23 固若金汤：认证、授权与数据安全

第 23 章固若金汤：认证、授权与数据安全

数据库安全不是在系统外面再围一堵墙，而是让每一次越过边界都留下可验证的答案：

谁在连接
  -> 从哪里、通过哪条加密路径
      -> 以哪个 login 通过认证
          -> 当前使用哪个 effective role
              -> 对哪个对象有什么权限
                  -> 哪些行可见、哪些新值可写
                      -> 谁能变更这些规则
                          -> 事件能否被安全地调查和撤销

只检查其中一层会产生危险的“半安全”：

SCRAM 成功              != 网络中的服务器身份正确
TLS 已加密              != 客户端验证了证书名称
HBA 匹配                != 角色有对象权限
GRANT SELECT            != 能看见全部行
RLS 生效                != table owner / superuser 也受约束
密码已经修改            != 旧连接已经断开
PostgreSQL role 已创建   != PgBouncer 已交付该身份
日志很多                != 有完整、受保护、可检索的审计链

本章先建威胁模型，再沿认证、授权、行级安全、密钥和审计一路向内。最后把第 22 章的 transaction pool 纳入模型：同一个 PostgreSQL backend 会先后服务不同客户端，因此 session 级安全上下文不仅会“丢失”，还可能泄漏给下一个租户。

本章目标

完成本章后，你应当能够：

用资产、主体、入口、信任跨越和失败后果编写数据库威胁模型；
区分终端用户、应用 login、effective role、object owner 与 break-glass；
从 pg_hba_file_rules 解释 first-match，而不是凭配置片段猜认证结果；
区分认证方法、密码存储、传输加密和服务器身份校验；
使用 SCRAM，理解 channel binding、密码轮换与客户端兼容边界；
说明 sslmode=require、verify-ca 与 verify-full 分别证明什么；
用 pg_stat_ssl、证书 SAN、HBA 和真实连接共同验收 TLS；
把 LOGIN、group、owner、migrate、runtime、readonly 角色拆开；
正确使用 PostgreSQL 16+ membership 的 ADMIN、INHERIT 与 SET；
设计 schema/table/sequence/function/default privilege 的最小权限；
识别 PUBLIC、owner、search_path、SECURITY DEFINER 和预定义高权角色造成的越权路径；
为共享表设计 RLS 的 USING 与 WITH CHECK；
解释 default-deny、permissive OR、restrictive AND 与完整表操作边界；
使用 FORCE ROW LEVEL SECURITY 约束 owner，并明确 superuser/ BYPASSRLS 仍会绕过；
通过事务级 SET LOCAL ROLE 和 tenant context 支持 transaction pool；
复现 session SET 跨客户端泄漏，并证明事务局部状态在提交后消失；
设计生成、分发、双版本轮换、撤销和应急回收的凭据生命周期；
区分普通运行日志、对象/会话审计、平台审计和合规证据；
在 Pigsty 中声明用户、HBA 和接入层，再从渲染产物与运行事实反查；
对一个环境给出“通过、带例外通过、待整改或拒绝”的诚实安全结论。

前置与后续

前置：

第 6 章开发规约已处理参数绑定、受控 search_path、SECURITY DEFINER 和 secret-free 交付；
第 10 章并发控制已建立事务与 session 边界；
第 19 章部署基线已固定 Pigsty v4.4.0 四机 nonproduction sandbox；
第 20 章高可用已区分 data plane、control plane 与 break-glass；
第 21 章备份体系与恢复演练已说明备份、WAL、日志同样是敏感数据载体；
第 22 章服务接入已证明 transaction pooling 会复用 backend 并保留某些 session 状态。

后续：

第 24 章把安全例外、owner、轮换、SOP 和审批纳入治理；
第 25 章把连接、认证失败、角色变更与审计事件接入可观测系统；
第 29、30 章处理复制/迁移/升级中的身份与双版本兼容；
第 31 章把泄露、越权、凭据失陷与取证放进事件响应；
第 32–35 章会再次约束备份、恢复、故障操作和抢救身份。

学习路径

资产与主体
  -> 信任边界和攻击路径
      -> HBA/认证/TLS
          -> login 与 effective role
              -> 对象所有权和最小权限
                  -> RLS 行边界
                      -> transaction-pool 上下文
                          -> secret 生命周期
                              -> 日志、审计和脱敏
                                  -> Pigsty 声明/渲染/运行差异
                                      -> 双租户对抗性验收

