1. 概述
数据传输加密是指在网络中传输的数据需要加密传输，从而确保数据的机密性和完整性。
针对网络中传输的数据进行加密，焦点就在连接上。对于GBase 8s体系下，总共有如下连接场景需要进行数据传输加密：
- 客户端连接数据库服务端，包含：csdk或jdbc连接GBase 8s。
- 客户端连接到连接管理器，包含：csdk或jdbc连接连接管理器。无论连接管理器选择代理，还是重定向，客户端都会建立到连接管理器的连接。
- 连接管理器连接数据库服务端。
- 数据库服务端连接数据库服务端。对于高可用环境，数据库服务端之间是存在连接的。
对于连接而言，数据库服务端和连接管理器都存在组的概念。客户端可以选择连接数据库服务端的组或者连接管理器的组。经过调研，真正的连接不是建立在组上的。客户端代码，会根据sqlhosts的配置，在连接前选择合适数据库服务端或连接管理器进行连接。根据这个情况，对于组的连接不需要专门讨论。
本文基于数据库版本为GBase 8s V8.7 2.0.1a2_2，操作系统为CentOS 7.8编写。
2. 准备证书
GBase 8s配置传输加密功能，首先需要生成数字证书，后续将数字证书分别导入到服务端和客户端的密钥数据库（也称作密钥库）中。
生成证书的详细步骤如下：
2.1. 生成CA根证
2.1.1. 生成根证的私钥
openssl genrsa -des3 -out ca.key 2048
这一步生成3倍DES加密的根证私钥
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
........................................................+++
.........................+++
e is 65537 (0x10001)
Enter pass phrase for ca.key: # 输入密码GBase123
Verifying - Enter pass phrase for ca.key: # 输入密码GBase123
2.1.2. 生成CA根证
openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.pem
这一步生成自签名的CA根证。它的是符合x509规范的，格式是PEM的。
Enter pass phrase for ca.key: # 输入密码GBase123
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What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [XX]:CN # 国名
State or Province Name (full name) []:TianJin # 省名
Locality Name (eg, city) [Default City]:TianJin # 市名
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:GBase # 公司名
Organizational Unit Name (eg, section) []: # 组织名
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:GBase.cn #通用名
Email Address []:[email protected] # 邮件地址
2.2. 生成二级CA证书
2.2.1. 生成key和CSR
openssl genrsa -des3 -out subca.key 2048
这一步生成中间文件subca.key。
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
................+++
........+++
e is 65537 (0x10001)
Enter pass phrase for subca.key: # 输入密码GBase123
Verifying - Enter pass phrase for subca.key: # 输入密码GBase123
接着
openssl req -new -key subca.key -out subca.csr
再生成subca.csr
Enter pass phrase for subca.key: # 输入密码GBase123
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State or Province Name (full name) []:TianJin # 省名
Locality Name (eg, city) [Default City]:TianJin # 市名
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:GBase # 公司名
Organizational Unit Name (eg, section) []: # 组织名
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:GBase.cn #通用名
Email Address []:[email protected] # 邮件地址
Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:GBase123 # 输入密码GBase123
An optional company name []:GBase.cn # 公司名
2.2.2. 使用CA根证书、CA根证书私钥和CSR生成二级CA证书。
openssl x509 -req -days 3650 -in subca.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -set_serial 01 -out subca.pem
生成二级ca证书
Signature ok
subject=/C=CN/ST=TianJin/L=TianJin/O=GBase/CN=GBase.cn/[email protected]
Getting CA Private Key
Enter pass phrase for ca.key: # 输入密码GBase123
2.3. 生成server端证书
2.3.1. 生成key和CSR
openssl genrsa -des3 -out server.key 2048
这一步生成中间文件server.key
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
...............................................................................................................+++
................................+++
e is 65537 (0x10001)
Enter pass phrase for server.key: # 输入密码GBase123
Verifying - Enter pass phrase for server.key: # 输入密码GBase123
openssl req -new -key server.key -out server.csr
再生成server.csr
Enter pass phrase for server.key: # 输入密码GBase123
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What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [XX]:CN # 国名
State or Province Name (full name) []:TianJin # 省名
Locality Name (eg, city) [Default City]:TianJin # 市名
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:GBase # 公司名
Organizational Unit Name (eg, section) []: # 组织名
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:GBase.cn #通用名
Email Address []:[email protected] # 邮件地址
Please enter the following 'extra' attributes
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A challenge password []:GBase123 # 输入密码GBase123
An optional company name []:GBase.cn # 公司名
2.3.2. 使用CA根证书、CA根证书私钥和CSR生成server端证书。
openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr -CA subca.pem -CAkey subca.key -set_serial 01 -out server.pem
生成server.pem
Signature ok
subject=/C=CN/ST=TianJin/L=TianJin/O=GBase/CN=GBase.cn/[email protected]
Getting CA Private Key
Enter pass phrase for subca.key: # 输入密码GBase123
2.3.3. 为了JDBC合并证书
openssl pkcs12 -export -in ca.pem -inkey ca.key -out server.pfx -passin pass:GBase123 -passout pass:GBase123
这一步将ca.pem加入到server.pfx，需要指定密码
openssl pkcs12 -export -in server.pem -inkey server.key -out server.pfx -passin pass:GBase123 -passout pass:GBase123
将server.pem加入到server.pfx，需要指定密码
2.4. 合成CAfile
CAfile包含证书链上的全部CA文件.
