如何保护你的密码:应用侧数据库&redis密码加密实践

1. 应用密码安全定义

应用密码包含:数据库密码、redis密码、通讯密码、pin密钥等。

本文的目标是确保上述密码在应用中不以明文形式,而是以加密形式存在,并且加密机制要相对安全,不易破解。

2. 本文关注范围

由于pin密钥之类的是通过硬件加密机实现的,不在本文论述范围内,本文重点关注应用侧配置文件中的数据库密码、redis密码、FTP/FTPS密码等。

3. 现状描述

1、很多系统并没有对密码安全足够重视,密码依然以明文状态为主。

例如:(以下配图均为测试环境的模拟举例)

数据库密码明文写在配置文件中:

1605712803_5fb53ba3167dc0e712f29.png!small?1605712803781

redis密码明文写在配置文件中:

1605712815_5fb53baf5d8f45d8a0f1f.png!small?1605712816014

2、即便采用了加密,也多是采用较为容易破解的算法,例如Base64。

3、FTP/FTPS密码明文写在Shell脚本中。

1605712827_5fb53bbbc37508bb8dd81.png!small?1605712828336

4. 保护应用密码的意义

即使服务器已经被getshell,但是加密的密码可以避免黑客直接拖库获取业务数据,或者是入侵关联的系统,造成更大的危害。并且能为我们的防御争取时间。

5. 使用jasypt框架保护配置文件中的密码

5.1 组件介绍

[github地址] https://github.com/ulisesbocchio/jasypt-spring-boot

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特别说明1:本次提供的工具passwdtools-1.1.1.jar包提供了PBEWithHMACSM3AndSM4 | SM4 | PBEWithHMACSHA512AndAES_256 | PBEWithMD5AndDES 一共4种加密算法,前两者基于国密SM3/SM4算法,两个带HMAC的算法因为加入了随机salt的关系,每次加密出来的密文是不同的。

特别说明2:本教程基于SpringBoot/SpringCloud应用进行说明(普通java应用类似),且推荐使用IDEA-IDE和Maven工具。

5.2 快速上手

step1:jdk环境增加依赖包

# 拷贝依赖包bcprov-jdk15to18-1.66.jar(Maven仓库可下载,附件有提供)到jdk环境目录下

[Mac-jdk路径]

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_231.jdk/Contents/Home/jre/lib/ext/

[Linux-jdk路径]

/usr/java/jdk1.8.0_231-amd64/jre/lib/ext/

[windows-jdk路径]

C:Program FilesJavajre1.8.0_261libext

step2:应用引入依赖(pom.xml设置)

将封装好的passwdtools-1.1.1.jar拷贝到{project_home}/ src/main/resources/lib/下。

修改pom.xml文件

<dependency>

<groupId>com.github.ulisesbocchio</groupId>

<artifactId>jasypt-spring-boot-starter</artifactId>

<version>3.0.3</version>

</dependency>

<!-- 引入自定义jar包 -->

<dependency>

<groupId>passwdtools</groupId>

<artifactId>passwdtools</artifactId>

<version>1.1.1</version>

<scope>system</scope>

<systemPath>${project.basedir}/src/main/resources/lib/passwdtools-1.1.1.jar</systemPath>

</dependency>

在IDEA中点击File-Project Structure-Libraries,点击+添加上一步lib目录下的jar包。

1605712886_5fb53bf67f142e02cc2d2.png!small?1605712888502

特别说明:建议使用最新的3.0.3版本,3.0.0之前版本默认加密方法为PBEWithMD5AndDES,算法安全程度不足。

修改pom.xml,设置maven打包规则将自定义jar包一并打入:
1605712898_5fb53c02732f490092d3f.png!small?1605712899150

step3:计算密文

可以直接使用我已经打包好的jar包计算密文,useage如下:

java -jar passwdtools-1.1.1.jar {Algorithm} "{加密密码}" "{明文}"

[Algorithm]

1-PBEWithHMACSM3AndSM4(推荐)

2-SM4

3-PBEWithHMACSHA512AndAES_256

4-PBEWithMD5AndDES

eg:

java -jar passwdtools-1.1.1.jar 1 "dabaicai" "1qaz2wsx@dbc"

1605712917_5fb53c1584a52e10b1d01.png!small?1605712917959

step4:增加自定义解密类CustomStringEncryptor(附件zip包中会提供)

import com.dbc.passwdtools.PBEWithHMACSM3AndSM4StringEncryptor;

import org.jasypt.encryption.StringEncryptor;

import org.slf4j.Logger;

import org.slf4j.LoggerFactory;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;




