0 代码改造实现应用运行时数据库密码无损轮转

2025-06-18 291

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简介： 本文探讨了敏感数据的安全风险及降低账密泄漏风险的策略。国家颁布的《网络安全二级等保2.0标准》强调了企业数据安全的重要性。文章介绍了Nacos作为配置中心在提升数据库访问安全性方面的应用，并结合阿里云KMS、Druid连接池和Spring Cloud Alibaba社区推出的数据源动态轮转方案。该方案实现了加密配置统一托管、帐密全托管、双层权限管控等功能，将帐密切换时间从数小时优化到一秒，显著提升了安全性和效率。未来，MSE Nacos和KMS将扩展至更多组件如NoSQL、MQ等，提供一站式安全服务，助力AI时代的应用安全。

一、敏感数据的安全风险

在应用程序中，访问数据库几乎是必须的，是实现业务功能的基础普遍场景，应用程序访问数据库，需要设置数据库的地址，端口，账号及密码。密码的安全性非常重要，业界密码泄漏导致资损的事件时有发生，根据相关统计，单次泄漏事件的发生平均导致 488 万美元（约合人民币 3542 万元），每条泄漏的数据记录平均导致 169 美元（约合人民币 1226 元），除了直观的资金损失外，对企业的形象和舆论也会造成不良影响。

| 数据参考《IBM发布的第19期年度数据泄露成本研究报告》

国家在 2019 年颁布了《国家安全二级等保等保2.0标准（GB/T 22239-2019）》，明确了对于不同类型的企业所需要实现的安全防护等级，特别是涉及银行，金融类的企业 IT 系统中存储的业务数据涉及大量的个人敏感数据，这些数据泄漏往往直接造成经济损失，高级别的合规性要求，深刻影响着企业运营和社会稳定。

二、如何降低账密泄漏风险

Nacos 是国内被广泛使用的 IT 系统应用的配置中心，对于线上的 IT 系统应用，我们可以从多个方面来提升应用访问数据库帐密的安全性，比如增加密码的强度，帐密统一管理，设置访问权限，帐密传输加密等等，可以参考《Nacos安全零信任》以及《Spring Cloud+Nacos+KMS 动态配置最佳实践》

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Nacos 可以统一托管应用程序中的配置参数，并且从访问控制，传输安全，存储安全三个方面的措施有效降低帐密泄漏的风险，但是没有解决以下两个方面的问题：

帐密人工维护：运维人员需要将账密手动设置在 nacos 加密配置中，过程中人为的参与带来了泄漏的隐患。
运行期轮转成本高：当帐密泄漏时替换的成本较大，需要创建新帐密，并且在应用程序中重启替换，时间和人力消耗巨大，具体的修复时间和应用集群规模相关，通常需要数小时才能完成，当集群规模达到 100+ 时，修复时间更长，另外大批量的应用重启可能会带来稳定性风险。

三、不重启应用实现密码无损轮转

在应用侧访问数据库通常会结合各类应用侧数据库连接池框架，比如 HikariCP，Apache Druid，C3P0 等，除了连接数据库的地址及帐密之外，还可以设置应用侧连接池大小，超时时间等参数，以实现业务系统可用性和性能的最大化。

为了解决上一节中提到的两个问题，MSE Nacos 联合阿里云密钥管理服务 KMS，开源数据库连接池框架 Druid 以及开源 Spring Cloud Alibaba 社区推出了面向应用侧的数据源运行期动态轮转方案。

可以根据上图中的数字代表的步骤顺序了解整体的工作流程。

其中各个组件的职责如下：

1. MSE Nacos-动态配置中心

a. 提供应用侧数据源配置的统一管理平台

b. 整合 KMS 实现帐密->应用侧配置的转化

c. 提供数据源配置的运行期推送的基础能力

2. Spring Cloud Alibaba-开源应用侧框架

a. 整合 nacos-client 和 druid 组件协作，屏蔽接入复杂性

b. 配置化接入数据源 druid 以及配置变更时触发 druid 数据源运行时轮转

3. Apache Druid-开源应用侧数据库连接池

a. 应用程序内数据库连接池统一管理，支持运行时连接池大小，超时等参数调整

b. 运行时动态刷新，实现旧帐密连接->新帐密连接的优雅刷新，保证业务无损。

c. 运行期异常保护，比如错误帐密，错误地址的预检，保证存量连接稳定。

4. KMS-阿里云密钥管理服务

a. 提供数据源底层加密配置的加密和解密服务

b. 提供云上数据库的账号密码托管和定时轮转功能

c. 帐密泄漏时可进行帐密立即轮转，实现一键快速止损

以上方案实现了：

加密配置统一托管：应用程序侧访问数据库的配置统一加密存储在 Nacos 中。
帐密全托管：KMS 实现了对数据库实例账号密码的全托管。
双层权限管控：应用程序侧对加密配置的查询及加密进行双层权限认证。
帐密秘文存储及传输：在全链路中明文只存在于应用内存中，存储和传输中均为加密配置。
运行时无损轮转：当数据库帐密变更时，应用侧实时感知并且连接优雅切换。

当帐密泄露后，线上应用帐密的切换时间由之前的数小时优化到只需一秒！相比之前重启替换小时级别，大大提升安全性和效率。

动态数据源接入方案无代码侵入性，全程 0 代码改造，详细接入步骤请参照官方文档：《MSE Nacos数据源管理》

https://help.aliyun.com/zh/mse/user-guide/data-source-management

除了支持运行期更新账密功能外，同时也支持数据库连接池大小，超时参数，数据库地址及数据库名的动态更新。可以实现运行期调整连接池性能以及切库等高阶功能。

四、Nacos+KMS+X 数据源类通用解决方案

MSE Nacos + KMS +Druid 的方案实现了数据库帐密的运行期动态轮转，未来 MSE Nacos 和 KMS 会对接更多的数据源类的组件，比如 NoSql (Redis/Tair)，MQ(RocketMQ,Kafka)，ScheduleX，OSS 等，以下是将数据库 druid 泛化为通用组件X的架构图，除了进行帐密的托管及动态轮转之外，面向应用侧会进行组件初始化及轮转的逻辑封装，实现 0 代码改造、配置化接入，降低应用侧的复杂性。

Nacos作为国内被广泛使用的配置中心，已经成为应用侧的基础设施产品，近年来安全问题被更多关注，这是中国国内软件行业逐渐迈向成熟的体现，也是必经之路，Nacos 提供配置加密存储-运行时轮转的核心安全能力，将在应用安全领域承担更多职责。当前正在加速迈向 AI 时代，AI 领域的安全问题也同样重要，比如 Agent 访问大模型 LLM，MCP Server 的配置也同样面临传统微服务应用中类似的安全性和易用性问题，Nacos 会全面拥抱 AI 时代，面向应用侧提供一站式安全-易用-稳定的服务，配置，AI Registry 平台。