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在 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 中使用 TLS 和 SSL 保護連線 - 彈性伺服器

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適用範圍：適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 - 彈性伺服器

適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器會強制使用傳輸層安全性將用戶端應用程式連線到 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器。 TLS 是業界標準的通訊協定，可確保資料庫伺服器與用戶端應用程式之間的加密網路連線。 TLS 是安全套接字層 （SSL） 的更新通訊協定。

什麼是 TLS？

由 Netscape Communications Corp's 製造的 TLS。 安全套接字層會顯示並定期取代它，不過 SSL 或 SSL/TLS 一詞有時仍可互換使用。TLS 是由兩個層所組成： TLS 記錄顯示 和 TLS 交握顯示。 記錄顯示提供關聯安全性，而交握顯示可讓伺服器和客戶互相確認，並在交易任何資訊之前協調加密評估和密碼編譯密鑰。

顯示一般 TLS 1.2 交握順序的圖表。

上圖顯示典型的 TLS 1.2 交握順序，包含下列各項：

  1. 用戶端一開始會傳送名為 ClientHello 的訊息，基本上表示願意透過 TLS 1.2 與一組加密套件用戶端支持通訊
  2. 伺服器會接收該訊息，並使用 ServerHello 同意使用特定加密套件透過TLS 1.2與客戶端通訊
  3. 以及伺服器傳送其金鑰共用。 此金鑰共用的詳細資料會根據選取的加密套件而變更。 要注意的重要詳細數據是，客戶端和伺服器必須同意密碼編譯密鑰，他們需要接收彼此的部分，或共用。
  4. 伺服器會傳送憑證（由 CA 簽署）和 ClientHello 和 ServerHello 部分的簽章，包括密鑰共用，讓用戶端知道這些憑證是真實的。
  5. 用戶端成功收到上述數據之後，然後產生自己的密鑰共用、將其與伺服器密鑰共用混合，進而產生會話的加密密鑰。
  6. 最後的步驟是，用戶端會傳送伺服器其密鑰共用、啟用加密並傳送 已完成 的訊息（這是到目前為止所發生之事的文字記錄哈希）。 伺服器執行相同的動作：它會混合密鑰共用以取得金鑰，並傳送自己的已完成訊息。
  7. 此時，應用程式數據可以在連線上加密。

憑證鏈結

憑證鏈結是一份已排序的憑證清單，其中包含SSL/TLS 憑證和證書頒發機構單位（CA）憑證，可讓接收者確認發件人和所有 CA 都值得信任。 鏈結或路徑會以 SSL/TLS 憑證開頭，而鏈結中的每個憑證都會由鏈結中下一個憑證所識別的實體簽署。 鏈結會以 根 CA 憑證終止。 跟 證書 CA 憑證 一律由證書頒發機構單位 （CA） 本身簽署。 鏈結中所有憑證的簽章必須驗證至根 CA 憑證。 鏈結中 SSL/TLS 憑證與根 CA 憑證之間的任何憑證稱為中繼憑證。

TLS 版本

全球有數個政府實體維護 TLS 的網路安全性指導方針，包括衛生與人類服務部（HHS）或國家標準技術研究所（NIST）在 美國。 TLS 所提供的安全性層級受到 TLS 通訊協定版本和支援的加密套件影響最大。 加密套件是一組演算法，包括加密、密鑰交換演算法和哈希演算法，可用來建立安全的 TLS 連線。 大部分的 TLS 用戶端和伺服器都支援多個替代方案，因此在建立安全連線以選取通用 TLS 版本和加密套件時必須交涉。

適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 支援 TLS 1.2 版和更新版本。 在 RFC 8996 中，因特網工程工作組（IETF）明確指出不得使用 TLS 1.0 和 TLS 1.1。 這兩種通訊協定已於 2019 年底淘汰。

默認會拒絕所有使用舊版 TLS 通訊協定的連入連線，例如 TLS 1.0 和 TLS 1.1。

注意

SSL 和 TLS 憑證會證明您的連線受到最先進的加密通訊協議保護。 藉由加密連線在網路，您可以防止在傳輸時未經授權存取您的數據。 這就是為什麼我們強烈建議使用最新版本的 TLS 來加密與 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器的連線。
雖然不建議這麼做，但如有需要，您可以選擇將require_secure_transport伺服器參數更新為 OFF，以停用 TLS\SSL 以連線到 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器。 您也可以設定ssl_min_protocol_version和ssl_max_protocol_version伺服器參數來設定 TLS 版本。

憑證驗證是使用 SSL 用戶端憑證進行驗證。 在此案例中，PostgreSQL 伺服器會比較所顯示用戶端憑證的 CN（一般名稱）屬性與所要求的資料庫使用者。 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器目前不支援SSL憑證式驗證。

注意

適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 - 彈性伺服器目前不支援自定義 SSL\TLS 憑證。