cat ca.pem > total.pem
cat subca.pem >> total.pem
服务端需要配置： total.pem、服务端证书server.pem和私钥server.key。
客户端需要配置：total.pem。
对于服务端，需要将证书文件total.pem、server.pem、server.key保存到$GBASEDBTDIR中的相关目录，比如$GBASEDBTDIR/ssl目录下。
对于客户端，dbaccess、odbc需要将证书文件total.pem保存到$GBASEDBTDIR的相关目录，比如$GBASEDBTDIR/ssl目录下；JDBC需要将证书文件total.pem导入到java密钥库。
本文通过$GBASEDBTDIR来代替GBase 8s产品的安装路径。对于服务端，$GBASEDBTDIR指Server的安装路径；对于客户端，如果是Server中的dbaccess，$GBASEDBTDIR为Server的安装路径，其他情况为CSDK的安装路径。如果Server和CSDK安装到同一个路径下，则$GBASEDBTDIR同时为服务端和客户端的安装路径。
3. 安全连接配置
3.1. 数据库服务端配置
首先，Server需要部署的内容包括如下部分：
- onconfig需要配置参数encrypt VP和相应的网络类型。示例如下：
VPCLASS encrypt,num=1
NETTYPE socssl,1,150,NET
- ${GBASEDBTSQLHOSTS}.ext，指向数据加密传输的配置文件。
环境变量中需要指定GBASEDBTSQLHOSTS配置文件。 - ${GBASEDBT DIR}/bin/gbspwdenc。
数据加密传输的配置文件中有一项是证书私钥保护口令。为了避免该口令以明文的形式保存在配置文件中。需要使用该工具将口令转化为密文。 - security目录，保存证书、私钥和根证。
- SQLHOSTS文件
SQLHOSTS文件中有一项配置是服务端实例或实例别名的连接类型。此次设计新增了一种提供传输加密功能的连接类型——socssl。要使用该功能的话，需要将对应实例的连接类型配置成socssl。
3.1.1. 准备服务端证书文件
本章节的所有操作都需要使用操作系统的gbasedbt用户完成。
需要通过${GBASEDBTSQLHOSTS}.ext指定GBS配置文件。
假定Server安装在/opt/gbase中，在sqlhosts中指定socssl的实例名是gbase01_ssl。
如果使用简单传输加密（就是说不使用根证），则配置文件的示例如下：
[config]
GBS_TYPE=gbasessl
[gbase01_ssl]
server=gbase01_server
client=gbase01_client
[gbase01_server]
TLSCertificateFile=/opt/gbase/ssl/server.pem
TLSCertificateKeyFile=/opt/gbase/ssl/server.key
TLSCertificateKeyFilePasswd=hgmzaF71KFqW7ZNkVTPR1g==
// GBase123的密文，使用gbspwdenc 进行加密后的密文
[gbase01_client]
TLSCACertificateFile=/opt/gbase/ssl/total.pem
TLSVerifyCert=verify
由于Server端也会部署dbaccess，另外，Server端也会安装csdk。因此，需要在配置文件中写入gbase01_client。
根据配置文件的配置，需要将CAfile(total.pem)，服务端证书server.pem和私钥server.key，保存到$GBASEDBTDIR/ssl中。
3.1.2. 启用加密
修改$GBASEDBTDIR/etc/sqlhosts配置文件， 将需要启用传输加密功能的实例的连接类型设置为onsocssl；如下述示例中，两个数据库服务名称gbase01、gbase01_ssl，服务名gbase01连接类型为onsoctcp，为普通的tcp通信方式，服务名gbase01_ssl的连接类型为onsocssl，启用了传输加密方式：
gbase01 onsoctcp 192.168.0.4 9088
gbase01_ssl onsocssl 192.168.0.4 9089
3.1.3. 配置GBS参数
修改$GBASEDBTDIR/etc/$ONCONFIG配置文件，配置GBS参数。
- 使同一实例同时支持普通通讯方式和加密通讯方式：通过设置DBSERVERALIASES来增加服务的别名，这样可以在sqlhosts配置文件中设置当前服务支持多种类型的连接，如下示例中实例名gbase01、gbase01_ssl都为当前数据库服务实例名，但是在sqlhosts配置文件中可以配置为不同的连接类型，这样客户端就可以通过多种通信方式与数据库服务通信：
DBSERVERNAME gbase01
DBSERVERALIASES gbase01_ssl
