17.9. Защита соединений TCP/IP с применением SSL
В Postgres Pro встроена поддержка SSL для шифрования трафика между клиентом и сервером, что повышает уровень безопасности системы.
17.9.1. Базовая настройка
Когда в установленном сервере Postgres Pro разрешена поддержка SSL, его можно запустить с включённым механизмом SSL, задав в postgresql.conf для параметра ssl значение on. Запущенный сервер будет принимать как обычные, так и SSL-подключения в одном порту TCP и будет согласовывать использование SSL с каждым клиентом. По умолчанию клиент выбирает режим подключения сам; как настроить сервер, чтобы он требовал использования только SSL для всех или некоторых подключений, вы можете узнать в Разделе 19.1.
Чтобы сервер мог работать в режиме SSL, ему необходимы файлы с сертификатом сервера и закрытым ключом. По умолчанию это должны быть файлы server.crt и server.key, соответственно, расположенные в каталоге данных, но можно использовать и другие имена и местоположения файлов, задав их в конфигурационных параметрах ssl_cert_file и ssl_key_file.
В Unix-подобных системах к файлу server.key должен быть запрещён любой доступ группы и всех остальных; чтобы установить такое ограничение, выполните chmod 0600 server.key. Возможен и другой вариант, когда этим файлом владеет root, а группа имеет доступ на чтение (то есть, маска разрешений 0640). Данный вариант предназначен для систем, в которых файлами сертификатов и ключей управляет сама операционная система. В этом случае пользователь, запускающий сервер Postgres Pro, должен быть членом группы, имеющей доступ к указанным файлам сертификата и ключа.
Если к каталогу данных разрешён доступ группы, файлы сертификатов должны размещаться вне этого каталога для удовлетворения озвученных выше требований безопасности. Вообще говоря, доступ группы разрешается для того, чтобы непривилегированный пользователь мог производить резервное копирование базы данных, и в этом случае средство резервного копирования не сможет прочитать файлы сертификатов, что скорее всего приведёт к ошибке.
Если закрытый ключ защищён паролем, сервер спросит этот пароль и не будет запускаться, пока он не будет введён. По умолчанию использование такого пароля лишает возможности изменять конфигурацию SSL без перезагрузки сервера, однако параметр ssl_passphrase_command_supports_reload при некоторых условиях позволяет делать это. Более того, закрытые ключи, защищённые паролем, не годятся для использования в Windows.
Первым сертификатом в server.crt должен быть сертификат сервера, так как он должен соответствовать закрытому ключу сервера. В этот файл также могут быть добавлены сертификаты «промежуточных» центров сертификации. Это избавляет от необходимости хранить все промежуточные сертификаты на клиентах, при условии, что корневой и промежуточные сертификаты были созданы с расширениями v3_ca. (При этом в основных ограничениях сертификата устанавливается свойство CA, равное true.) Это также упрощает управление промежуточными сертификатами с истекающим сроком.
Добавлять корневой сертификат в server.crt нет необходимости. Вместо этого клиенты должны иметь этот сертификат в цепочке сертификатов сервера.
17.9.2. Конфигурация OpenSSL
Postgres Pro читает системный файл конфигурации OpenSSL. По умолчанию этот файл называется openssl.cnf и находится в каталоге, который сообщает команда openssl version -d. Если требуется указать другое расположение файла конфигурации, его можно задать в переменной окружения OPENSSL_CONF.
OpenSSL предоставляет широкий выбор шифров и алгоритмов аутентификации разной защищённости. Хотя список шифров может быть задан непосредственно в файле конфигурации OpenSSL, можно задать отдельные шифры именно для сервера баз данных, указав их в параметре ssl_ciphers в postgresql.conf.
Примечание
Накладные расходы, связанные с шифрованием, в принципе можно исключить, ограничившись только проверкой подлинности, то есть применяя шифр NULL-SHA или NULL-MD5. Однако в этом случае посредник сможет пропускать через себя и читать весь трафик между клиентом и сервером. Кроме того, шифрование привносит минимальную дополнительную нагрузку по сравнению с проверкой подлинности. По этим причинам использовать шифры NULL не рекомендуется.
