Redis缓存数据库安全加固指导（一）

背景

在众多开源缓存技术中，redis无疑是目前功能最为强大，应用最多的缓存技术之一，参考2018年国外数据库技术权威网站DB-Engines关于key-value数据库流行度排名，Redis暂列第一位，但是原生Redis版本在安全方面非常薄弱，很多地方不满足安全要求，如果暴露在公网上，极易受到恶意×××，导致数据泄露和丢失。

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本文主要是在原生开源软件Redis3.0基础上，系统的在安全特性方面进行的增强,很多增强点涉及了开源代码的修改，后续章节阐述的Redis缓存数据库的安全规范, 理论上适用于所有应用Redis的产品。

本系列共连载三篇，分九个章节，本文从合法监听接口，未公开接口，访问通道控制三个章节阐述了Redis缓存数据库加固措施

1、合法监听接口

1.1 端口使用非默认端口

安全问题：Redis Server监听的端口默认为6379,容易被扫描×××。
解决方案：修改为非默认端口，并在端口矩阵中说明。

1.2 监听地址不允许包括*

安全问题：Redis支持监听0.0.0.0。
解决方案：因为如果有多网卡，应该将监听地址设置为只有数据库客户端需要连接的网卡地址。如果只允许本机访问，应该只监听127.0.0.1。

1.3 隐蔽的RedisCluster端口

安全问题：官方RedisCluster方案缺省会增加一个集群端口，且是在客户端端口偏移10000，这个问题非常隐蔽。
解决方案：在端口矩阵中对额外的这个集群端口有说明。修改源码,新增一个redis.conf偏移量配置项cluster-port-increment，缺省配置+1，这样可以做到端口范围可控，避免冲突。

2、未公开接口

2.1 账号管理(重要)

安全问题：Redis只有一个超户，权限过大。
解决方案：权限最小化原则，增加配置项，角色区分超户，普通用户和只读用户三种。

普通用户不能进行的操作有：

2.2 Redis-cli隐藏密码

安全问题：通过在redis-cli指定-a参数，密码会被ps出来，属于敏感信息。
解决方案：修改Redis源码,在main进入后，立即隐藏掉密码，避免被ps出来。(可参考开源MySQL代码)

2.3 Redis-cli工具使用说明

对于需在现网维护阶段使用的命令/参数、端口等接入方式（包括但不限于产品的生产、调测、维护用途），需通过产品资料等向客户或监管机构公开或受限公开。

2.4 禁止在脚本中通过sudo方式切换用户执行redis-cli

安全问题： redis-cli访问参数带密码敏感信息,会被ps出来,也容易被系统记录操作日志。
解决方案：改为通过API方式(Python可以使用redis-py)来安全访问,禁止通过sudo方式切换到dbuser账号使用redis-cli。
重现条件：可以通过iptables禁掉redis端口来模拟重现。

3、访问通道控制

3.1 预共享秘钥认证(重要)

安全问题：Redis原生认证存在重放×××:只是简单的交互一次auth xxx
解决方案：采用预共享秘钥(对称加密算法+随机数的双向认证)，同时在方案设计上做到最大限度兼容，让客户端改造成本最小，目前平台配套目前支持客户端有:Java，Python，C，Lua。

方案设计如下：
Redis认证协议变更,其中auth命令区分两种功能,通过首字母区分：

预共享秘钥认证时序图

说明：Redis为文本协议, 安全随机数长度固定为32字节的可显示字符串，连接2个随机数的分隔符为”@”。

主要认证流程：
1.客户端向服务端执行命令: authRAND_C
1)首字母<表示是认证第一阶段。(便于服务端从协议层区分)
2)RAND_C表示客户端生成安全随机数。

2.服务端产生响应错误回复1)获取RAND_C,并生成RAND_S
2)产生TokenBA=AES128(RAND_S@RAND_C)
br/>1)获取RAND_C,并生成RAND_S
2)产生TokenBA=AES128(RAND_S@RAND_C)
TokenBA
说明:错误描述为服务端生成的安全随机数。

3.客户端验证1)验证TokenBA是否合法
解密出RAND_S@RAND_C，看看RAND_C是否是自己生成的随机数
br/>1)验证TokenBA是否合法
解密出RAND_S@RAND_C，看看RAND_C是否是自己生成的随机数
3)调用认证接口: auth >TokenAB

4.服务端认证
1) 验证TokenAB是否合解密出RAND_C@RAND_S，看看RAND_S是否是自己生成的随机数
br/>解密出RAND_C@RAND_S，看看RAND_S是否是自己生成的随机数

3.2 认证时加上库名

安全问题：Redis没有库名,系统如果只通过用户名+密码，容易猜测和×××。
解决方案：通过认证时带上库名, 因为每个服务的库名都配置不同，增加×××复杂度, 认证格式以dbname@dbuser@pwd区分。

3.3 端口矩阵

安全问题：Redis也是一种数据库服务，一般一个进程占用一个端口，集群还会额外多占用一个端口。
解决方案：在端口矩阵写明系统申请的Redis端口范围。

3.4 客户端认证超时时间

安全问题：原生Redis没有限制客户端认证超时时间,存在慢×××。
解决方案：修改源码,限制在60秒内认证成功，否则服务器将主动断开连接。
说明: 控制完成客户端认证的时间上限。这可以防止无效客户端长时间占用连接通道。

3.5 支持SSL通信

安全问题：增加SSL通信可以提高数据传输的安全。
解决方案：
1．不改动官方源码,通过在客户端和服务端部署SSL Proxy，类似stunnel。
2．支持SSL可配置,涉及开源代码修改。
说明:因为Redis属于交互密集型,每秒处理几万次请求,支持SSL后性能会有比较大损失。

3.6 支持ACL控制

安全问题：目前Redis没有ACL控制。
解决方案：
1． 目前基于平台共享秘钥，其中秘钥是随机生成，每套系统不一样，间接也做到了IP范围控制。
2． 通过iptables控制进一步限制接入IP范围。
3． 如果要具体控制到用户+IP级别，类似Mysql认证。作者antirez已经意识到这个问题，有望在未来版本提供，链接如下：Multi users AUTH and ACLs for Redis

3.7 Jedis客户端相关

安全问题：官方推荐Java客户端Jedis集群最新版还不支持认证。
解决方案：增加认证参数，与服务端共享秘钥认证保持一致。
安全问题：Jedis认证接口密码为参数string。
解决方案：Jedis客户端认证新增一套char[]接口。

3.8 集群认证相关

1. RedisCluster多主多从,内部高度自制，因此Redis的认证masterauth需要加密保存到配置文件。
   2.配置集群关系时,基于Gossip协议，Cluster meet需要有认证保护。