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数据库密态等值查询概述及操作

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一、密态等值查询概述

随着企业数据上云，数据的安全隐私保护面临越来越严重的挑战。密态数据库将解决数据整个生命周期中的隐私保护问题，涵盖网络传输、数据存储以及数据运行态;更进一步，密态数据库可以实现云化场景下的数据隐私权限分离，即实现数据拥有者和实际数据管理者的数据读取能力分离。密态等值查询将优先解决密文数据的等值类查询问题。密态等值查询目前支持客户端工具 gsql 和 JDBC。接下来分别介绍如何使用客户端工具执行密态等值查询的相关操作。

二、使用 gsql 操作密态数据库

操作步骤

以操作系统用户 omm 登录主节点。

执行以下命令打开密态开关，连接密态数据库。

gsql-pPORTpostgres-r-C

这里，PORT需要替换为实际值。

创建客户端主密钥 CMK 和列加密密钥 CEK。

--创建客户端加密主密钥(CMK)
openGauss=# CREATECLIENTMASTERKEYImgCMK1WITH (KEY_STORE=localkms, KEY_PATH="key_path_value1", ALGORITHM=RSA_2048);
openGauss=# CREATECLIENTMASTERKEYImgCMKWITH (KEY_STORE=localkms, KEY_PATH="key_path_value2", ALGORITHM=RSA_2048);
openGauss=# CREATECOLUMNENCRYPTIONKEYImgCEK1WITHVALUES (CLIENT_MASTER_KEY=ImgCMK1, ALGORITHM=AEAD_AES_256_CBC_HMAC_SHA256);
CREATECOLUMNENCRYPTIONKEY
openGauss=# CREATECOLUMNENCRYPTIONKEYImgCEKWITHVALUES (CLIENT_MASTER_KEY=ImgCMK, ALGORITHM=AEAD_AES_256_CBC_HMAC_SHA256);
CREATECOLUMNENCRYPTIONKEY

查询存储密钥信息的系统表结果如下：

openGauss=# SELECT*FROMgs_client_global_keys;
global_key_name|key_namespace|key_owner|key_acl|create_date
-----------------+---------------+-----------+---------+----------------------------
imgcmk1|2200|10||2021-04-2111:04:00.656617
imgcmk|2200|10||2021-04-2111:04:05.389746
(2rows)
openGauss=# SELECTcolumn_key_name,column_key_distributed_id ,global_key_id,key_ownerFROMgs_column_keys;
column_key_name|column_key_distributed_id|global_key_id|key_owner
-----------------+---------------------------+---------------+-----------
imgcek1|760411027|16392|10
imgcek|3618369306|16398|10
(2rows)

创建加密表：

openGauss=# CREATETABLEcreditcard_info (id_numberint, nametextencryptedwith (column_encryption_key=ImgCEK, encryption_type=DETERMINISTIC),
credit_cardvarchar(19) encryptedwith (column_encryption_key=ImgCEK1, encryption_type=DETERMINISTIC));
NOTICE:  The'DISTRIBUTE BY'clauseisnotspecified. Using'id_number'asthedistributioncolumnbydefault.
HINT:  Pleaseuse'DISTRIBUTE BY'clausetospecifysuitabledatadistributioncolumn.
CREATETABLE

查询表的详细信息如下，Modifiers 值为 encrypted 则表示该列是加密列。

openGauss=# \dcreditcard_info
Table"public.creditcard_info"
Column|Type|Modifiers
-------------+-------------------+------------
id_number|integer|
name|text|encrypted
credit_card|charactervarying|encrypted

向加密表插入数据并进行等值查询。

openGauss=# INSERTINTOcreditcard_infoVALUES (1,'joe','6217986500001288393');
INSERT01
openGauss=# INSERTINTOcreditcard_infoVALUES (2, 'joy','6219985678349800033');
INSERT01
openGauss=# select*fromcreditcard_infowherename='joe';
id_number|name|credit_card
-----------+------+---------------------
1|joe|6217986500001288393
(1row)
注意：使用非密态客户端查看该加密表数据时是密文
openGauss=# selectid_number,namefromcreditcard_info;
id_number|name
-----------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1| \x011aefabd754ded0a536a96664790622487c4d366d313aecd5839e410a46d29cba96a60e4831000000ee79056a114c9a6c041bb552b78052e912a8b730609142074c63791abebd0d38
2| \x011aefabd76853108eb406c0f90e7c773b71648fa6e2b8028cf634b49aec65b4fcfb376f3531000000f7471c8686682de215d09aa87113f6fb03884be2031ef4dd967afc6f7901646b
(2rows)

（可选）对加密表进行 alter 和 update 操作。

openGauss=# ALTERTABLEcreditcard_infoADDCOLUMNageintENCRYPTEDWITH (COLUMN_ENCRYPTION_KEY=ImgCEK, ENCRYPTION_TYPE=DETERMINISTIC);
ALTERTABLE
openGauss=# \dcreditcard_info
Table"public.creditcard_info"
Column|Type|Modifiers
-------------+-------------------+------------
id_number|integer|
name|text|encrypted
credit_card|charactervarying|encrypted
age|integer|encrypted
openGauss=# ALTERTABLEcreditcard_infoDROPCOLUMNage;
ALTERTABLE
openGauss=# updatecreditcard_infosetcredit_card='80000000011111111'wherename='joy';
UPDATE1
openGauss=# select*fromcreditcard_infowherename='joy';
id_number|name|credit_card
-----------+------+-------------------
2|joy|80000000011111111
(1row)

