MySQL information库权限信息的安全策略

MySQL information 库简介

MySQL 中的 information_schema 库是一个非常特殊的数据库，它存储了关于 MySQL 服务器所维护的所有其他数据库的信息。该库并不像普通数据库那样存储用户数据，而是提供了关于数据库对象（如数据库、表、列、索引等）的元数据信息，以及数据库服务器的各种状态和配置信息。

information_schema 库包含了一系列的表，这些表以一种标准化的方式呈现数据库的元数据。例如，tables 表包含了关于所有数据库中表的详细信息，columns 表则存储了每个表中列的相关信息。这些表的结构和内容对于数据库管理员和开发人员来说是非常有用的，通过查询 information_schema 库，可以轻松获取数据库的各种信息，比如某个数据库中有哪些表，表中有哪些字段，字段的数据类型是什么等等。

information 库权限信息概述

在 information_schema 库中，权限信息的存储和管理对于数据库的安全至关重要。数据库的权限控制决定了哪些用户可以对数据库对象执行哪些操作。information_schema 库中与权限相关的信息分布在多个表中，其中一些关键的表和字段对于理解和管理权限起到了核心作用。

例如，user_privileges 表存储了全局级别的用户权限信息。每一行记录对应一个用户在整个 MySQL 服务器上的权限设置。通过查询这个表，可以查看某个用户被授予了哪些全局权限，比如是否具有 CREATE USER、SHUTDOWN 等权限。

再比如，table_privileges 表记录了用户对特定表的权限。这里可以看到某个用户针对某张表拥有 SELECT、INSERT、UPDATE 等具体操作的权限情况。

权限信息的存储结构

user_privileges 表
- 结构：
```
DESCRIBE information_schema.user_privileges;
```
运行上述代码后，会看到该表包含 GRANTEE（授权用户，格式为 'user'@'host'）、TABLE_CATALOG（总是 'def'）、PRIVILEGE_TYPE（权限类型，如 'CREATE USER'、'SHUTDOWN' 等）、IS_GRANTABLE（是否可授予其他用户该权限，'YES' 或 'NO'）等字段。
- 示例查询：
```
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE GRANTEE = '\'admin\'@\'%\'';
```
上述查询可以查看 admin 用户在所有主机上的全局权限信息。
table_privileges 表
- 结构：
```
DESCRIBE information_schema.table_privileges;
```
此表包含 GRANTEE（授权用户，格式为 'user'@'host'）、TABLE_CATALOG（总是 'def'）、TABLE_SCHEMA（表所属的数据库）、TABLE_NAME（表名）、PRIVILEGE_TYPE（权限类型，如 'SELECT'、'INSERT' 等）、IS_GRANTABLE（是否可授予其他用户该权限）等字段。
- 示例查询：
```
SELECT * FROM information_schema.table_privileges WHERE GRANTEE = '\'user1\'@\'%\'' AND TABLE_SCHEMA = 'test_db';
```
该查询会列出 user1 用户在所有主机上对 test_db 数据库中所有表的权限。

常见的权限安全风险

过度授权风险
- 当用户被授予过多不必要的权限时，就会产生过度授权风险。例如，如果一个只需要读取数据的应用程序用户被授予了 CREATE、DELETE 等高级权限，一旦该用户的账号信息泄露，攻击者就可以利用这些过高的权限对数据库进行恶意操作，如删除关键数据或创建恶意表。
- 示例：
```
-- 错误示例，给普通查询用户授予过多权限
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO '\'query_user\'@\'%\'';
```
上述代码将所有权限授予了 query_user 用户，这是不合理的。
权限继承风险
- 在 MySQL 中，权限可以从上级对象（如数据库）继承到下级对象（如表）。如果数据库级别的权限设置不当，可能会导致表级别的权限出现安全漏洞。例如，某个数据库被授予了 ALL PRIVILEGES，那么在该数据库中创建的所有表默认会继承这些权限。如果后续在该数据库中创建了敏感表，而没有对表的权限进行单独细化设置，就可能导致敏感数据的暴露风险。
- 示例：
```
-- 创建数据库并授予所有权限
CREATE DATABASE test_db;
GRANT ALL PRIVILEGES ON test_db.* TO '\'user2\'@\'%\'';
-- 在该数据库中创建敏感表
USE test_db;
CREATE TABLE sensitive_data (id INT, data VARCHAR(100));
-- 由于权限继承，user2 对 sensitive_data 表拥有所有权限，存在风险
```
弱密码与权限关联风险
- 如果用户使用弱密码，并且该用户拥有较高的数据库权限，那么一旦密码被破解，攻击者就可以轻松获取数据库的控制权。例如，某个拥有 SUPER 权限的用户使用了简单的 123456 作为密码，这将使数据库面临极大的安全威胁。
- 示例：
```
-- 创建具有 SUPER 权限且密码简单的用户
CREATE USER '\'super_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY '123456';
GRANT SUPER ON *.* TO '\'super_user\'@\'%\'';
```