17.9.3. Использование клиентских сертификатов
Чтобы клиенты должны были предоставлять серверу доверенные сертификаты, поместите сертификаты корневых центров сертификации (ЦС), которым вы доверяете, в файл в каталоге данных, укажите в параметре ssl_ca_file в postgresql.conf имя этого файла и добавьте вариант аутентификации clientcert=verify-ca или clientcert=verify-full в соответствующие строки hostssl в pg_hba.conf. В результате от клиента в процессе установления SSL-подключения будет затребован сертификат. (Как настроить сертификаты на стороне клиента, описывается в Разделе 33.19.)
Для записи hostssl с указанием clientcert=verify-ca сервер будет проверять, подписан ли сертификат клиента доверенным для него центром сертификации. Для указания clientcert=verify-full сервер не только проверяет сертификат по цепочке доверия, но и сверяет имя пользователя или имя, сопоставленное ему, с общим именем (cn, Common Name), указанным в представленном сертификате. Заметьте, что цепочка доверия для сертификата при использовании метода аутентификации cert проверяется всегда (см. Раздел 19.12).
Промежуточные сертификаты, которые составляют цепочку с существующими корневыми сертификатами, можно также включить в файл ssl_ca_file, если вы не хотите хранить их на стороне клиента (предполагается, что корневой и промежуточный сертификаты были созданы с расширениями v3_ca). Если установлен параметр ssl_crl_file или ssl_crl_dir, также проверяются списки отзыва сертификатов (Certificate Revocation List, CRL).
Параметр аутентификации clientcert можно использовать с любым методом проверки подлинности, но только в строках pg_hba.conf типа hostssl. Когда clientcert не задан, сервер проверяет клиентский сертификат по своему списку ЦС, только если сертификат предоставлен и этот список определён.
Есть два способа потребовать от пользователей предоставления сертификата при подключении.
Первый вариант заключается в использовании метода аутентификации cert в записях hostssl в pg_hba.conf. При этом сертификат будет использоваться и для проверки подлинности, и для защиты SSL-подключения. За подробностями обратитесь к Разделу 19.12. (Задавать явно какие-либо значения для параметра clientcert при использовании метода аутентификации cert не требуется.) В этом случае в качестве имени пользователя или сопоставляемого имени используется имя из поля cn (Common Name, Общее имя) сертификата.
Второй вариант сочетает использование произвольного метода аутентификации в записях hostssl с проверкой клиентских сертификатов, которая выполняется при значении параметра clientcert, равном verify-ca или verify-full. Первое значение включает только проверку достоверности сертификата, а последнее также сверяет имя пользователя или применяемое сопоставление с общим именем cn (Common Name), указанным в сертификате.
17.9.4. Файлы, используемые SSL-сервером
В Таблице 17.2 кратко описаны все файлы, имеющие отношение к настройке SSL на сервере. (Здесь приведены стандартные имена файлов. В конкретной системе они могут быть другими.)
Таблица 17.2. Файлы, используемые SSL-сервером
| Файл | Содержимое | Назначение |
|---|---|---|
ssl_cert_file ($PGDATA/server.crt) | сертификат сервера | отправляется клиенту для идентификации сервера |
ssl_key_file ($PGDATA/server.key) | закрытый ключ сервера | подтверждает, что сертификат сервера был передан его владельцем; не гарантирует, что его владельцу можно доверять |
| ssl_ca_file | сертификаты доверенных ЦС | позволяет проверить, что сертификат клиента подписан доверенным центром сертификации |
| ssl_crl_file | сертификаты, отозванные центрами сертификации | сертификат клиента должен отсутствовать в этом списке |
Сервер читает эти файлы при запуске или при перезагрузке конфигурации. В системах Windows они также считываются заново, когда для нового клиентского подключения запускается новый обслуживающий процесс.
Если в этих файлах при запуске сервера обнаружится ошибка, сервер откажется запускаться. Но если ошибка обнаруживается при перезагрузке конфигурации, эти файлы игнорируются и продолжает использоваться старая конфигурация SSL. В системах Windows, если в одном из этих файлов обнаруживается ошибка при запуске обслуживающего процесса, этот процесс не сможет устанавливать SSL-соединения. Во всех таких случаях в журнал событий сервера выводится сообщение об ошибке.
