參考資料

1.https://tangyuxian.com/2021/05/19/%E5%90%8E%E7%AB%AF/%E7%AE%97%E6%B3%95/%E7%AE%97%E6%B3%95-TLS-SSL%E6%8F%A1%E6%89%8B%E8%BF%87%E7%A8%8B/
2. https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/using-encrypted-connections.html

TLS or SSL ?

SSL(Secure Socket Layer 安全套接層)是基于HTTPS下的一個(gè)協(xié)議加密層，最初是由網(wǎng)景公司（Netscape）研發(fā)，后被IETF（The Internet Engineering Task Force - 互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）標(biāo)準(zhǔn)化后寫入（RFCRequest For Comments 請(qǐng)求注釋），RFC里包含了很多互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的規(guī)范。

起初是因?yàn)镠TTP在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的是明文（雖然說POST提交的數(shù)據(jù)時(shí)放在報(bào)體里看不到的，但是還是可以通過抓包工具竊取到）是不安全的，為了解決這一隱患網(wǎng)景公司推出了SSL安全套接字協(xié)議層，SSL是基于HTTP之下TCP之上的一個(gè)協(xié)議層，是基于HTTP標(biāo)準(zhǔn)并對(duì)TCP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行加密，所以HPPTS是HTTP+SSL/TCP的簡稱。

由于HTTPS的推出受到了很多人的歡迎，在SSL更新到3.0時(shí)，IETF對(duì)SSL3.0進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并添加了少數(shù)機(jī)制(但是幾乎和SSL3.0無差異)，標(biāo)準(zhǔn)化后的IETF更名為TLS1.0(Transport Layer Security 安全傳輸層協(xié)議)，可以說TLS就是SSL的新版本3.1。

TLS（Transport Layer Security）是更為安全的升級(jí)版 SSL。但 SSL 這一術(shù)語更為常用，實(shí)際上 MySQL 使用的就是 TLS協(xié)議，而不是 SSL 協(xié)議。

1. TLS握手過程

想弄清楚下面這一大堆文件的作用是什么嗎？那就必須先了解 TLS 握手過程

├── ca-key.pem
├── ca.pem
├── client-cert.pem
├── client-key.pem
├── server-cert.pem
└── server-key.pem

1.1 TLS 握手過程

1.2 密鑰算法

對(duì)稱密鑰算法：數(shù)據(jù)加密和解密時(shí)使用相同的密鑰。

非對(duì)稱密鑰算法：數(shù)據(jù)加密和解密時(shí)使用不同的密鑰，一個(gè)是公開的公鑰，一個(gè)是由用戶秘密保存的私鑰。利用公鑰（或私鑰）加密的數(shù)據(jù)只能用相應(yīng)的私鑰（或公鑰）才能解密。

與非對(duì)稱密鑰算法相比，對(duì)稱密鑰算法具有計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)，通常用于對(duì)大量信息進(jìn)行加密（如對(duì)所有報(bào)文加密）；而非對(duì)稱密鑰算法，一般用于數(shù)字簽名和對(duì)較少的信息進(jìn)行加密。

注意：SSL/TLS 協(xié)議就是使用對(duì)稱密鑰算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，使用非對(duì)稱密鑰算法進(jìn)行”對(duì)稱密鑰“的加密。其過程為：

1. 上圖中，Server端發(fā)送了公鑰給客戶端，私鑰自己保存，這是非對(duì)稱密鑰算法中的公鑰、私鑰對(duì)；
2. 客戶端會(huì)創(chuàng)建一個(gè)密鑰，這個(gè)就是對(duì)稱加密算法中的密鑰。然后用 Server 端的公鑰對(duì)這個(gè)密鑰加密，發(fā)送給 Server 端；
3. Server 端收到客戶到發(fā)送過來的加密過的密鑰，使用自己的私鑰進(jìn)行解密，得到加密前的密鑰；
4. 接下來傳輸數(shù)據(jù)則使用“對(duì)稱密鑰”進(jìn)加密和解密。

這個(gè)就是利用非對(duì)稱密鑰算法保證對(duì)稱密鑰本身的安全。

1.3 數(shù)字證書-如何保證公鑰的真實(shí)性？

如果有攻擊者偽造了 Server 端的公鑰并發(fā)了客戶端，客戶端會(huì)訪問到假網(wǎng)站被竊取信息。顯然保證客戶端收到的 Server 端的公鑰是真實(shí)的，是保證整個(gè)加密連接的可靠性的第一道防線。