- 配置支持通讯加密的VP：GBS加密和解密操作将由Encrypt VP执行。通过VPCLASS来配置该类型VP的属性；如果未配置VPCLASS，则 Server会默认启动一个 Encrypt VP。VPCLASS的配置请参考《GBase 8s管理员参考手册》，示例如下：
VPCLASS encrypt,num=1
- 配置支持通讯加密的连接方式：设置 NETTYPE 来配置GBS 连接的轮询线程和每个线程的连接数。如果未配置轮询线程，则 Server将启动一个轮询线程。NETTYPE的配置请参考《GBase 8s管理员参考手册》，示例如下：
NETTYPE socssl,1,50,NET
3.1.4. 重启服务
服务端证书配置好后，需要重启数据库服务来生效。
3.2. 配置CSDK的传输加密
这里特指只安装了CSDK的客户端
CSDK需要部署的内容包括如下部分：
- ${GBASEDBTSQLHOSTS}.ext，指向数据加密传输的配置文件
- ${GBASEDBT DIR}/bin/gbspwdenc。该工具和Server端相同。
- security目录，保存证书、私钥和根证。
- sqlhost文件
用来配置待连接的服务端实例或实例别名。和server端一样，需要将对应实例的连接类型配置成socssl。
3.2.1. 准备客户端证书文件
客户端也需要通过${GBASEDBTSQLHOSTS}.ext指定GBS配置文件。
假定CSDK客户端安装在/opt/gbase中。客户端需要连接的实例名是gbase01_ssl。如果使用简单传输加密（就是说不使用根证），配置文件示例，如下：
[config]
GBS_TYPE=gbasessl
[gbase01_ssl]
client=gbase01_client
[gbase01_client]
TLSCACertificateFile=/opt/gbase/ssl/total.pem
TLSCertificateKeyFilePasswd=hgmzaF71KFqW7ZNkVTPR1g==
// GBase123的密文，使用gbspwdenc 进行加密后的密文
3.2.2. dbaccess、odbc之sqlhosts配置
dbaccess、odbc通过修改$GBASEDBTDIR/etc/sqlhosts配置文件来指定连接的启用传输加密的数据库服务实例，并将连接类型设置为onsocssl来启用客户端的传输加密功能，示例如下：
gbase01_ssl onsocssl 192.168.0.4 9089
示例中gbase01_ssl为启用传输加密的数据库服务实例。
3.2.3. dbaccess验证
配置完后通过dbaccess连接启用传输加密的数据库服务，如果可以正常连接并执行SQL语句，则dbaccess传输加密功能配置成功。
- 配置环境变量：
创建文件gbase01_ssl.ksh，并通过source命令执行。文件内容如下：
export GBASEDBTDIR=/opt/gbase # 安装目录
export GBASEDBTSERVER=gbase01_ssl # 服务名称
export GBASEDBTSQLHOSTS=${GBASEDBTDIR}/etc/sqlhosts # SQLHOSTS文件
示例中GBASEDBTDIR根据dbaccess为Server还是CSDK中的dbaccess来设置为CSDK或者Server的安装路径。
2) dbaccess连接
执行dbaccess，然后执行SQL，如果执行成功则说明dbaccess配置后可以正常运行。
3.2.4. ODBC验证
可以通过unixODBC程序来测试ODBC在配置传输加密功能后能否正常使用
- 配置环境变量：
创建文件gbase01_ssl.ksh，并通过source命令执行。文件内容如下：
export GBASEDBTDIR=/opt/gbase # 安装目录
export GBASEDBTSERVER=gbase01_ssl # 服务名称
export GBASEDBTSQLHOSTS=${GBASEDBTDIR}/etc/sqlhosts # SQLHOSTS文件
export ODBCINI=/home/gbase/odbc.ini # ODBCINI位置
export LD_LIBRARY_PATH=${GBASEDBTDIR}/lib:$GBASEDBTDIR/lib/cli:${GBASEDBTDIR}/lib/esql:${LD_LIBRARY_PATH} # LD库文件目录
- 配置ODBC：
根据ODBC配置文件${GBASEDBTDIR}/etc/odbc.ini，按照实际环境创建odbc.ini
;---------------------------------------------------------------------------
; GBase ODBC Sample File
;
; File: odbc.ini
;
;---------------------------------------------------------------------------
[ODBC Data Sources]
gbase01_ssl=GBase ODBC DRIVER
;