基于 information 库权限信息的安全策略

权限最小化原则
- 策略描述：只授予用户执行其任务所需的最小权限集合。对于每个用户，根据其实际工作需求，精确地分配权限，避免过度授权。
- 实施方法：
  - 全局权限设置：对于只需要执行查询操作的用户，只授予 SELECT 权限。例如：
```
CREATE USER '\'readonly_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'secure_password';
GRANT SELECT ON *.* TO '\'readonly_user\'@\'%\'';
```
  - 表级权限设置：如果一个应用程序只需要对某张特定表进行插入操作，只授予该表的 INSERT 权限。
```
USE test_db;
CREATE USER '\'insert_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'secure_password';
GRANT INSERT ON test_db.specific_table TO '\'insert_user\'@\'%\'';
```
- 利用 information 库验证：通过查询 information_schema.user_privileges 和 information_schema.table_privileges 表来验证权限设置是否符合最小化原则。例如：
```
-- 检查 readonly_user 的全局权限
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE GRANTEE = '\'readonly_user\'@\'%\'';
-- 检查 insert_user 对 specific_table 的权限
SELECT * FROM information_schema.table_privileges WHERE GRANTEE = '\'insert_user\'@\'%\'' AND TABLE_SCHEMA = 'test_db' AND TABLE_NAME ='specific_table';
```
定期审计权限
- 策略描述：定期检查数据库用户的权限，确保权限设置仍然符合业务需求，及时发现并纠正过度授权或不合理的权限设置。
- 实施方法：
  - 创建审计脚本：可以编写一个定期执行的脚本，通过查询 information_schema 库来获取所有用户的权限信息，并与预期的权限设置进行比对。以下是一个简单的 Python 脚本示例，使用 mysql - connector - python 库连接 MySQL 并查询权限信息：
```
import mysql.connector

mydb = mysql.connector.connect(
  host="localhost",
  user="root",
  password="root_password",
  database="information_schema"
)

mycursor = mydb.cursor()

mycursor.execute("SELECT GRANTEE, PRIVILEGE_TYPE FROM user_privileges")
global_privileges = mycursor.fetchall()

mycursor.execute("SELECT GRANTEE, TABLE_SCHEMA, TABLE_NAME, PRIVILEGE_TYPE FROM table_privileges")
table_privileges = mycursor.fetchall()

print("全局权限:")
for privilege in global_privileges:
    print(privilege)

print("\n表级权限:")
for privilege in table_privileges:
    print(privilege)

mydb.close()
```
  - 自动化审计：将上述脚本设置为定时任务（如在 Linux 系统中使用 crontab），定期运行以审计权限。例如，每天凌晨 2 点执行该脚本，可以在 crontab 中添加如下内容：
```
0 2 * * * /usr/bin/python3 /path/to/audit_permissions.py
```

权限分离策略

策略描述：将不同类型的权限分配给不同的用户，避免单个用户拥有过多集中的权限。例如，将数据库架构管理权限（如 CREATE、ALTER 等）与数据操作权限（如 SELECT、INSERT 等）分开授予不同的用户。

实施方法：

架构管理用户：

CREATE USER '\'schema_admin\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'secure_password';
GRANT CREATE, ALTER, DROP ON *.* TO '\'schema_admin\'@\'%\'';

数据操作用户：

CREATE USER '\'data_operator\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'secure_password';
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE ON *.* TO '\'data_operator\'@\'%\'';

利用 information 库监控：通过查询 information_schema.user_privileges 表，可以监控不同用户的权限分配情况，确保权限分离策略的有效实施。

-- 检查 schema_admin 的权限
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE GRANTEE = '\'schema_admin\'@\'%\'';
-- 检查 data_operator 的权限
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE GRANTEE = '\'data_operator\'@\'%\'';

密码安全与权限关联策略
- 策略描述：确保拥有较高权限的用户设置强密码，避免弱密码与高权限的危险组合。同时，定期更新用户密码，尤其是对于关键权限用户。
- 实施方法：
  - 设置强密码策略：要求用户密码长度至少为 8 位，包含字母（大小写）、数字和特殊字符。例如，使用如下命令为用户设置密码：
```
ALTER USER '\'high_priv_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'Str0ngP@ssw0rd!';
```
  - 定期密码更新：可以通过设置密码过期策略来强制用户定期更新密码。例如，设置用户密码 90 天过期：
```
ALTER USER '\'high_priv_user\'@\'%\'' PASSWORD EXPIRE INTERVAL 90 DAY;
```
- 利用 information 库关联监控：虽然 information_schema 库本身不直接存储密码信息，但可以通过查询用户的权限信息，确保拥有高权限的用户遵循密码安全策略。例如，查询拥有 SUPER 权限的用户，然后人工检查其密码是否符合强密码要求。
```
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE PRIVILEGE_TYPE = 'SUPER';
```