數(shù)字證書由權(quán)威機(jī)構(gòu)CA(Certification Authority)簽發(fā)，簽發(fā)過程為：

1. 用戶首先產(chǎn)生自己的密鑰對(duì)，并將公鑰及部分個(gè)人身份信息傳送給CA；
2. CA 核實(shí)用戶身份（將執(zhí)行一些必要的步驟，以確信請(qǐng)求確實(shí)由用戶發(fā)送而來）；
3. CA 對(duì)用戶的所有信息（公鑰、所有者、有效期...）進(jìn)行 Hash 計(jì)算，得到一個(gè) Hash 值，然后再使用私鑰對(duì) Hash 值進(jìn)行加密得到簽名，就得到了數(shù)字證書。該證書包含：用戶的公鑰、所有者、有效期等信息，同時(shí)還附有CA的簽名信息。

數(shù)字證書的驗(yàn)證流程：

1. 客戶端會(huì)使用同樣的 Hash 算法獲取該數(shù)字證書的 Hash 值 H1；
2. 通常瀏覽器和操作系統(tǒng)中集成了 CA 證書（包含CA公鑰、所有者），客戶端取得這個(gè)CA證書，使用其中的 CA 公鑰解密簽名，得到一個(gè) Hash 值 H2 ；
3. 比較 H1 和 H2，如果值相同，則數(shù)字證書可信。

如果 CA 證書不在瀏覽器和操作系統(tǒng)的可信任區(qū)，這種 CA 證書通常被稱為自簽名 CA 證書（MySQL自動(dòng)生成的就是自簽名證書，詳見下文）。要完成數(shù)字證書的驗(yàn)證，則必須事先將自簽名 CA 證書放到客戶端，并在客戶端發(fā)起連接時(shí)指定這個(gè) CA 證書文件；或者事先將自簽名 CA 證書導(dǎo)入到客戶端的操作系統(tǒng)可信任區(qū)，這樣在 TLS 握手過程中也能自動(dòng)獲取到這個(gè) CA 證書。

另外：驗(yàn)證證書在 SSL/TLS 協(xié)議中不一定是必須的，比如 mysql 客戶端只有指定 --ssl-mode=VERIFY_CA 或者 --ssl-mode=VERIFY_IDENTITY 時(shí)才驗(yàn)證 CA 證書。如果 --ssl-mode=REQUIRED，則不驗(yàn)證 CA 證書，只要求 MySQL Server 端發(fā)送公鑰給客戶端，這就無法保證服務(wù)端公鑰是真實(shí)屬于 MySQL server 的。詳細(xì)見下文。

2. MySQL SSL 加密連接

2.1 MySQL服務(wù)端的配置

啟動(dòng)參數(shù)：

• --ssl：表示 MySQL 服務(wù)端允許加密連接，這個(gè)啟動(dòng)參數(shù)MySQL8.0默認(rèn)啟用

系統(tǒng)變量：

• require_secure_transport：指定是否要求客戶端使用加密連接。默認(rèn)值為 OFF，如果 ON，則表示客戶端必須使用加密連接，如果客戶端關(guān)閉 ssl ，則連接會(huì)報(bào)錯(cuò)。

以下參數(shù)指定加密連接時(shí)使用的證書和密鑰文件：

ssl_ca=ca.pem
ssl_cert=server-cert.pem
ssl_key=server-key.pem

MySQL8.0在啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)生成 SSL 證書、密鑰文件，以及 RSA 密鑰對(duì)文件；或者使用 mysql_ssl_rsa_setup 程序生成上述文件。也可以手工生成：

## SSL證書和密鑰文件
certs
├── ca-key.pem
├── ca.pem
├── client-cert.pem
├── client-key.pem
├── server-cert.pem
└── server-key.pem

# Create CA certificate
# 創(chuàng)建CA證書（包含CA公鑰）和CA私鑰
openssl genrsa 2048 > ca-key.pem
openssl req -new -x509 -nodes -days 3600 \
        -key ca-key.pem -out ca.pem

# Create server certificate, remove passphrase, and sign it
# server-cert.pem = public key, server-key.pem = private key
# 先生成服務(wù)器公鑰、私鑰
# 使用CA私鑰對(duì)服務(wù)器公鑰簽名，得到服務(wù)器證書 server-cert.pem，證書中包含公鑰、所有者、有效期等明文信息，也有經(jīng)過 CA 私鑰加密對(duì)公鑰、所有者、有效期...加密后的簽名
openssl req -newkey rsa:2048 -days 3600 \
        -nodes -keyout server-key.pem -out server-req.pem
openssl rsa -in server-key.pem -out server-key.pem
openssl x509 -req -in server-req.pem -days 3600 \
        -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -set_serial 01 -out server-cert.pem

