8.0 新特性 - Caching SHA-2 Pluggable Authentication

前言

升级到 MySQL 8.0 后，可能会遇到如下报错，常发生在连接 MySQL 或配置复制关系的时候。

ERROR 2061 (HY000): Authentication plugin ‘caching_sha2_password’ reported error: Authentication requires secure connection.

网络上通常建议的解决方案是将 default_authentication_plugin 修改为 mysql_native_password 来解决。虽然可以规避报错，但是在 MySQL 8.1 版本 mysql_native_password 旧插件将被废弃，到时还是要直面 caching_sha2_password 插件。本篇文章将详细解读新的认证插件。

MySQL 8.1 发行说明：The mysql_native_password authentication plugin now is deprecated and subject to removal in a future version of MySQL. CREATE USER, ALTER USER, and SET PASSWORD operations now insert a deprecation warning into the server error log if an account attempts to authenticate using mysql_native_password as an authentication method.

1. mysql_native_password 介绍

mysql_native_password 是 MySQL 5.6 和 5.7 版本默认的认证插件，其优点是速度快支持 challenge-response 机制，无需在网路上发送实际的密码，并且不需要加密连接。
服务端使用 OpenSSL 库中的函数对输入的密码进行 SHA-1 哈希，生成 hash_stage1，再将生成的 hash_stage1 进行二次 SHA-1 哈希，生成 hash_stage2，然后再将 hash_stage2 转换为 16 进制。最后生成的字符串就是我们在 mysql.user 中看到的authentication_string 字段。

其加密过程使用 Python 实现的代码如下。

import hashlib


def compute_sha1_hash(data):
    sha1 = hashlib.sha1()
    sha1.update(data)
    return sha1.digest()


password = "abc123".encode('utf-8')
hash_stage1 = compute_sha1_hash(password)
hash_stage2 = compute_sha1_hash(hash_stage1)

print('*%s'%hash_stage2.hex().upper())

随着技术发展，mysql_native_password 被验证不再安全，原因如下：

• SHA-1 自身不再安全，这主要是指 SHA-1 存在碰撞漏洞，即两个不同的输入可以产生相同的哈希值。
• 因为相同的密码 authentication_string 的字段值是一样的，容易引起彩虹表攻击，密码可能会被破解。

2. caching_sha2_password 介绍

刚才介绍了 mysql_native_password 插件不再安全，容易被破解。从 MySQL 8.0.4 版本开始，默认用户认证插件由 mysql_native_password 更改为 caching_sha2_password 提供了更强的安全性。

caching_sha2_password 底层使用的加密算法（SHA-256）早在 sha256_password 这个认证插件（ MySQL 5.6 中引入的）中就使用了。虽然 sha256_password 足够安全，但是由于它要求使用安全连接或使用 RSA 密钥对进行密码交换的未加密连接，因此其身份验证的效率较低。caching_sha2_password 在 sha256_password 的基础上，新增了一个内存缓存，用于存储哈希密码，以加快认证速度。

caching_sha2_password 对密码安全性要求更高，要求用户认证过程中在网络传输的密码是加密的：

• 如果是 SSL 加密连接，则使用 SSL 证书和密钥对来完成 “对称加密密钥对（在TSL握手中生成）” 的交换，后续使用“对称加密密钥对” 加密密码和数据。
• 如果是非 SSL 加密连接，则在连接建立时客户端使用 MySQL Server 端的 RSA 公钥加密用户密码，Server 端使用 RSA 私钥解密验证密码的正确性，可以防止密码在网络传输时被窥探。

RSA 使用的公钥和私钥，默认存储在 datadir 目录下：

private_key.pem      RSA公钥
public_key.pem       RSA私钥

3. 常见问题

3.1 连接报错

如果使用 caching_sha2_password 认证方式，MySQL 会要求连接开启 SSL，或者使用 RSA 对密码进行加密，否则连接可能会报如下的错误：

mysql -u user3 -pabc123 -h127.0.0.1 --ssl-mode=DISABLED

ERROR 2061 (HY000): Authentication plugin ‘caching_sha2_password’ reported error: Authentication requires secure connection.

MySQL 客户端可以通过命令行参数 server-public-key-path 指定有效的 RSA Public Key 路径：

mysql -u user3 -pabc123 -h127.0.0.1 --ssl-mode=DISABLED --server-public-key-path=/data/mysql/data/public_key.pem

如果本地没有 RSA public key，可以在登录时从服务端下载 Public Key。相比上一个方法，这种方法不需要在客户端本地维护public key 文件，使用更加简单。但是在登录阶段，需要从服务端下载 public key，会增加第一次验证下载的耗时。

3.2 复制配置

配置复制关系时，如果复制用户也是使用 caching_sha2_password 插件，那么需要配置公钥。

CHANGE REPLICATION SOURCE TO SOURCE_PUBLIC_KEY_PATH = 'key_file_name'

或者配置该参数，自动获取公钥，无需额外配置。

CHANGE REPLICATION SOURCE TO  GET_SOURCE_PUBLIC_KEY = {0|1}

3.3 组复制配置

对于 MGR ，如果设置 group_replication_ssl_mode=DISABLED ，则也必须使用下面的变量来指定 RSA 公钥，否则报错：

• group_replication_recovery_get_public_key ：向服务端请求 RSA 公钥；
• group_replication_recovery_public_key_path ：指定本地 RSA 公钥文件。

两个参数，配置其中一个即可，考虑到拷贝 RSA 公钥到各节点麻烦，建议设置 group_replication_recovery_get_public_key=ON 。

后记

• https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/caching-sha2-pluggable-authentication.html
• https://dev.mysql.com/blog-archive/mysql-8-0-4-new-default-authentication-plugin-caching_sha2_password