顺序很重要。若先写一条 RLS policy、最后才问“tenant id 从哪里来”，就可能把用户自己提交的 tenant id 原样写入 GUC，得到一套语法正确却可随意越权的系统。

六层安全证明

层	要证明的问题	PostgreSQL / Pigsty 证据
暴露面	哪些端口和网络能到达	listener、防火墙/安全组、HAProxy、HBA
传输	对端是谁、链路是否加密	`sslmode`、CA/SAN、`pg_stat_ssl`、PgBouncer TLS
认证	login 是谁、凭据是否有效	HBA first-match、SCRAM/cert/外部身份、认证日志
授权	current role 能做什么	role graph、ACL、owner、default privilege
数据	哪些行可见、哪些新值可写	RLS flag、policy、正负测试、`FORCE RLS`
治理	谁能变更、撤销、调查	inventory、审批、secret manager、audit/retention

这六层不能互相代替。例如 PostgreSQL hostssl 只要求连接使用 TLS；客户端若选择不校验证书名称，仍可能把密码发给错误的服务器。反过来，verify-full 只能验证连接到证书所代表的服务器，不能证明这个 login 应当读取某个租户。

角色分层

本章采用一个可复用的角色图：

login identity
  ├─ SET TRUE, INHERIT FALSE -> runtime NOLOGIN
  └─ SET TRUE, INHERIT FALSE -> readonly NOLOGIN

migration identity
  -> migrate NOLOGIN
      -> SET TRUE, INHERIT FALSE -> owner NOLOGIN

break-glass
  -> 独立控制；不属于应用正常路径

职责：

角色	LOGIN	主要权限	明确不应拥有
application login	是	只允许切换到批准的 runtime role	owner、DDL、ADMIN OPTION
runtime	否	USAGE + 必要 DML	schema CREATE、TRUNCATE、BYPASSRLS
readonly	否	USAGE + SELECT	写入、迁移
migrate	否	可切换到 owner	日常服务流量、凭据
owner	否	拥有应用对象和 policy	日常 LOGIN
break-glass	独立	紧急高权动作	无审批、无时限、无审计

PostgreSQL 16 起，membership 自身有 ADMIN、INHERIT 与 SET 选项。本章使用：

GRANT pg36_ch23_runtime TO test
WITH ADMIN FALSE, INHERIT FALSE, SET TRUE;

因此 test 登录后不会隐式得到 runtime 权限，但能在批准的事务中 SET LOCAL ROLE；它也不能把 runtime 身份再授予别人。

租户事务合同

共享表 RLS 的最小请求序列：

BEGIN;
SET LOCAL ROLE pg36_ch23_runtime;
SELECT set_config('app.tenant_id', $1, true);

-- 所有业务 SQL；$1 必须来自已认证、已授权的应用身份映射

COMMIT;

第三个参数 true 表示 transaction-local。提交或回滚之后，角色和 tenant context 都不应继续生效。

表同时使用：

ALTER TABLE pg36_ch23.account ENABLE ROW LEVEL SECURITY;
ALTER TABLE pg36_ch23.account FORCE ROW LEVEL SECURITY;

policy 分开描述读写：

SELECT            USING
INSERT            WITH CHECK
UPDATE            USING + WITH CHECK
owner             USING + WITH CHECK，且 FORCE RLS

USING 回答“旧行能否进入操作”；WITH CHECK 回答“新行版本能否存在”。只写其中一边，常会允许把一行从本租户改到另一个租户，或者插入不可见数据。

正式实验

target          pg36-l2-vagrant/pg-test
Pigsty          v4.4.0
PostgreSQL      18.4
PgBouncer       1.25.2, transaction mode
database        test
fixture         schema pg36_ch23, two tenants, four synthetic rows
topology        pg-test-1 primary, pg-test-2/3 streaming replicas
timeline        11 before and after

角色与对象：

five synthetic roles             all NOLOGIN after drill
superuser/CREATEDB/CREATEROLE     false
REPLICATION/BYPASSRLS             false
runtime table ACL                 SELECT, INSERT, UPDATE
readonly table ACL                SELECT
schema CREATE for runtime         false
RLS / FORCE RLS                   true / true
policies                           5
tenant row counts                  2 + 2

