你在晚上发布一个版本，快速浏览你的警报，注意到一个从私有仓库中永远不应该离开的凭证。也许是数据库密码。也许是一个具有更广泛权限的云访问密钥，超过了任何人意想的范围。无论如何，问题不仅仅是有人可以登录。问题是数据库安全被持续地像是一个登录问题，而不是一个存储生命周期问题。
这在现实系统中表现出处处。团队在一次启用加密后就认为他们完成了。他们保留备份但从未测试恢复。他们为方便创建了一个管理员服务帐户，忘记了它存在。他们锁定生产环境，然后将复制的客户端数据留在了测试环境中。如果你正在构建移动或web应用，安全数据库存储必须涵盖所有内容：主数据库，副本，导出，日志，备份和控制整个系统的密钥。
如果你也正在解决 为你的下一个应用解决认证问题，记住认证和存储安全解决不同的故障模式。认证决定谁应该进入。存储安全限制了当有人进入时，或者当数据通过你没有预期的路径泄露时的损害。对于正在推送客户端应用的团队，存储决策也值得与邻近的控制项如 API 应用商店遵守的安全标准.
的对齐。 2020年全球数据生产量达到64.2 zettabytes，预计到2025年将攀升到180 zettabytes 根据 Edge Delta的数据存储总结. 在这种规模下，安全存储不再是一种硬化任务，而是一种架构
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数据库安全性不仅仅是密码问题
密码保护了入口点，但一旦凭据泄露、快照被复制或内部服务读取了不该读取的表格，那么数据就不再被保护了。因此，安全的数据库存储需要层层保护。
旧的思维模式很简单：将数据库放在防火墙后面，要求密码强度高，阻止外部人员接触。然而，这种模式在云系统、移动后端和现代CI/CD管道中都行不通。数据在服务之间流动，工程师创建临时导出，分析任务复制记录，备份系统在不同基础设施上存储副本。攻击者不需要破坏数据库引擎本身，只要他们能盗取密钥、滥用API令牌或找到控制较弱的副本就行。
安全性在平静的路径上失败
最具破坏性的存储失败看起来并不夸张
- 开发者便利性变成了生产风险： 共享管理员凭据被脚本重复使用，因为旋转它会破坏部署
- 复制的数据逃避了管辖： 生产记录被克隆到测试环境，以便QA可以重现bug
- 备份成为弱点： 生产有强大的控制，但恢复桶或快照策略不够
实用规则： 如果攻击者只需要一个凭证就能读取数据，那么你并不具备安全存储。你的系统中存在一个单点故障。
防御必须能够抵御凭证滥用
微软的云指导建议包括在传输和休眠时进行加密、最小权限访问控制和监控未经授权活动等，详见其 云数据安全最佳实践。
实践中有效的方法是乏味而一致的。加密数据库文件。加密连接。分离服务角色。去除可以的管理员访问权限。记录敏感操作。对不符合正常使用模式的访问模式发送警报。这些措施都不是引人注目的，但它们可以防止真正的泄露。
一个有用的思考方式是物理保险箱。保险箱门很重要。同样重要的是隔间锁、摄像头录像、访客登记册和可以打开哪个盒子的政策。安全存储数据库的工作方式与此相同。密码只是门口。
了解您的数据库威胁模型
在选择控制之前，需要绘制系统可能失败的方式。数据库存储的威胁模型不需要是学术性的。它需要告诉你谁可能触摸敏感数据、他们如何做到这一点以及如果他们成功了会发生什么。
敏感数据通常不仅仅存在于一个整洁的生产数据库中。现代指导强调发现和姿势管理，因为敏感信息经常会出现在副本、备份、日志和开发环境中，因此失败通常发生在主要数据库之外，正如在 Sentra 云数据安全和姿势管理概述中所提到的。因此，应包括供应商暴露和复制数据集的场景在事故规划中。这也是更广泛的响应手册，例如 第三方违规响应最佳实践的相关性。
从资产开始，而不是工具
列出重要的资产之前不要列出产品。
对于大多数应用团队来说，关键资产是明确的:
- 客户记录 客户记录
- 例如 如密码散列值、会话记录、刷新令牌或API机密信息。
- 运营数据 例如审计日志、作业队列、管理员笔记和支持导出。
- 恢复资产 例如快照、逻辑备份、点时间日志和加密密钥。
最后一个项目比团队想象的更重要。如果攻击者可以删除备份或访问解密它们的密钥，恢复故事就会崩溃。
最重要的三大威胁类别
我使用开发人员的简单模型有三个类别。
外部攻击者
这是每个人首先想到的类别。SQL注入、盗取API令牌、泄露云凭证、暴露的管理员面板和脆弱的依赖项。共同的线索是外部人士获取数据的路径。
需要回答的问题:
- 有人可以通过应用程序间接查询数据库吗?