17.9.5. Создание сертификатов
Чтобы создать простой самоподписанный сертификат для сервера, действующий 365 дней, выполните следующую команду OpenSSL, заменив dbhost.yourdomain.com именем компьютера, где размещён сервер:
openssl req -new -x509 -days 365 -nodes -text -out server.crt \
-keyout server.key -subj "/CN=dbhost.yourdomain.com"Затем выполните:
chmod og-rwx server.key
так как сервер не примет этот файл, если разрешения будут более либеральными, чем показанные. За дополнительными сведениями относительно создания закрытого ключа и сертификата сервера обратитесь к документации OpenSSL.
Хотя самоподписанный сертификат может успешно применяться при тестировании, в производственной среде следует использовать сертификат, подписанный центром сертификации (ЦС) (обычно это корневой ЦС предприятия).
Чтобы создать сертификат сервера, подлинность которого смогут проверять клиенты, сначала создайте запрос на получение сертификата (CSR) и файлы открытого/закрытого ключа:
openssl req -new -nodes -text -out root.csr \
-keyout root.key -subj "/CN=root.yourdomain.com"
chmod og-rwx root.keyЗатем подпишите запрос ключом, чтобы создать корневой центр сертификации (с файлом конфигурации OpenSSL, помещённым в Linux в расположение по умолчанию):
openssl x509 -req -in root.csr -text -days 3650 \ -extfile /etc/ssl/openssl.cnf -extensions v3_ca \ -signkey root.key -out root.crt
Наконец, создайте сертификат сервера, подписанный новым корневым центром сертификации:
openssl req -new -nodes -text -out server.csr \
-keyout server.key -subj "/CN=dbhost.yourdomain.com"
chmod og-rwx server.key
openssl x509 -req -in server.csr -text -days 365 \
-CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial \
-out server.crtserver.crt и server.key должны быть сохранены на сервере, а root.crt — на клиенте, чтобы клиент мог убедиться в том, что конечный сертификат сервера подписан центром сертификации, которому он доверяет. Файл root.key следует хранить в изолированном месте для создания сертификатов в будущем.
Также возможно создать цепочку доверия, включающую промежуточные сертификаты:
# корневой сертификат openssl req -new -nodes -text -out root.csr \ -keyout root.key -subj "/CN=root.yourdomain.com" chmod og-rwx root.key openssl x509 -req -in root.csr -text -days 3650 \ -extfile /etc/ssl/openssl.cnf -extensions v3_ca \ -signkey root.key -out root.crt # промежуточный openssl req -new -nodes -text -out intermediate.csr \ -keyout intermediate.key -subj "/CN=intermediate.yourdomain.com" chmod og-rwx intermediate.key openssl x509 -req -in intermediate.csr -text -days 1825 \ -extfile /etc/ssl/openssl.cnf -extensions v3_ca \ -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial \ -out intermediate.crt # конечный openssl req -new -nodes -text -out server.csr \ -keyout server.key -subj "/CN=dbhost.yourdomain.com" chmod og-rwx server.key openssl x509 -req -in server.csr -text -days 365 \ -CA intermediate.crt -CAkey intermediate.key -CAcreateserial \ -out server.crt
server.crt и intermediate.crt следует сложить вместе в пакет сертификатов и сохранить на сервере. Также на сервере следует сохранить server.key. Файл root.crt нужно сохранить на клиенте, чтобы клиент мог убедиться в том, что конечный сертификат сервера был подписан по цепочке сертификатов, связанных с корневым сертификатом, которому он доверяет. Файлы root.key и intermediate.key следует хранить в изолированном месте для создания сертификатов в будущем.
17.9. Secure TCP/IP Connections with SSL
Postgres Pro has native support for using SSL connections to encrypt client/server communications for increased security.
17.9.1. Basic Setup
With SSL support compiled in, the Postgres Pro server can be started with SSL enabled by setting the parameter ssl to on in postgresql.conf. The server will listen for both normal and SSL connections on the same TCP port, and will negotiate with any connecting client on whether to use SSL. By default, this is at the client's option; see Section 19.1 about how to set up the server to require use of SSL for some or all connections.