/**

* 自定义解密类

* @author dabaicai

*/

@Configuration("CustomStringEncryptor")

public class CustomStringEncryptor implements StringEncryptor {




private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CustomStringEncryptor.class);




@Value("${jasypt.encryptor.password}")

private String enpassword;




@Override

public String encrypt(String s) {

return null;

}




@Override

public String decrypt(String s) {

PBEWithHMACSM3AndSM4StringEncryptor pbeWithHMACSM3AndSM4StringEncryptor = new PBEWithHMACSM3AndSM4StringEncryptor();

pbeWithHMACSM3AndSM4StringEncryptor.initialize(this.enpassword);

return pbeWithHMACSM3AndSM4StringEncryptor.decrypt(s);

}

}

说明:如果要使用其他算法,修改蓝色部分字体即可,passwdtools-1.1.1.jar中还封装了SM4等其他工具类。

step5application配置文件中配置密文

# 数据库密码(密文处填入step2计算得出的密码)

spring.core.password=ENC({密文})

# 设置使用自定义解密Bean

jasypt:

encryptor:

bean: CustomStringEncryptor

# 设置加密密钥(这里是临时配置但并不安全,正确配置请参考5.4进阶配置)

jasypt.encryptor.password=dabaicai

例如:

1605712950_5fb53c36c6a346c76df7c.png!small?1605712951389

5.3 加密密码配置问题

目前已经广泛使用这一框架,但是对于加密密钥jasypt.encryptor.password的配置用法普遍存在安全问题。

配置在配置文件中

很容易通过查看你的pom.xml文件或者是引入的jar包推测应用使用的jasypt版本,从而推测出算法,再使用jasypt工具根据密码即可解密明文。解密代码如下(如果采用了PBEWithHMACSHA512AndAES_256):

AES256TextEncryptor aes256TextEncryptor = new AES256TextEncryptor();

aes256TextEncryptor.setPassword("dabaicai");

String enc_password = "Xe1mGmfgEcIlU/zWfqrx2T+q+t5+O7qvvM+JDNnhkgZlrny6pjVHV+U/wfVp8jA+";

String password = aes256TextEncryptor.decrypt(enc_password);

System.out.println("de password: " + password);

配置在Apollo等配置中心

配置中心在应用本地是有缓存文件的,通过缓存文件同样可以查看配置的密码。

1605712964_5fb53c44ae88e58c79432.png!small?1605712965839

通过命令参数启动

java -jar -Djasypt.encryptor.password=dabaicai {xxx.jar}

无法隐藏进程信息:

1605712987_5fb53c5b8bda194c013d9.png!small?1605712987952

5.4 进阶配置

综上所述,需要采用其他方式来隐藏加密密码配置项jasypt.encryptor.password。目前推荐采用的方式是在应用启动脚本中,读取用户输入的加密密码,存放到临时文件中,然后应用程序启动时读取该临时文件的内容设置jasypt.encryptor.password,最后在启动脚本中删除该临时文件。这样加密密码仅保存在内存中,较难被直接读取。

相关启动脚本参考代码如下:

#!/bin/bash

echo "please input the encryption password: "

read encryption

echo "${encryption}" > /tmp/startEnv.properties

# start the application

nohup java -jar mintleaf-fast.jar >/dev/null 2>&1 &

sleep 10

rm -rf /tmp/startEnv.properties

应用程序启动时代码(这里以SpringBoot/SprintCloud程序为例):

private static final String START_ENV_PROFILE_PATH = "/tmp/startEnv.properties";




private static final String JASYPT_ENCRYPTOR_PASSWORD = "jasypt.encryptor.password";




public static void main(String[] args) throws Exception {

SpringApplication app = new SpringApplication(MintLeafApplication.class);

// 读取临时文件

Map<String, Object> map = new HashMap<>();

String jasEncPassword = FileUtil.readLine(new RandomAccessFile(new File(START_ENV_PROFILE_PATH), "r"), Charset.defaultCharset());

map.put(JASYPT_ENCRYPTOR_PASSWORD, jasEncPassword);

app.setDefaultProperties(map);

app.run(args);

//SpringApplication.run(MintLeafApplication.class, args);

}

参考执行结果:

1605713008_5fb53c703de467aac1f34.png!small?1605713008691

查看History和ps -ef均无泄漏:

1605713023_5fb53c7f68a2cdd8ce5a8.png!small?1605713024252

5.5 使用总结

jdk环境增加依赖包 —— 应用引入maven/jar包依赖 —— 计算密文 —— 增加自定义解密类CustomStringEncryptor —— application配置ENC({密文})和自定义解密Bean —— 在应用启动脚本中读取用户输入的密码,写入特定临时文件 —— 应用程序启动时读取特定临时文件设置jasypt.encryptor.password —— 启动脚本删除临时文件。

尽量使用最新版本的jasypt框架。本次提供的工具passwdtools-1.1.1.jar包提供了PBEWithHMACSM3AndSM4 | SM4 | PBEWithHMACSHA512AndAES_256 | PBEWithMD5AndDES 一共4种加密算法,前两者基于国密SM3/SM4算法,两个带HMAC的算法因为加入了随机salt的关系,每次加密出来的密文是不同的,推荐使用PBEWithHMACSM3AndSM4算法。

该框架同样支持配置在Apollo等分布式配置中心的密码。

1605713037_5fb53c8df318d2c001e76.png!small?1605713038998

其他jasypt框架的详细使用方法可以查看github页面的readme.md文档中的相关说明。

6. 使用Shc加密Shell脚本

6.1 Shc简介

SHC是一个脚本编译程序,使用RC-4加密代码加密shell, 并把shell转换为二进制可执行文件(支持动态链接和静态链接)。

下载地址:http://www.datsi.fi.upm.es/~frosal/sources/

6.2 安装

linux下使用如下方式安装:

# 下载对应版本

wget http://www.datsi.fi.upm.es/~frosal/sources/shc-3.8.9b.tgz

# 解压

tar vxf shc-3.8.9b.tgz

# make安装(可能会出现一些编译错误,请忽略)

cd shc-3.8.9b

make test

make strings

make install

# 如果出现如下编译错误请忽略(只是会缺少一些帮助文档)

1605713052_5fb53c9c5383ad75bc37e.png!small?1605713052878

apt-get install shc

6.3 快速上手

useage:

CFLAGS=-static shc -v -f {shell脚本}

参数说明:

-e date (指定过期时间)

-m message  (指定过期提示的信息)

-f script_name (指定要编译的shell路径)

-r relax security  (在其他服务器执行/在不同操作系统执行,但是安全性会降低)

-v Verbose compilation (输出编译的详细情况)

CFLAGS=-static (采用静态编译,关联的静态库会被引入到可执行文件中,否则最终执行服务器上也需要安装对应的静态库)

测试示例:

如下是一个典型的FTP访问脚本ftp_test.sh:

#!/bin/bash

ftp_username=nfsnobody

ftp_password=1qaz2wsx@dbc




function ftp_upload() {

lftp -u ${ftp_username},${ftp_password} sftp://10.211.55.5:20002 << EOF

cd reportcase

put $1

bye

EOF

}




ftp_upload $1

使用shc加密:

CFLAGS=-static shc -v -f ftp_test.sh

加密后会生成可执行二进制文件ftp_test.sh.x和ftp_test.sh.x.c。

1605713087_5fb53cbf122e7c292d9e9.png!small?1605713087627

后者是从来生成可执行程序ftp_test.sh.x的C语言原文件,该原文件包含了不少可以用于识别的信息,所以建议删除避免被识别:

1605713112_5fb53cd869f60e9b835c3.png!small?1605713113435

加密后的可执行文件ftp_test.sh.x也建议重命名成其他名字,例如ftp_test,.sh.x的后缀使用shc加密的特征过于明显,另外可以看到,内容已经被编译成不可识别的可执行文件了:

1605713159_5fb53d079a94990bd3026.png!small?1605713160755

执行加密后的程序,可以正常上传:

1605713149_5fb53cfd42efe12e9851c.png!small?1605713149648

6.4 使用总结

在部署服务器上安装shc工具。

使用CFLAGS=-static shc -v -f {shell}加密你的脚本。

删除生成的.c文件并重命名.sh.x文件。

特别注意1:加密后的可执行文件不再可以通过shell脚本的source指令被引入,所以涉及到多个脚本调用的,需要把密码整合到主脚本,然后将主脚本加密,被加密的脚本中是可以包含source指令的。

特别注意2:如果要在研发环境加密脚本后部署到生产环境(跨服务器),需要在加密的时候增加-r参数:CFLAGS=-static shc -r -v -f {shell}

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