- 是否可以通过盗窃服务器凭证读取多个服务需要的内容?
- 一个复制快照是否可以独立阅读?
内部威胁
这包括恶意内部人员和过度访问的善意员工。支持工程师导出数据以解决票据。承包商保留本地副本。平台管理员可以读取生产行，即使他们的工作不需要。
帮助这里的是职责分离、基于角色的访问和可见的敏感读取的审计记录。
如果您无法回答谁访问了客户记录、什么时候访问了它以及为什么允许这种访问，那么您的数据库控制看起来比实际要弱。
意外泄露
这是快速移动团队中最常见的类别。配置错误的存储桶。预发布环境中包含活跃数据的环境。包含令牌或个人信息的调试日志。用于故障排除的恢复备份放置在低安全环境中。
意外泄露是为什么强大的存储安全必须是运作状态的原因。您不能用一个设置来解决它。您解决它的方法是数据分类、防护栏、审查和定期清理。
安全数据库存储的核心支柱
一次性重大故障很少会导致漏洞。它通常来自一系列普通的错误。备份被复制到错误的帐户。服务获得比它需要更多的权限。旧密钥在几个月内保持活动状态，因为轮换一直被推迟。安全数据库存储必须在系统变化时在几个点上打断链条，并继续这样做。
我将工作分为四个支柱：加密、访问控制、审计和最小化。备份和恢复也很重要，但它们 deserve 自己的运营处理，因为恢复的数据通常会成为一个新的暴露路径，如果没有测试它落地的位置、谁可以读取它以及哪些密钥可以解密它。
加密降低了盗窃数据的价值
加密可以购买时间并降低影响。如果有人获得了磁盘快照、原始备份文件或内部网络上的流量， 加密数据要比客户记录更难转换。
加密保护了数据库文件、快照和备份艺术品。加密保护了应用服务器、代理和数据库引擎之间的连接。 NIST 在其关于存储加密和传输保护的指南中处理了这两个控制，SP 800-111 和相关的数据在休息中的建议 SP 800-111 和相关的数据在休息中的建议.
加密的权衡是运营的，而不是理论的。加密只有在密钥处理与数据路径分离并在时间内维护时才有帮助。Envelope 加密就像建筑师的主钥匙和锁上的办公室钥匙一样工作。密钥管理服务保护了主钥匙，而主钥匙加密了短暂的数据密钥，用于实际记录或文件。这种设计限制了暴露的时间，并使得在一次重写中更容易撤销或替换密钥材料。
团队会遇到麻烦，因为他们只启用了加密一次并就此停止。检查密钥的存放位置、谁可以使用它们、是否有定期轮换计划以及是否有依赖于被遗忘的密钥版本的旧备份。
访问控制可以限制爆炸半径
权限应该遵循应用程序边界，而不是组织结构图。
一个检查出 API 的数据库角色不应该能够读取工资数据。一个后台工作程序不应该具有修改数据库架构的权限，因为早期迁移时它很方便。支持工具应该使用过滤视图或批准的程序，而不是广泛的表访问。
一个实用的模型如下:
- Web 应用角色： 对用户请求后面的表格有限的读取和写入权限。
- 工作角色： 访问它运行的作业所需的记录。
- 分析角色： 对经过精心编辑以去除直接标识符的数据集的只读访问。
- 突破玻璃管理员角色： 短期有效、经过审批的访问权限，具有强大的日志记录和审查功能。
当数据转换与之配对时，这个支柱会变得更坚强。如果团队可以使用掩码或减少的数据进行工作，请为其提供该版本，而不是使用完整的生产值。对于受监管的健康数据来说， 脱敏化PHI 是区分有用访问和不必要暴露的关键。
数据库中的机密信息应受到同样的纪律。那些仅仅加强存储控制，但将机器凭据散布在CI日志、移动构建或支持脚本中的团队仍然留下了广泛的攻击路径。同样的运营习惯适用于 API应用商店遵从性中的密钥安全
，尤其是在移动应用和后端服务共享信任边界时。