# Create client certificate, remove passphrase, and sign it
# client-cert.pem = public key, client-key.pem = private key
# 先生成客戶端公鑰、私鑰
# 使用CA私鑰對(duì)客戶端公鑰簽名，得到客戶端證書 client-cert.pem，一般不需要驗(yàn)證客戶端身份，這些文件就不需要用到。當(dāng)然如果要同時(shí)驗(yàn)證 MySQL Server 身份和客戶端身份，就需要用到這些文件了。
openssl req -newkey rsa:2048 -days 3600 \
        -nodes -keyout client-key.pem -out client-req.pem
openssl rsa -in client-key.pem -out client-key.pem
openssl x509 -req -in client-req.pem -days 3600 \
        -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -set_serial 01 -out client-cert.pem

# 查看證書內(nèi)容
openssl x509 -text -in ca.pem

# 驗(yàn)證CA證書（“使用CA證書驗(yàn)證數(shù)字證書”更恰當(dāng)？）
openssl verify -CAfile ca.pem server-cert.pem
# 輸出結(jié)果：server-cert.pem: OK

2.2 MySQL客戶端配置

MySQL 客戶端連接 Server 時(shí)，通過 --ssl-mode 參數(shù)指定：

• --ssl-mode=PREFFERED，默認(rèn)行為，client 端嘗試使用加密進(jìn)行連接，如果無法構(gòu)建加密連接，則會(huì)退回到未加密的連接
• --ssl-mode=REQUIRED時(shí)，Client 端需要加密連接，如果無法構(gòu)建連接，則 Client 端將失敗
• --ssl-mode=DISABLED，Client 端使用未加密的連接
• --ssl-mode=VERIFY_CA，Client 端需要加密連接，并且還對(duì) CA 證書進(jìn)行驗(yàn)證
• --ssl-mode=VERIFY_IDENTITY，Client 端需要加密的連接，并且還針對(duì) CA 證書和其證書中的服務(wù)器主機(jī)名執(zhí)行驗(yàn)證

注意：主機(jī)名身份驗(yàn)證 VERIFY_IDENTITY 不適用于由服務(wù)器自動(dòng)創(chuàng)建或使用 mysql_ssl_rsa_setup 手動(dòng)創(chuàng)建的自簽名CA證書。

測試如下：

##當(dāng)指定 --ssl-mode=REQUIRED，僅要求加密連接，不需要驗(yàn)證 MySQL Server 身份，所以會(huì)直接信任 MySQL Server 發(fā)送給客戶端的公鑰（即 server-cert.pem 數(shù)字證書中的明文公鑰，忽略其中的數(shù)字簽名信息）
[root@172-16-21-5 /]# /opt/mysql/base/8.0.21/bin/mysql -h172.16.21.4 -P3306 -utest -ptestpass --ssl-mode=REQUIRED -e "select 1"
mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
+---+
| 1 |
+---+
| 1 |
+---+

##當(dāng)指定 --ssl-mode=VERIFY_CA，需要驗(yàn)證 CA 證書，因?yàn)檫@個(gè) CA 證書是自簽發(fā)的，所以不在瀏覽器和操作系統(tǒng)的可信任區(qū)，無法從瀏覽器和操作系統(tǒng)的可信任區(qū)這個(gè)公共渠道獲取 CA 證書，所以報(bào)錯(cuò)：
[root@172-16-21-5 /]# /opt/mysql/base/8.0.21/bin/mysql -h172.16.21.4 -P3306 -utest -ptestpass --ssl-mode=VERIFY_CA
ERROR 2026 (HY000): SSL connection error: CA certificate is required if ssl-mode is VERIFY_CA or VERIFY_IDENTITY

##將MySQL服務(wù)端的 ca.pem 拷貝到客戶端
scp ca.pem 172.16.21.5:/tmp/

##--ssl-mode=VERIFY_CA，指定需要驗(yàn)證 CA 證書，因?yàn)檫@個(gè) CA 證書是自簽發(fā)的，所以不在瀏覽器和操作系統(tǒng)的可信任區(qū)，則必須要將 CA 證書拷貝到客戶端，并指定 CA 證書文件
##TLS 握手過程中，MySQL Server 發(fā)送服務(wù)器數(shù)字證書 server-cert.pem 給客戶端，客戶端使用 CA 證書中的 CA 公鑰解密 server-cert.pem 中的簽名，驗(yàn)證通過，才可以正常登陸:
[root@localhost ~]# mysql -h10.186.61.173 -P3308 -uhucq -p'1qaz@WSX' \
--ssl-ca="/tmp/ca.pem" \
--ssl-mode=VERIFY_CA \
-e "select 1"
+---+
| 1 |
+---+
| 1 |
+---+