三、使用 JDBC 操作密态数据库

连接密态数据库

连接密态数据库需要使用驱动包 gsjdbc4.jar，具体 JDBC 连接参数参考基于 JDBC 开发章节介绍。JDBC 支持密态数据库相关操作，需要设置

enable_ce=1，示例如下：

publicstaticConnectiongetConnect(Stringusername, Stringpasswd)
    {
//驱动类。
Stringdriver="org.postgresql.Driver";
//数据库连接描述符。
StringsourceURL="jdbc:postgresql://10.10.0.13:8000/postgres?enable_ce=1";
Connectionconn=null;

try
        {
//加载驱动。
Class.forName(driver);
        }
catch( Exceptione )
        {
e.printStackTrace();
returnnull;
        }

try
        {
//创建连接。
conn=DriverManager.getConnection(sourceURL, username, passwd);
System.out.println("Connection succeed!");
        }
catch(Exceptione)
        {
e.printStackTrace();
returnnull;
        }

returnconn;
    };

说明：

  • 【建议】使用 JDBC 操作密态数据库时，一个数据库连接对象对应一个线程，否则，不同线程变更可能导致冲突。
  • 【建议】使用 JDBC 操作密态数据库时，不同 connection 对密态配置数据有变更，由客户端调用 isvalid 方法保证连接
    能够持有变更后的密态配置数据，此时需要保证参数 refreshClientEncryption 为 1 （默认值为 1），在单客户端操作密态数据场景下，refreshClientEncryption 参数可以设置为 0。

调用 isValid 方法刷新缓存示例

// 创建客户端主密钥
Connectionconn1=DriverManager.getConnection("url","user","password");

// conn1通过调用isValid刷新缓存
try {
if (!conn1.getConnection().isValid(60)) {
conn1.getFileWriter().writeLine("isValid Failed for connection 1");
 }
} catch (SQLExceptione) {
conn1.getFileWriter().writeLine("isValid Failed with error");
e.printStackTrace();
}

执行密态等值查询相关的创建密钥语句

// 创建客户端主密钥
Connectionconn=DriverManager.getConnection("url","user","password");
Statementstmt=conn.createStatement();
intrc=stmt.executeUpdate("CREATE CLIENT MASTER KEY ImgCMK1 WITH ( KEY_STORE = gs_ktool, KEY_PATH = \"gs_ktool/1\", ALGORITHM = AES_256_CBC;"); 
intrc=stmt.executeUpdate("CREATE CLIENT MASTER KEY ImgCMK1 WITH ( KEY_STORE = localkms, KEY_PATH = \"key_path_value\" , ALGORITHM = RSA_2048);

说明： 创建密钥之前需要使用 gs_ktool 工具提前生成密钥，才能创建 CMK 成功。

// 创建列加密密钥
intrc2=stmt.executeUpdate("CREATE COLUMN ENCRYPTION KEY ImgCEK1 WITH VALUES (CLIENT_MASTER_KEY = ImgCMK1, ALGORITHM  = AEAD_AES_256_CBC_HMAC_SHA256);");

执行密态等值查询相关的创建加密表的语句

intrc3=stmt.executeUpdate("CREATE TABLE creditcard_info (id_number    int, name  varchar(50) encrypted with (column_encryption_key = ImgCEK1, encryption_type = DETERMINISTIC),credit_card  varchar(19) encrypted with (column_encryption_key = ImgCEK1, encryption_type = DETERMINISTIC));");
// 插入数据
intrc4=stmt.executeUpdate("INSERT INTO creditcard_info VALUES (1,'joe','6217986500001288393');");
// 查询加密表
ResultSetrs=null;
rs=stmt.executeQuery("select * from creditcard_info where name = 'joe';");
// 关闭语句对象
stmt.close();

执行加密表的预编译 SQL 语句

// 调用Connection的prepareStatement方法创建预编译语句对象。
PreparedStatementpstmt=con.prepareStatement("INSERT INTO creditcard_info VALUES (?, ?, ?);");
// 调用PreparedStatement的setShort设置参数。
pstmt.setInt(1, 2);
pstmt.setString(2, "joy");
pstmt.setString(3, "6219985678349800033");
// 调用PreparedStatement的executeUpdate方法执行预编译SQL语句。
introwcount=pstmt.executeUpdate();
// 调用PreparedStatement的close方法关闭预编译语句对象。
pstmt.close();

执行加密表的批处理操作

// 调用Connection的prepareStatement方法创建预编译语句对象。
Connectionconn=DriverManager.getConnection("url","user","password");
PreparedStatementpstmt=conn.prepareStatement("INSERT INTO batch_table (id, name, address) VALUES (?,?,?)");
// 针对每条数据都要调用setShort设置参数，以及调用addBatch确认该条设置完毕。
intloopCount=20;
for (inti=1; i<loopCount+1; ++i) {
statemnet.setInt(1, i);
statemnet.setString(2, "Name "+i);
statemnet.setString(3, "Address "+i);
// Add row to the batch.
statemnet.addBatch();
}
// 调用PreparedStatement的executeBatch方法执行批处理。
int[] rowcount=pstmt.executeBatch();
// 调用PreparedStatement的close方法关闭预编译语句对象。
pstmt.close();

文章来源网络，作者：运维，如若转载，请注明出处：https://shuyeidc.com/wp/239953.html<

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