RLS 观测：

runtime tenant A                  exactly 2 A rows
runtime tenant B                  exactly 2 B rows
missing context                   0 rows
malformed context                 SQLSTATE 22P02
cross-tenant INSERT               SQLSTATE 42501
cross-tenant UPDATE               SQLSTATE 42501
runtime disable RLS               SQLSTATE 42501
runtime CREATE/TRUNCATE           SQLSTATE 42501
readonly INSERT                   SQLSTATE 42501
row_security=off                  SQLSTATE 42501, not a bypass
raw sandbox login                 SQLSTATE 42501
owner without context             0 rows under FORCE RLS
owner with tenant A               2 A rows
superuser break-glass             all 4 rows

连接池反例临时把入口 PgBouncer 从：

default_pool_size=50
reserve_pool_size=30
reserve_pool_timeout=1
query_wait_timeout=120

改为：

default_pool_size=1
reserve_pool_size=0
reserve_pool_timeout=1
query_wait_timeout=15

客户端 A 用 session 级 set_config(..., false) 设置 tenant A；关闭后，客户端 B 在同一个 backend、没有设置 tenant 的情况下仍读到 tenant A 的两行。这是有意注入的失败，不是支持方式。

刷新 pool 后，四个事务依次在同一个 backend 上得到：

tenant A local context        A 的 2 行
missing context               0 行
tenant B local context        B 的 2 行
missing context               0 行

这证明隔离来自事务边界，而不是恰好换了 backend。随后四个 pool 参数精确复位，并对三个节点执行 RECONNECT test 清理注入的 session 状态。

TLS 与认证观测：

PostgreSQL ssl                          on
minimum protocol                       TLSv1.2
direct sslmode=require                  TLSv1.3 / AES-256-GCM
direct verify-full                      成功
wrong certificate name                 拒绝
verify-full + channel_binding=require   成功
direct sslmode=disable                  成功，生产缺口
PgBouncer client TLS                    disable
pooled sslmode=disable                  成功
pooled sslmode=require                  拒绝，生产缺口
HBA parser errors                       0
server private-key mode                 0600
certificate SAN                         覆盖各节点 DNS 与 IP
CRL file/directory                      未配置

凭据轮换使用一个不进入 PgBouncer userlist 的 direct-only synthetic role：

secret v1 new connection               成功
pool connection                        失败；身份面未声明
change to secret v2
secret v1 new connection               失败
secret v2 new connection               成功
already-authenticated v1 session       仍可用
ALTER ROLE ... NOLOGIN
new connection                         失败
already-authenticated session          仍可用
final PASSWORD NULL + NOLOGIN          已验证

密码值、SCRAM verifier、raw userlist 和 private key 都没有进入证据。

生产结论

本章 formal sandbox 结论是：

identity/role separation                通过
object ACL                              通过
two-tenant FORCE RLS                    通过
transaction-local pool context          通过
credential lifecycle semantics          通过
public cert and key-mode checks          通过
topology/pool restoration                通过

direct business TLS enforcement          未通过
PgBouncer client TLS                     未通过
CRL/revocation drill                     未完成
client CA distribution/rotation          未完成
pgAudit                                  未安装/未加载
log bind-parameter policy                待整改
production approval                      pending

这不是“Pigsty 不安全”的概括，而是对这一份 dev/test inventory 和运行状态的精确判断。Pigsty 默认面向可信内网的开发、测试和演示；生产必须依据自己的威胁模型收紧密码、网络、HBA、证书、审计与 secret 管理。

本章例外

在前四章下卷例外之外，本章保留：

EX23-TRUSTED-INTRANET-NO-TLS
  普通业务 HBA 使用 host + SCRAM；内网明文 TCP 可成功。

EX23-PGBOUNCER-CLIENT-TLS-DISABLED
  池化客户端入口没有 TLS；不能通过生产传输门禁。

EX23-NO-CRL-OR-ROTATION-DRILL
  证书命名正确，但没有执行 CA/cert/CRL 双版本轮换与撤销。

EX23-NO-PGAUDIT
  shared_preload_libraries 没有 pgAudit，扩展也未安装。

EX23-FULL-NONERROR-BIND-PARAMETERS
  log_parameter_max_length=-1；与慢 SQL 日志组合时可能记录完整 bind 值。

EX23-SYNTHETIC-TWO-TENANT
  只有四行合成数据、一个 schema；不能推出复杂产品的 policy 正确。

EX23-MULTIPLEXED-TEST-LOGIN
  为复用已有 PgBouncer 声明，formal lab 用 test 切换 runtime/readonly；
  生产应为 workload 配置独立 login 与 credential。