; Define ODBC Database Driver's Below - Driver Configuration Section
;
[gbase01_ssl]
Driver=/opt/gbase/lib/cli/iclis09b.so
Description=GBase ODBC DRIVER
Database=testdb
LogonID=gbasedbt
pwd=GBase123
Servername=gbase01_ssl
CursorBehavior=0
CLIENT_LOCALE=zh_CN.utf8
DB_LOCALE=zh_CN.utf8
TRANSLATIONDLL=/opt/gbase/lib/esql/igo4a304.so
;
; UNICODE connection Section
;
[ODBC]
;uncomment the below line for UNICODE connection
;UNICODE=UCS-4
;
; Trace file Section
;
Trace=0
TraceFile=/tmp/odbctrace.out
InstallDir=/opt/gbase
TRACEDLL=idmrs09a.so
- ODBC连接测试：
通过isql -v gbase01_ssl连接到数据库， SQL语句操作如果执行成功则说明ODBC配置后可以正常运行。
isql -v gbase01_ssl
+---------------------------------------+
| Connected! |
| |
| sql-statement |
| help [tablename] |
| quit |
| |
+---------------------------------------+
SQL> select user from dual;
+---------------------------------+
| |
+---------------------------------+
| gbasedbt |
+---------------------------------+
SQLRowCount returns -1
1 rows fetched
SQL>
3.3. 配置JDBC的传输加密
JDBC的传输加密功能独立于其他客户端的配置，需要将证书导入到JAVA的证书文件，并且在使用JDBC的程序中进行必要的设置。
3.3.1. 创建JAVA密钥库
确保使用gbasedbt用户进行操作。
首先，将CA证书文件server.pem和server.pfx拷贝到java目录下，例如/home/gbase/java目录下。
然后，使用java的证书导入工具keytool将server.pem和server.pfx生成client.keystore
keytool -importcert -alias ca -file server.pem -keystore client.keystore
将server.pem加入到client.keystore中
Enter keystore password: # 输入GBase123
Re-enter new password: # 输入GBase123
Owner: [email protected], CN=GBase.cn, O=GBase, L=TianJin, ST=TianJin, C=CN
Issuer: [email protected], CN=GBase.cn, O=GBase, L=TianJin, ST=TianJin, C=CN
Serial number: 1
Valid from: Fri Jul 03 10:53:15 CST 2020 until: Sat Jul 03 10:53:15 CST 2021
Certificate fingerprints:
MD5: B8:5E:D8:3B:1E:49:65:89:6E:9B:57:43:31:D8:9D:8D
SHA1: AD:F8:0F:B3:33:4D:D7:9C:6C:E9:26:DB:55:55:DE:52:86:7C:D2:FD
SHA256: 98:6E:52:F5:52:7A:FA:FB:51:26:68:4B:01:7A:31:09:99:AA:8B:71:76:4B:50:AB:E8:44:E1:29:10:BB:5F:8A
Signature algorithm name: SHA256withRSA
Subject Public Key Algorithm: 2048-bit RSA key
Version: 1
Trust this certificate? [no]: yes
Certificate was added to keystore
将server.pfx导入到client.keystore中
keytool -importkeystore -srckeystore server.pfx -srcstoretype pkcs12 -destkeystore client.keystore
忽视警告：
Importing keystore server.pfx to client.keystore...