应对特殊场景的权限安全策略

多租户场景下的权限安全
- 场景描述：在多租户的应用场景中，多个租户共享同一个 MySQL 数据库服务器，每个租户有自己的数据库或表空间，需要确保租户之间的权限隔离，防止一个租户越权访问其他租户的数据。
- 安全策略：
  - 租户级权限隔离：为每个租户创建独立的用户，并将其权限严格限制在该租户的数据库或表空间内。例如，对于租户 tenant1：
```
CREATE DATABASE tenant1_db;
CREATE USER '\'tenant1_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'tenant1_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON tenant1_db.* TO '\'tenant1_user\'@\'%\'';
```
  - 利用 information 库监控：通过查询 information_schema.table_privileges 表，确保每个租户用户的权限只涉及自己的数据库对象。
```
SELECT * FROM information_schema.table_privileges WHERE GRANTEE = '\'tenant1_user\'@\'%\'';
```
开发与生产环境权限管理
- 场景描述：开发环境和生产环境通常需要不同的权限设置。开发环境可能需要更多的灵活性，以便开发人员进行调试和测试，但生产环境需要更严格的权限控制，以保护数据的安全性。
- 安全策略：
  - 开发环境权限：为开发人员创建专门的用户，授予相对宽松但仍受控制的权限。例如，允许开发人员在开发数据库中进行 CREATE、ALTER、SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE 等操作，但限制在特定的开发数据库内。
```
CREATE DATABASE dev_db;
CREATE USER '\'dev_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'dev_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON dev_db.* TO '\'dev_user\'@\'%\'';
```
  - 生产环境权限：生产环境的用户权限应遵循最小化原则。例如，对于生产环境中的只读应用程序，只授予 SELECT 权限。
```
CREATE USER '\'prod_readonly_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'prod_password';
GRANT SELECT ON prod_db.* TO '\'prod_readonly_user\'@\'%\'';
```
  - 利用 information 库区分管理：通过查询 information_schema.user_privileges 和 information_schema.table_privileges 表，分别监控开发环境和生产环境用户的权限，确保权限设置符合各自环境的要求。
```
-- 检查开发环境用户 dev_user 的权限
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE GRANTEE = '\'dev_user\'@\'%\'';
-- 检查生产环境只读用户 prod_readonly_user 的权限
SELECT * FROM information_schema.user_privileges WHERE GRANTEE = '\'prod_readonly_user\'@\'%\'';
```

安全策略的实施与维护

实施步骤
- 规划阶段：根据业务需求和用户角色，详细规划每个用户或用户组所需的权限。例如，对于一个电商应用，分析不同功能模块（如商品展示、订单处理、用户管理等）对应的权限需求。
- 创建与授权阶段：按照规划，使用 CREATE USER 和 GRANT 语句创建用户并授予相应权限。例如：
```
-- 创建商品展示用户
CREATE USER '\'product_display_user\'@\'%\'' IDENTIFIED BY 'product_display_password';
GRANT SELECT ON ecomm_db.products TO '\'product_display_user\'@\'%\'';
```
- 验证阶段：通过查询 information_schema 库中的权限表，验证权限是否正确授予。例如：
```
SELECT * FROM information_schema.table_privileges WHERE GRANTEE = '\'product_display_user\'@\'%\'' AND TABLE_SCHEMA = 'ecomm_db' AND TABLE_NAME = 'products';
```
维护要点
- 用户变更管理：当有新用户加入或现有用户角色发生变化时，及时调整其权限。例如，如果一个员工从普通开发人员晋升为项目负责人，可能需要增加其对项目相关数据库的架构管理权限。
```
-- 增加架构管理权限
GRANT CREATE, ALTER ON project_db.* TO '\'promoted_user\'@\'%\'';
```
- 权限变更记录：记录所有权限变更操作，包括变更时间、变更用户、变更内容等。可以通过在数据库中创建专门的审计表来实现。
```
-- 创建权限变更审计表
CREATE TABLE permission_changes (
    change_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    change_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    changed_user VARCHAR(100),
    change_description TEXT
);
-- 记录权限变更
INSERT INTO permission_changes (changed_user, change_description) VALUES ('admin', 'Granted CREATE, ALTER permissions to promoted_user');
```
- 定期复查：按照定期审计权限的策略，定期复查权限设置，确保其仍然符合业务需求和安全策略。

通过以上基于 MySQL information_schema 库权限信息的安全策略的实施和维护，可以有效提高数据库的安全性，降低因权限设置不当而带来的安全风险。在实际应用中，应根据具体的业务场景和安全需求，灵活调整和优化这些策略，以保障数据库系统的稳定和数据的安全。