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. Для использования этой возможности необходимо, чтобы и на сервере, и на клиенте был установлен OpenSSL, и поддержка SSL была разрешена в Postgres Pro при сборке (см. Главу 15).
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.
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.
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. Если закрытый ключ защищён паролем, сервер запросит пароль и не запустится, пока этот пароль не будет введён.
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. 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.
17.9.1. 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 параметр аутентификации clientcert=1 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 31.18.) Получив сертификат, сервер будет проверять, подписан ли этот сертификат одним из доверенным центром сертификации.
Промежуточные сертификаты, которые составляют цепочку с существующими корневыми сертификатами, можно также включить в файл root.crt, если вы не хотите хранить их на клиентах (предполагается, что корневой и промежуточный сертификаты были созданы с расширениями v3_ca). Если установлен параметр ssl_crl_file, также проверяются списки отзыва сертификатов (Certificate Revocation List, CRL). (Диаграммы, иллюстрирующие использование сертификатов SSL, можно найти на странице http://h41379.www4.hpe.com/doc/83final/ba554_90007/ch04s02.html.)
Параметр clientcert в файле конфигурации pg_hba.conf можно использовать с любым методом аутентификации, но только для строк hostssl. Когда clientcert не задан или равен 0, сервер, тем не менее, будет проверять представленный клиентом сертификат по своему списку доверенных ЦС (если он настроен), но позволит клиенту подключиться без сертификата.
Если вы используете клиентские сертификаты, вы можете также применить метод аутентификации cert, чтобы сертификаты обеспечивали не только защиту соединений, но и проверку подлинности пользователей. За подробностями обратитесь к Подразделу 19.3.9.
17.9.2. Файлы, используемые SSL-сервером
В Таблице 17.2 кратко описаны все файлы, имеющие отношение к настройке SSL на сервере. (Здесь приведены стандартные или типичные 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 ($PGDATA/root.crt) | сертификаты доверенных ЦС | позволяет проверить, что сертификат клиента подписан доверенным центром сертификации |
ssl_crl_file ($PGDATA/root.crl) | сертификаты, отозванные центрами сертификации | сертификат клиента должен отсутствовать в этом списке |
Файлы server.key, server.crt, root.crt и root.crl (или альтернативные файлы, заменяющие их) считываются только при запуске сервера; поэтому сервер необходимо перезапустить, чтобы изменения в них вступили в силу.
17.9.3. 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. This requires that OpenSSL is installed on both client and server systems and that support in Postgres Pro is enabled at build time (see Chapter 15).
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.
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.
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. 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.
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 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.
17.9.1. 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=1 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 31.18 for a description of how to set up certificates on the client.) The server will verify that the client's certificate is signed by one of the trusted certificate authorities.
Intermediate certificates that chain up to existing root certificates can also appear in the file root.crt 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 is set. (See http://h41379.www4.hpe.com/doc/83final/ba554_90007/ch04s02.html for diagrams showing SSL certificate usage.)
The clientcert option in pg_hba.conf is available for all authentication methods, but only for rows specified as hostssl. When clientcert is not specified or is set to 0, the server will still verify presented client certificates against its CA list, if one is configured, — but it will not insist that a client certificate be presented.
If you are setting up client certificates, you may wish to use the cert authentication method, so that the certificates control user authentication as well as providing connection security. See Section 19.3.9 for details.
17.9.2. 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 or typical 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 ($PGDATA/root.crt) | trusted certificate authorities | checks that client certificate is signed by a trusted certificate authority |
ssl_crl_file ($PGDATA/root.crl) | certificates revoked by certificate authorities | client certificate must not be on this list |
The files server.key, server.crt, root.crt, and root.crl (or their configured alternative names) are only examined during server start; so you must restart the server for changes in them to take effect.
17.9.3. 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.