审计显示控制是否真实存在
一个无法被验证的政策只是一个希望。
使用有用的审计覆盖通常包括：
- 有用的审计覆盖通常包括： 成功登录、失败登录、令牌使用和管理会话。
- 授权变更： 授权、取消授权、角色创建、策略编辑和模式变更。
- 敏感访问模式： 批量读取、大规模导出、异常查询路径和超出预期时间或来源网络的访问。
- 密钥管理事件： 密钥创建、轮换、解密失败尝试、禁用版本和KMS或秘密存储中的策略变更。
保留期和审查很重要。如果日志在任何人调查之前过期，或者只有在发生漏洞时才会检查权限变更，审计系统就只存在于纸上而不是实践中。
在实现细节变得过于抽象之前，先看看这个解释：
敏感数据最好不存放在无法有效防御的地方
最小化是许多团队在不花费太多工程精力就能获得的最大安全胜利。
存储的数据越少，保留的时间越短，复制的位置越少。如果一个功能只需要年龄范围，不要存储完整的出生日期。如果支持团队只需要最后四位数字的标识符，不要暴露完整的字段。如果测试环境不需要真实个人数据，不要将生产备份恢复到它们并称之为临时环境。
这是一个操作实践。保留期程需要强制执行。旧的导出需要删除。下游系统需要审查，因为每次敏感字段复制到搜索索引、缓存、数据湖、移动存储和 ad hoc CSV 文件中，风险都会增加。对于 Capacitor 应用程序， @capgo/capacitor-sqlite-数据存储 和 @capgo/capacitor-快速SQL @__CAPGO_KEEP_0__/__CAPGO_KEEP_1__-fast-sql
可以提供加密的应用侧持久性，但您仍然需要决定什么不应该在本地存储。
实用加密实现模式
加密的实践实施模式
一个图表，展示了加密的三个实践实施模式：磁盘、数据库透明数据和应用级加密。
TDE 是最快的基线, or TDE, is usually the easiest place to start. The database engine encrypts files on disk and decrypts them when the engine reads them into memory. Applications often don’t need code changes.
这是一个强大的基线:
- 整库保护
- 存储级别的合规要求
- 从被盗的磁盘、快照或原始文件访问中减少风险
TDE不能保护所有内容。如果攻击者获得了有效的数据库访问权限，引擎仍会提供解密的数据。因此，TDE有助于存储损害，而不是合法凭证的滥用。
应用级别的加密保护最重要的字段
应用级别的加密发生在数据到达数据库之前。您的code会对选定的字段进行加密，然后将密文写入存储。这对于尤其敏感的列，如政府身份、银行详细信息、恢复密钥或私人笔记等非常有效。
这种额外的控制权带来了权衡:
- 您拥有更多的复杂性: 密钥选择、加密库、轮换行为和错误处理。
- 查询变得更加困难: 精确匹配、部分搜索和索引成为设计问题。
- 开发者需要自律： 一个脚本迁移的捷径可以绕过整个模型。
一个简单的伪代码模式如下：
| 步骤 | 动作 |
|---|---|
| 1 | 从请求中读取明文字段 |
| 2 | 向密钥服务索取数据加密密钥或使用一个包装的本地密钥 |
| 3 | 加密应用中的字段 |
| 4 | 在应用中加密字段 |
| 5 | 在数据库中存储密文和元数据 |
仅在批准的读取路径中解密 secure storage for offline tokens in Capacitor.