若要判斷您目前的 TLS\SSL 連線狀態，您可以載入 sslinfo 擴充 功能，然後呼叫 函 ssl_is_used() 式來判斷是否使用 SSL。 如果連接使用 SSL，則函式會傳回 t，否則會傳回 f。 您也可以使用下列查詢，收集 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器實例 SSL 使用量的所有資訊：

SELECT datname as "Database name", usename as "User name", ssl, client_addr, application_name, backend_type
   FROM pg_stat_ssl
   JOIN pg_stat_activity
   ON pg_stat_ssl.pid = pg_stat_activity.pid
   ORDER BY ssl;

若要進行測試，您也可以直接使用 openssl 命令，例如：

openssl s_client -connect localhost:5432 -starttls postgres

此命令會列印許多低階通訊協議資訊，包括 TLS 版本、加密等等。 您必須使用 -starttls postgres 選項，否則此命令會報告未使用 SSL。 使用此命令至少需要 OpenSSL 1.1.1。

注意

若要強制執行最新、最安全的 TLS 版本，以便從用戶端連線到 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器，ssl_min_protocol_version設定為 1.3。 這需要連線到您 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器實例的用戶端，才能使用此版本的通訊協定安全地通訊。 不過，較舊的用戶端不支援此版本，因此可能無法與伺服器通訊。

在客戶端上設定 SSL

根據預設，PostgreSQL 不會執行伺服器證書的任何驗證。 這表示可以詐騙伺服器身分識別（例如修改 DNS 記錄或接管伺服器 IP 位址），而不需要用戶端知道。 所有 SSL 選項都會以加密和金鑰交換的形式帶來額外負荷，因此必須在效能和安全性之間做出取捨。 若要防止詐騙，必須使用用戶端上的SSL憑證驗證。 設定 SSL 的用戶端有許多連線參數。 我們很少有重要事項：

  1. ssl。 使用 SSL 連線。 此屬性不需要與其相關聯的值。 它的存在只會指定 SSL 連線。 不過，為了與未來的版本相容，建議使用 「true」 值。 在此模式中，建立 SSL 連線時，用戶端驅動程式會驗證伺服器的身分識別，以防止「中間人」攻擊。 它會藉由檢查伺服器證書是否由信任的授權單位簽署，而您要連線的主機與憑證中的主機名相同，即可執行此動作。
  2. sslmode。 如果您需要加密，而且如果無法加密連線，則請設定 sslmode=require。 這可確保伺服器已設定為接受此主機/IP 位址的SSL連線，而且伺服器可辨識客戶端憑證。 換句話說，如果伺服器不接受SSL連線，或無法辨識客戶端憑證，連線將會失敗。 下表列出此設定的值：
SSL 模式 說明
disable 未使用加密
允許 如果 f 伺服器設定需要\強制加密，則會使用加密
喜歡 如果伺服器設定允許加密，則會使用加密
需要 使用加密。 這可確保伺服器已設定為接受此主機 IP 位址的 SSL 連線，而且伺服器可辨識客戶端憑證。
verify-ca 使用加密。 此外，針對用戶端上儲存的憑證驗證伺服器證書簽章
verify-full 使用加密。 此外，針對用戶端上儲存的憑證驗證伺服器證書簽章和主機名

使用的預設 sslmode 模式在 libpq 型用戶端 （例如 psql） 和 JDBC 之間不同。 以 libpq 為基礎的用戶端預設為 偏好，而 JDBC 用戶端預設為 驗證完整。

  1. sslcert、 sslkey 和 sslrootcert。 這些參數可以覆寫用戶端憑證的預設位置、PKCS-8 用戶端密鑰和跟證書。 這些默認分別為 /defaultdir/postgresql.crt、/defaultdir/postgresql.pk8 和 /defaultdir/root.crt，其中 defaultdir 為 ${user.home}/.postgresql/ 的 *nix 系統和 windows 上的 %appdata%/postgresql/ 。

證書頒發機構單位（CA） 是負責頒發證書的機構。 受信任的證書頒發機構單位是有權驗證某人的實體，他們說自己是誰。 為了讓此模型能夠運作，所有參與者都必須同意一組受信任的CA。 所有操作系統和大部分的網頁瀏覽器都會隨附一組受信任的 CA。

注意

使用 verify-ca 和 verify-full sslmode 組態設定也稱為憑證釘選。 在此情況下，PostgreSQL 伺服器上的根 CA 憑證必須比對憑證簽章，甚至是用戶端上的憑證主機名。 請務必記住，當證書頒發機構單位在PostgreSQL伺服器憑證上變更或過期時，您可能需要定期更新用戶端儲存的憑證。 若要判斷您是否要釘選 CA，請參閱 憑證釘選和 Azure 服務。