##由于MySQL自動(dòng)生成的CA證書是自簽名證書，而 --ssl-mode=VERIFY_IDENTITY 不適用于由服務(wù)器自動(dòng)創(chuàng)建或使用 mysql_ssl_rsa_setup手動(dòng)創(chuàng)建的自簽名CA證書，即使指定本地的CA證書文件，連接也會(huì)失敗
[root@localhost ~]# mysql -h10.186.61.173 -P3308 -uhucq -p'1qaz@WSX' \
--ssl-ca="/tmp/ca.pem" \
--ssl-mode=VERIFY_IDENTITY \
-e "select 1"
ERROR 2026 (HY000): SSL connection error: Failed to verify the server certificate via X509 certificate matching functions

2.3 MySQL SSL 連接中的 TLS 握手過程

上述示例已有詳細(xì)說明，這里再簡要總結(jié)一下：

1. 客戶端發(fā)起 ssl 連接請(qǐng)求；
2. MySQL Server 發(fā)送數(shù)字證書 server-cert.pem 給客戶端（server-cert.pem包含：服務(wù)器公鑰、CA簽名信息）；
3. 客戶端使用CA 證書 ca.pem（由于這是 MySQL 自簽名的CA證書，無法從操作系統(tǒng)的可信任區(qū)獲取（壓根不在這里邊），所以事先必須在客戶端本地保存 CA 證書文件）中的 CA 公鑰解密 server-cert.pem 中的簽名，進(jìn)行驗(yàn)證；
4. 驗(yàn)證通過后，生成對(duì)稱密鑰，使用 server-cert.pem 中的公鑰加密“對(duì)稱密鑰”，發(fā)送給 MySQL Server；
5. MySQL Server 使用自己保留的私鑰 server-key.pem 解密，得到“對(duì)稱密鑰”；
6. 接下來傳輸數(shù)據(jù)則使用“對(duì)稱密鑰”進(jìn)加密和解密。

如果僅指定 --ssl-mode=REQUIRED，不指定 --ssl-mode=VERIFY_CA 或者 --ssl-mode=VERIFY_IDENTITY，則不需要步驟3。

3. JDBC 如何設(shè)置SSL連接

首先 MySQL Server 端必須生成 SSL 證書和密鑰文件，并且在啟動(dòng)時(shí)指定啟動(dòng)參數(shù)：--ssl（一般將其寫到 my.cnf 中）。MySQL8.0 啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)生成SSL 證書和密鑰文件，并默認(rèn)使用 --ssl 參數(shù)。

JDBC 關(guān)閉 ssl 連接示例：jdbc:mysql://localhost:3306/hucq?useSSL=false

如果 MySQL Server 使用 caching_sha2_password（MySQL8.0默認(rèn)的認(rèn)證插件）、sha256_password 認(rèn)證插件，則還必須指定 AllowPublicKeyRetrieval=True，因?yàn)?caching_sha2_password 插件要求交換密碼時(shí)必須使用 RSA 公鑰加密（在沒有使用SSL加密連接的情況下），AllowPublicKeyRetrieval=True 參數(shù)作用是請(qǐng)求 MySQL Server 端發(fā)送 RSA 公鑰給客戶端，如果不請(qǐng)求 RSA 公鑰并且又沒有指定客戶端本地RSA公鑰文件（先從 MySQL 服務(wù)器上拷貝 RSA 公鑰到本地），則連接會(huì)報(bào)錯(cuò)。應(yīng)該配置：jdbc:mysql://localhost:3306/hucq?useSSL=false&AllowPublicKeyRetrieval=True

JDBC 開啟 SSL 連接，意味著要求安全連接，則應(yīng)該開啟 CA 證書認(rèn)證，跟 mysql 客戶端一樣，需要將 MySQL 的自簽名 CA 證書導(dǎo)入到客戶端，或者放到 ftp 上，再通過 JDBC 參數(shù)指定 CA 證書路徑，比較復(fù)雜，請(qǐng)參考官方文檔：https://dev.mysql.com/doc/connector-j/8.0/en/connector-j-reference-using-ssl.html