加密的安全盒子
虽然听起来很复杂，但这个概念其实很简单。您使用一个密钥对数据进行加密，然后使用另一个更好地保护的密钥对该密钥进行加密。
想象一下，文件被锁在一个小保险箱里。那个小保险箱的钥匙被锁在一个银行保险箱里。如果有人偷走了文件存储层，他们仍然需要访问更高保护的保险箱钥匙才能打开任何有用的东西。
典型流程：
- 生成数据密钥 为记录、文件或批次生成。
- 使用该数据密钥对数据进行加密。 使用 KMS 或 HSM 中的主密钥对数据密钥进行包装。
- 存储加密数据和包装密钥的元数据 与记录或对象一起存储。
- __CAPGO_KEEP_0__ __CAPGO_KEEP_0__
- 只在授权读取期间解包.
Field建议： 在不将长期的主密钥暴露给每个应用服务器的情况下，使用封velope加密时，需要强大的隔离 compartmentalization。
这种模式很常见，因为它平衡了性能和控制。应用程序使用短暂的数据密钥进行实际加密工作，而KMS或HSM保护用于包装和解包它们的主密钥。
加密模式比较
| 模式 | 实现复杂度 | 性能影响 | 最佳选择 |
|---|---|---|---|
| 磁盘或卷加密 | 低 | 低 | 基础设施级保护服务器和附加存储 |
| 透明数据加密 | 低至中等 | 低至中等 | 整体数据库保护最小化应用程序更改 |
| 应用程序级加密 | 中等至高 | 根据字段使用和查询设计而异 | 高度敏感列和严格分离需要 |
| 信封加密 | 中等至高 | 中等 | 需要更强的密钥隔离和可扩展密钥控制的系统 |
实践规则很简单。从一个强大的基线开始，如TDE或托管的静止加密。仅在数据敏感性和威胁模型要求额外的工程时，才添加字段级或信封加密。
掌握密钥和机密管理
通常，漏洞始于普通的机密处理错误。生产数据库加密，备份存在，纸面上访问看起来受控。然后，CI任务将令牌打印到日志中，工程师重用管理员凭据用于支持脚本，或者过时的密钥在团队创建它后很长时间仍然保持活跃。
这就是为什么密钥和机密管理是运营实践，而不是设置任务。
使用不当处理的密钥加密的数据库，就像门把手上挂着门牌的锁定服务器室一样。政府指南也提出了同样的观点。仅凭加密就无法关闭差距，如果团队跳过KMS或HSM基于的密钥管理、最小特权访问和恢复计划，就像在NSA和合作伙伴的指南中描述的那样。 团队哪里出了问题.
事件审查中熟悉的模式是:
源代码中的机密：
- 源代码中的密钥：code 复制的配置文件中的机密：
- __CAPGO_KEEP_0__ 文件在笔记本之间传递、存储在共享文件夹中，或者在紧急修复期间提交。
- 环境变量：控制较弱： 方便，但经常通过构建日志、shell历史、崩溃报告或广泛的运行时权限暴露。
- 没有对密钥的所有权： 密钥存在多年，因为没有团队负责重新发行、发布和回滚计划。
- 共享高权限密钥： 应用程序、工程师和自动化使用同一凭证，这使审计和隔离变得更加困难。
如果您正在标准化应用程序和基础设施密钥的存储方式，了解如何处理 安全环境变量 可以帮助团队远离随意的密钥扩散。
什么是好的密钥管理：
使用 KMS 当风险、合规要求或签名和密钥保护规则要求专用硬件边界时，使用一个 HSM 防止实际事件的控制措施是运营的：
定期轮换密钥，确保可以安全执行：
轮换减少了一个被破坏的密钥的有用寿命，但只有当应用程序、作业和恢复仍然正常工作时才有效。
- 分离职责： 读取客户数据的服务不应也能更改密钥策略或禁用日志。
- 记录敏感密钥事件： 密钥创建、轮换、解密请求、失败的访问尝试和策略更改应都可见。
- KMS HSM
- 测试重新加密路径： 旋转包装密钥通常比重新加密应用程序数据更容易，但两者都需要运行书和回滚步骤。
- 禁用并故意退役旧密钥： 留出切换时间，然后删除过期凭证，以便它们不能成为静默后门。
CI/CD deserves the same discipline as production runtime. Build systems often have broad access and weak visibility, which makes them a common place for secret leakage. Teams that are serious about this usually formalize 管理 CI/CD pipeline 中的密钥 管理 CI/CD pipeline 中的密钥
One rule is simple. Application code should request cryptographic operations from trusted systems, not carry raw master keys around the environment.
