在 MYSQL 中对敏感数据使用 AES 加密 - 实施问题

Question

有许多问题讨论了使用加密在 MYSQL 中存储敏感信息。有些人对加强 Web 服务器、数据库服务器和 Web 应用程序提出了很好的建议 (Store 'sensitive' data in MySQL DB)。然而，除了一些涉及使用技术问题的问题（How to use AES_ENCRYPT and AES_DECRYPT in mysql）之外，很少有人讨论 MYSQL 的 AES_Encrypt 和 AES_Decrypt 功能的确切实现。

我正在使用下面的 MYSQL 准备语句来加密敏感信息：

$stmt = $db->prepare("INSERT INTO Table_Name (SensitiveData) VALUES (AES_ENCRYPT(?,UNHEX(SHA2('RandomStringofData',512))))");
$stmt->bind_param('s',$SensitiveData);
$stmt->execute();
$stmt->close();

我在需要时使用具有相同 SHA2 字符串的 AES_DECRYPT 函数来解密数据。我理解这一点的方式是，没有人访问 Web 服务器本身或弄清楚 SHA2 密码，他们无法轻松访问这些敏感数据。例如，获得数据库服务器访问权限的人不会帮助他们解释这些敏感数据。

我有几个问题：

1. 我在这里读到了初始化向量：http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/encryption-functions.html。我不太明白这是如何工作的，或者它是否应该实施。什么是初始化向量，它能否帮助提高我上面使用的加密方法的安全性？
2. SHA2 密码短语在加密和解密此数据的文件中采用纯文本格式，这让我感到不舒服。是否有其他方法可以对此进行编码，使其位于公共目录之外的文件中？
3. 该系统的一个缺陷是，如果有人劫持了 Web 应用程序，他们仍然可以通过运行解密信息的脚本来访问这些敏感数据。虽然我有强大的访问控制，但如果这也被规避，我正在研究一种数据可能会受到损害的情况。我已经实施了 SSL 预防措施和此链接中推荐的其他措施：How can I store sensitive data securely in a MySQL database?。我还查看了此链接中的建议：How do you Encrypt and Decrypt a PHP String?。有没有办法解密这些数据以供其他应用程序使用，或者将其视为密码并仅比较散列值以确保它们相等是否更安全？
4. 我的最后一个问题与开销有关。这是一个巨大的数据库，大小为数 GB，具有数百万行和数百列。我只加密了这个数据库中的几个字段，它们不被用作索引。我真正看到了这样的性能影响有多大？

谢谢。

Answer 1

不要使用AES_ENCRYPT() 来保证数据安全。如果您的应用程序包含必须加密存储的敏感数据，您应该在应用程序中实现加密和解密（即在 PHP 代码中）。

AES_ENCRYPT() 有几个主要问题：

• 加密密钥被传输到 MySQL 服务器。在查询运行时，SHOW PROCESSLIST 中的其他客户端将可以看到它。此外，如果启用了常规日志或慢查询日志记录，则可能会将密钥写入这些日志。

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• 很多常用的 MySQL 版本（低于 5.7.4）只支持 ECB 模式。 ECB is insecure.

在 PHP 中实现加密时，不要使用 mcrypt。它有缺陷，无人维护，并且在 PHP 7.1 中已被弃用（并且可能会在以后的版本中完全删除）。理想情况下，您应该使用尽可能多地封装加密的库（如libsodium）；如果做不到这一点，请使用 OpenSSL 扩展中可用的加密原语。