To start in SSL mode, files containing the server certificate and private key must exist. By default, these files are expected to be named server.crt and server.key, respectively, in the server's data directory, but other names and locations can be specified using the configuration parameters ssl_cert_file and ssl_key_file.
On Unix systems, the permissions on server.key must disallow any access to world or group; achieve this by the command chmod 0600 server.key. Alternatively, the file can be owned by root and have group read access (that is, 0640 permissions). That setup is intended for installations where certificate and key files are managed by the operating system. The user under which the Postgres Pro server runs should then be made a member of the group that has access to those certificate and key files.
If the data directory allows group read access then certificate files may need to be located outside of the data directory in order to conform to the security requirements outlined above. Generally, group access is enabled to allow an unprivileged user to backup the database, and in that case the backup software will not be able to read the certificate files and will likely error.
If the private key is protected with a passphrase, the server will prompt for the passphrase and will not start until it has been entered. Using a passphrase by default disables the ability to change the server's SSL configuration without a server restart, but see ssl_passphrase_command_supports_reload. Furthermore, passphrase-protected private keys cannot be used at all on Windows.
The first certificate in server.crt must be the server's certificate because it must match the server's private key. The certificates of “intermediate” certificate authorities can also be appended to the file. Doing this avoids the necessity of storing intermediate certificates on clients, assuming the root and intermediate certificates were created with v3_ca extensions. (This sets the certificate's basic constraint of CA to true.) This allows easier expiration of intermediate certificates.
It is not necessary to add the root certificate to server.crt. Instead, clients must have the root certificate of the server's certificate chain.
17.9.2. OpenSSL Configuration
Postgres Pro reads the system-wide OpenSSL configuration file. By default, this file is named openssl.cnf and is located in the directory reported by openssl version -d. This default can be overridden by setting environment variable OPENSSL_CONF to the name of the desired configuration file.
OpenSSL supports a wide range of ciphers and authentication algorithms, of varying strength. While a list of ciphers can be specified in the OpenSSL configuration file, you can specify ciphers specifically for use by the database server by modifying ssl_ciphers in postgresql.conf.
Note
It is possible to have authentication without encryption overhead by using NULL-SHA or NULL-MD5 ciphers. However, a man-in-the-middle could read and pass communications between client and server. Also, encryption overhead is minimal compared to the overhead of authentication. For these reasons NULL ciphers are not recommended.
17.9.3. Using Client Certificates
To require the client to supply a trusted certificate, place certificates of the root certificate authorities (CAs) you trust in a file in the data directory, set the parameter ssl_ca_file in postgresql.conf to the new file name, and add the authentication option clientcert=verify-ca or clientcert=verify-full to the appropriate hostssl line(s) in pg_hba.conf. A certificate will then be requested from the client during SSL connection startup. (See Section 33.19 for a description of how to set up certificates on the client.)
For a hostssl entry with clientcert=verify-ca, the server will verify that the client's certificate is signed by one of the trusted certificate authorities. If clientcert=verify-full is specified, the server will not only verify the certificate chain, but it will also check whether the username or its mapping matches the cn (Common Name) of the provided certificate. Note that certificate chain validation is always ensured when the cert authentication method is used (see Section 19.12).
Intermediate certificates that chain up to existing root certificates can also appear in the ssl_ca_file file if you wish to avoid storing them on clients (assuming the root and intermediate certificates were created with v3_ca extensions). Certificate Revocation List (CRL) entries are also checked if the parameter ssl_crl_file or ssl_crl_dir is set.
The clientcert authentication option is available for all authentication methods, but only in pg_hba.conf lines specified as hostssl. When clientcert is not specified, the server verifies the client certificate against its CA file only if a client certificate is presented and the CA is configured.
There are two approaches to enforce that users provide a certificate during login.
The first approach makes use of the cert authentication method for hostssl entries in pg_hba.conf, such that the certificate itself is used for authentication while also providing ssl connection security. See Section 19.12 for details. (It is not necessary to specify any clientcert options explicitly when using the cert authentication method.) In this case, the cn (Common Name) provided in the certificate is checked against the user name or an applicable mapping.
The second approach combines any authentication method for hostssl entries with the verification of client certificates by setting the clientcert authentication option to verify-ca or verify-full. The former option only enforces that the certificate is valid, while the latter also ensures that the cn (Common Name) in the certificate matches the user name or an applicable mapping.