强大的加密设计在您的堆栈中无论如何都不会发挥作用，因为开发人员、管道或支持工具可以将主密钥复制到错误的位置。
设计一个可靠的备份和恢复策略
备份是安全数据库存储的一部分，而不是单独的管理任务。如果生产环境受到保护，而备份却没有，那么攻击者会选择更容易的路径。
独立存储指南建议将备份和恢复系统的保护级别与生产环境保持一致，因为勒索软件和恶意软件事件通常会留下安全、测试过的备份作为唯一可行的恢复路径。 Hypertec的安全数据存储指南.
备份需要自己的安全边界
一个可靠的备份设计有几个特性:
- 备份在传输和休眠状态下都被加密。
- 备份凭证与生产凭证分开。
- 删除和保留控制比正常应用访问更难被滥用。
- 恢复目标不变成弱控制的影子生产环境。
一个常见的故障模式是存储加密的备份，同时允许同样的受损生产角色删除它们。另一个是恢复到一个临时环境中，具有广泛的工程师访问权限并且没有日志记录。恢复路径值得像主要路径一样受到审查。
恢复测试才是真正的控制
一个未测试的备份只是希望的存储
能够恢复得好的团队不仅仅是验证备份作业完成的。他们证明恢复工作正常，恢复的数据是可用的，解密密钥、连接设置和依赖服务都在需要时齐活。
一个实际的恢复计划包括:
- 常规恢复练习 在隔离环境中进行
- 应用功能验证 数据库恢复后，仅恢复文件并不能满足要求
- 检查关键项是否可用 以便加密备份可以解密
- 恢复系统的访问审查 防止敏感数据在事故期间变得过于公开
备份并不能救你。成功的恢复才是救命稻草。
如果你只测试备份创建，而不在压力下测试恢复，那么你并没有验证你的恢复策略。你只是验证了文件可以在某个地方累积。
安全数据库存储的开发者清单
这是我希望团队在设计审查、发布审查和事故后清理中使用的清单
设计
- 我们是否已经明确标识了敏感字段: 个人数据、认证材料、财务记录以及受保留规则的任何内容
- 我们是否已经决定不存储什么: 不需要的字段以及下游团队可以避免的字段副本
- 我们是否已经将数据映射到所有存储位置: 生产环境、测试环境、日志、导出、分析系统、备份和客户端设备
实施
- 数据是否在存储和传输过程中进行了加密: 数据库、副本和备份路径
- 应用程序和服务角色是否被严格限定在范围内: 不共享超级用户用于正常应用流量。
- 是否将机密和加密密钥处理在code之外和松散的配置: 是否使用控制访问和可追溯性。
- 是否记录敏感访问和权限变更: 在防御者可以查询的中央位置。
运维
- 是否将密钥轮换和机密审查纳入正常运维: 而不是每年一次的混乱。
- 是否定期测试恢复: 包括解密、应用启动和恢复系统访问审查。
- 是否持续审计数据扩散: 包括测试环境副本、支持导出、开发数据集和遗忘备份位置。
良好的安全数据库存储不是一个项目阶段。它是一个重复的习惯。
常见问题
云服务提供商的默认加密是否足够
这是一个强大的基线，而不是一个完整的策略。默认加密可以保护存储介质和托管服务，但它并不能解决过度授权访问、复制数据集、弱备份控制或 poor key governance。
加密会不会损害数据库性能
有时是的。影响取决于模式。基础设施和数据库级别的加密通常具有更少的应用复杂性。字段级别的加密可以为选择的数据提供更强的控制，但会使索引、过滤和搜索变得复杂。请在您的工作负载上进行测量，然后进行广泛的推广。
这是否与关系型和 NoSQL 系统有所不同
原则保持不变。您仍然需要加密、最小权限、审计、密钥管理和测试恢复。实现细节会因为文档存储、键值存储和关系系统暴露的访问模型和查询行为而有所不同。
令牌化与加密有何不同
加密会将数据转换为授权系统可以用正确的密钥解密的形式。令牌化会将敏感值替换为替代值，并将原始数据分开。令牌化可以在应用程序工作流中减少暴露，但会增加系统设计的复杂性，并且不会消除强大的存储控制的需求。
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