时间和CPU开销。

准备工作

为了方便观察，我们使用Microsoft Network Monitor 3.4（以下简称MNM）工具来观察网络传输层事件，如果您已经安装MNM，请跳过该准备工作部分。
首先，我们从微软官网下载MNM,根据需要下载对应的版本，我们这里下载64 bit版本，NM34_x64.exe。
接下来，安装MNM，直接执行NM34_x64.exe，然后按照向导完成安装。
最后，重启OS。

启用SSL证书之前

在启用SSL证书加密之前，客户端和SQL Server服务端的网络传输层默认没有加密保护的，我们可以通过如下步骤验证。
? 创建测试表
? 新建MNM抓取
? 连接查询测试
? MNM中检查
? 动态视图查看加密状态

创建测试表

为了测试方便，我们首先创建测试表CustomerInfo，存入三个客户敏感信息，包含客户名称和客户电话号码。

USE [TestDb]
GO
IF OBJECT_ID(‘dbo.CustomerInfo‘, ‘U‘) IS NOT NULL
    DROP TABLE dbo.CustomerInfo
CREATE TABLE dbo.CustomerInfo
(
CustomerId        INT IDENTITY(10000,1)    NOT NULL PRIMARY KEY,
CustomerName    VARCHAR(100)            NOT NULL,
CustomerPhone    CHAR(11)                NOT NULL
);

-- Init Table
INSERT INTO dbo.CustomerInfo 
VALUES (‘CustomerA‘,‘13402872514‘)
,(‘CustomerB‘,‘13880674722‘)
,(‘CustomerC‘,‘13487759293‘)
GO

新建MNM抓取

打开MNM，点击New Capture，然后Start，启动网络层时间抓取。

连接查询测试

从客户端，连接上对应的SQL Server，执行下面的查询语句，以便观察MNM抓取情况。

USE [TestDb]
GO
SELECT * FROM dbo.CustomerInfo WITH(NOLOCK)

执行结果如下：

MNM中检查

我们仔细观察MNM中的事件，发现在客户机和SQL Server服务端的网络传输层，使用的明文传输，如下截图：

从图中右下角红色方框中，我们可以清清楚楚的看到了这三个客户的姓名和对应的手机号码，我们使用MNM看到数据在网络传输层以明文传送，并未做任何加密，可能会存在数据被窃听的风险。

动态视图查看连接状态

当然，您也可以从SQL Server的连接动态视图看出，连接并未加密：

从MNM和SQL Server动态视图我们可以得出相同的结论是：客户端和SQL Server服务端数据在网络传输层默认以明文传送，并未加密传输，可能会存在数据被窃听的风险。那么，我们可以启动SSL证书来加密数据传输，以达到更为安全的目的。

启用SSL证书

启动SSL证书，分为以下几个部分：
? 证书申请
? 强制所有连接使用SSL
? 加密特定客户端连接

证书申请

Start –> 输入：mmc.exe -> File -> Add/Remove Snap-ins -> Certificate -> add -> Computer account -> Next -> Local Computer -> Finish -> OK

展开Certificates -> 右键 Personal -> 选择 All Tasks -> 选择Request New Certificate -> 点击 Next -> 选中 Computer -> 点击Enroll -> 点击Finish。
右键点击对应证书 -> 选中All Tasks -> 选择Manage Private Keys… -> 授予 read 权限给本地账号NT ServiceMSSQLSERVER。

强制所有连接使用SSL

强制所有连接加密

在SQL Server服务器上，Start -> Run -> sqlservermanager13.msc -> 右键点击Protocols for MSSQLSERVER -> Flags中将Force Encryption设置为Yes -> Certificate选项卡中选择证书 -> OK

重启SQL Service

强制所有连接设置完毕后，如果想要立即生效，请重启SQL Service。 
注意：
这里需要特别注意，如果是目前线上正常运行的应用，请慎重测试后，打开强制所有连接使用SSL。

加密特定客户端连接

当然，您也可以不用打开强制所有的连接使用SSL，转而使用加密特定的客户端连接，这里以SSMS连接工具为例。

客户端导入证书

Start -> Run -> 输入：certmgr.msc -> 右键选择Trusted Root Certification Authorities -> All Tasks -> Import

选择SQL Server服务端生成的证书文件

Next -> Finish -> OK

SSMS启用加密连接

在SSMS连接服务端界面 -> 选择Options

然后选择Encrypt connection

然后，参照“连接查询测试”中方法进行连接测试。同样在连接管理视图中查看，我们可以看到连接已经加密：

至此，使用SSL证书加密加密客户端和SQL Server服务端连接的实验成功。

注意事项

由于使用了SSL证书来加密客户端和SQL Server服务端连接，在提升数据通信的安全性同时，加密解密操作也会导致网络连接响应时间增加和CPU使用率上升，对业务系统有一定的性能影响。因此，建议您仅在外网链路有加密需求的时候启用SSL加密，内网链路相对较安全，一般无需对链路加密。

最后总结

本期月报我们分享了如何启用SSL证书，来加密客户端和SQL Server服务端连接，提升网络传输层通信安全，使得数据在传输过程中被加密后，以密文传送，最大限度保证了链路安全。