Enter destination keystore password: # 输入GBase123
Enter source keystore password: # 输入GBase123
Entry for alias 1 successfully imported.
Import command completed: 1 entries successfully imported, 0 entries failed or cancelled
Warning:
The JKS keystore uses a proprietary format. It is recommended to migrate to PKCS12 which is an industry standard format using "keytool -importkeystore -srckeystore client.keystore -destkeystore client.keystore -deststoretype pkcs12".
3.3.2. 配置并启用JDBC SSL
在JAVA程序中需要通过下述语句来启用和设置SSL，红色部分需要根据实际情况来设置：
/* System properties for keystore */
System.setProperty("javax.net.ssl.trustStore", "/绝对路径/client.keystore");
System.setProperty("javax.net.ssl.trustStorePassword", "证书文件密码");
/* Instantiate Gbasedbt connection pooled data source */
IfxConnectionPoolDataSource cds = new IfxConnectionPoolDataSource();
cds.setIfxSSLCONNECTION("true"); //启用ssl加密
3.3.3. JDBC验证用例
本节提供了一个验证JDBC传输加密功能的示例程序，连接数据库服务并获取数据库服务的版本信息，用户根据实际情况修改示例程序中的红色部分，然后按照步骤编译运行即可。
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
import com.gbasedbt.jdbc.IfxDriver;
import com.gbasedbt.jdbcx.IfxConnectionPoolDataSource;
public class GBasedbtSSLConnection {
public static void main(String[] args) {
Connection conn = null;
try {
/* System properties for keystore */
System.setProperty("javax.net.ssl.trustStore", "/home/gbase/java/client.keystore"); // client.keystore的绝对路径
System.setProperty("javax.net.ssl.trustStorePassword", "GBase123"); // 证书文件密码
/* Instantiate GBasedbt connection pooled data source */
IfxConnectionPoolDataSource cds = new IfxConnectionPoolDataSource();
/* Set SSLConnection property to true and port pointing to SSL port on the server */
cds.setIfxIFXHOST("192.168.0.4"); //服务器IP
cds.setServerName("gbase01_ssl"); //启用传输加密的数据库服务实例名
cds.setUser("gbasedbt"); //用户名
cds.setPassword("GBase123"); //密码
cds.setDatabaseName("testdb"); //所连接的数据库
cds.setPortNumber(9089); //实例所用端口号
cds.setIfxDB_LOCALE("zh_CN.utf8"); //设置DB_LOCALE
cds.setIfxCLIENT_LOCALE("zh_CN.utf8"); //设置CLIENT_LOCALE
cds.setIfxSSLCONNECTION("true"); //启用ssl加密
conn = cds.getPooledConnection().getConnection();
if(conn != null) {
System.out.println(" Successfully connected to GBasedbt database using SSL Connection");
System.out.println(" Database version ...: " + conn.getMetaData().getDatabaseProductVersion());
System.out.println(" JDBC Driver Version .: " + IfxDriver.getJDBCVersion());
}
}catch (Exception e) {
System.err.println("Error Message : " +e.getMessage());
if(e instanceof SQLException)
System.err.println("Error Code : " + ((SQLException)e).getErrorCode());
e.printStackTrace();
}finally {
if(conn != null)
try {
conn.close();
} catch (SQLException e) {
}
}
}
}
编译，需要将ifxjdbc.jar及ifxjdbcx.jar加入到CLASSPATH中：
javac -cp .:./ifxjdbc.jar:./ifxjdbcx.jar GBasedbtSSLConnection.java
运行
java -cp .:./ifxjdbc.jar:./ifxjdbcx.jar GBasedbtSSLConnection
结果如下，表示使用ssl连接成功
Successfully connected to GBasedbt database using SSL Connection
Database version ...: 12.10.FC4G1AEE
JDBC Driver Version .: 4.10.JC4G1N999