如需用戶端上SSL\TLS 設定的詳細資訊，請參閱 PostgreSQL檔。

注意

對於使用 verify-ca 和 verify-full sslmode 組態設定的用戶端，也就是憑證釘選，他們必須接受 兩個 根 CA 憑證：

在憑證釘選案例中下載根 CA 憑證和更新應用程式用戶端

若要在憑證釘選案例中更新用戶端應用程式，您可以從下列 URI 下載憑證：

若要將憑證匯入用戶端證書存儲，您可能需要 將憑證 .crt 檔案轉換成 .pem 格式，才能從上述 URI 下載憑證檔案。 您可以使用 OpenSSL 公用程式來執行這些檔案轉換，如下列範例所示：

openssl x509 -in certificate.crt -out certificate.pem -outform PEM

使用新的根 CA 憑證更新用戶端應用程式證書存儲的詳細資訊已記載於本 操作說明檔中。

重要

某些 Postgres 用戶端連結庫在使用 sslmode=verify-full 設定時，可能會遇到使用中繼憑證交叉簽署的根 CA 憑證聯機失敗，導致替代信任路徑。 在此情況下，其建議會明確指定 上述的 sslrootcert 參數，或將 PGSSLROOTCERT 環境變數設定為 Microsoft RSA 跟證書授權單位 2017 根 CA 憑證的本機路徑，從 預設值 %APPDATA%\postgresql\root.crt。

讀取具有憑證釘選案例的複本

透過根 CA 移轉至 Microsoft RSA 跟證書授權單位 2017 ，新建立的複本在比稍早建立的主伺服器還新的根 CA 憑證上是可行的。 因此，對於使用 verify-ca 和 verify-full sslmode 組態設定的用戶端，也就是憑證釘選，對於中斷聯機以接受 這兩個 根 CA 憑證而言，勢在必行：

注意

適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 - 彈性伺服器目前不支援憑證式驗證。

在憑證釘選案例中使用 psql 連線來測試客戶端憑證

您可以從用戶端使用 psql 命令行，在憑證釘選案例中測試伺服器的連線能力，如下列範例所示：


$ psql "host=hostname.postgres.database.azure.com port=5432 user=myuser dbname=mydatabase sslmode=verify-full sslcert=client.crt sslkey=client.key sslrootcert=ca.crt"

如需ssl和憑證參數的詳細資訊，您可以遵循 psql 檔。

測試 SSL/TLS 連線 ivity

嘗試從用戶端應用程式存取已啟用 SSL 的伺服器之前，請確定您可以透過 psql 取得它。 如果您建立了 SSL 連線，您應該會看到類似下列的輸出。

psql （14.5）SSL 連線（通訊協定：TLSv1.2，加密：ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384，位：256，壓縮：關閉）輸入「說明」以取得協助。

您也可以載入 sslinfo 擴充功能，然後呼叫 ssl_is_used（） 函式來判斷是否使用 SSL。 如果連接使用 SSL，則函式會傳回 t，否則會傳回 f。

加密套件

密碼套件 是一組加密演算法。 TLS/SSL 通訊協定使用加密套件中的演算法來建立金鑰和加密資訊。 加密套件會顯示為看似隨機資訊的長字串，但該字串的每個區段都包含重要資訊。 一般而言，此數據字串是由數個主要元件所組成：

  • 通訊協定 （也就是 TLS 1.2 或 TLS 1.3）
  • 金鑰交換或合約演算法
  • 數位簽名 （驗證） 演算法
  • 大量加密演算法
  • 訊息驗證碼演算法 （MAC）

不同版本的 SSL/TLS 支援不同的加密套件。 TLS 1.2 加密套件無法與 TLS 1.3 連線交涉，反之亦然。 截至此，適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 彈性伺服器支援許多加密套件，且TLS 1.2 通訊協定版本屬於 HIGH：！aNULL 類別。

針對 SSL\TLS 連線錯誤進行疑難解答

  1. 針對 SSL/TLS 通訊協定版本相容性進行疑難解答的第一個步驟，是識別您或使用者嘗試從用戶端存取您的 適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫 - 彈性伺服器時所看到的錯誤訊息。 視應用程式和平臺而定，錯誤訊息可能不同，但在許多情況下會指向基礎問題。
  2. 若要確定 SSL/TLS 通訊協定版本相容性，您應該檢查資料庫伺服器和應用程式用戶端的 SSL/TLS 組態，以確定它們支援相容的版本和加密套件。
  3. 分析資料庫伺服器與用戶端 SSL/TLS 版本與加密套件之間的任何差異或差距，並嘗試藉由啟用或停用特定選項、升級或降級軟體，或變更憑證或密鑰來解決它們。 例如，您可能需要根據安全性和相容性需求，在伺服器或用戶端上啟用或停用特定的 SSL/TLS 版本，例如停用 TLS 1.0 和 TLS 1.1，這些版本被視為不安全和已被取代，以及啟用 TLS 1.2 和 TLS 1.3，這些版本更安全且新式。

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