17.9.4. SSL Server File Usage
Table 17.2 summarizes the files that are relevant to the SSL setup on the server. (The shown file names are default names. The locally configured names could be different.)
Table 17.2. SSL Server File Usage
| File | Contents | Effect |
|---|---|---|
ssl_cert_file ($PGDATA/server.crt) | server certificate | sent to client to indicate server's identity |
ssl_key_file ($PGDATA/server.key) | server private key | proves server certificate was sent by the owner; does not indicate certificate owner is trustworthy |
| ssl_ca_file | trusted certificate authorities | checks that client certificate is signed by a trusted certificate authority |
| ssl_crl_file | certificates revoked by certificate authorities | client certificate must not be on this list |
The server reads these files at server start and whenever the server configuration is reloaded. On Windows systems, they are also re-read whenever a new backend process is spawned for a new client connection.
If an error in these files is detected at server start, the server will refuse to start. But if an error is detected during a configuration reload, the files are ignored and the old SSL configuration continues to be used. On Windows systems, if an error in these files is detected at backend start, that backend will be unable to establish an SSL connection. In all these cases, the error condition is reported in the server log.
17.9.5. Creating Certificates
To create a simple self-signed certificate for the server, valid for 365 days, use the following OpenSSL command, replacing dbhost.yourdomain.com with the server's host name:
openssl req -new -x509 -days 365 -nodes -text -out server.crt \
-keyout server.key -subj "/CN=dbhost.yourdomain.com"
Then do:
chmod og-rwx server.key
because the server will reject the file if its permissions are more liberal than this. For more details on how to create your server private key and certificate, refer to the OpenSSL documentation.
While a self-signed certificate can be used for testing, a certificate signed by a certificate authority (CA) (usually an enterprise-wide root CA) should be used in production.
To create a server certificate whose identity can be validated by clients, first create a certificate signing request (CSR) and a public/private key file:
openssl req -new -nodes -text -out root.csr \
-keyout root.key -subj "/CN=root.yourdomain.com"
chmod og-rwx root.key
Then, sign the request with the key to create a root certificate authority (using the default OpenSSL configuration file location on Linux):
openssl x509 -req -in root.csr -text -days 3650 \ -extfile /etc/ssl/openssl.cnf -extensions v3_ca \ -signkey root.key -out root.crt
Finally, create a server certificate signed by the new root certificate authority:
openssl req -new -nodes -text -out server.csr \
-keyout server.key -subj "/CN=dbhost.yourdomain.com"
chmod og-rwx server.key
openssl x509 -req -in server.csr -text -days 365 \
-CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial \
-out server.crt
server.crt and server.key should be stored on the server, and root.crt should be stored on the client so the client can verify that the server's leaf certificate was signed by its trusted root certificate. root.key should be stored offline for use in creating future certificates.
It is also possible to create a chain of trust that includes intermediate certificates:
# root openssl req -new -nodes -text -out root.csr \ -keyout root.key -subj "/CN=root.yourdomain.com" chmod og-rwx root.key openssl x509 -req -in root.csr -text -days 3650 \ -extfile /etc/ssl/openssl.cnf -extensions v3_ca \ -signkey root.key -out root.crt # intermediate openssl req -new -nodes -text -out intermediate.csr \ -keyout intermediate.key -subj "/CN=intermediate.yourdomain.com" chmod og-rwx intermediate.key openssl x509 -req -in intermediate.csr -text -days 1825 \ -extfile /etc/ssl/openssl.cnf -extensions v3_ca \ -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial \ -out intermediate.crt # leaf openssl req -new -nodes -text -out server.csr \ -keyout server.key -subj "/CN=dbhost.yourdomain.com" chmod og-rwx server.key openssl x509 -req -in server.csr -text -days 365 \ -CA intermediate.crt -CAkey intermediate.key -CAcreateserial \ -out server.crt
server.crt and intermediate.crt should be concatenated into a certificate file bundle and stored on the server. server.key should also be stored on the server. root.crt should be stored on the client so the client can verify that the server's leaf certificate was signed by a chain of certificates linked to its trusted root certificate. root.key and intermediate.key should be stored offline for use in creating future certificates.