详解Redis缓存安全加固
概述
在众多开源缓存技术中，redis无疑是目前功能最为强大，应用最多的缓存技术之一，参考2019年6月国外数据库技术权威网站DB-Engines关于key-value数据库流行度排名，Redis暂列第一位，但是原生Redis版本在安全方面非常薄弱，很多地方不满足安全要求，如果暴露在公网上，极易受到恶意攻击，导致数据泄露和丢失。
所以今天主要从redis的合法监听接口，未公开接口，访问通道控制来介绍Redis缓存数据库加固措施。
01
合法监听接口
1、端口使用非默认端口
安全问题：Redis Server监听的端口默认为6379,容易被扫描攻击。
解决方案：修改为非默认端口，并在端口矩阵中说明。
2、监听地址不允许包括*
安全问题：Redis支持监听0.0.0.0。
解决方案：因为如果有多网卡，应该将监听地址设置为只有数据库客户端需要连接的网卡地址。如果只允许本机访问，应该只监听127.0.0.1。
3、隐蔽的RedisCluster端口
安全问题：官方RedisCluster方案缺省会增加一个集群端口，且是在客户端端口偏移10000，这个问题非常隐蔽。
解决方案：在端口矩阵中对额外的这个集群端口有说明。修改源码,新增一个redis.conf偏移量配置项cluster-port-increment，缺省配置+1，这样可以做到端口范围可控，避免冲突。
02
未公开接口
1、账号管理(重要)
安全问题：Redis只有一个超户，权限过大。
解决方案：权限最小化原则，增加配置项，角色区分超户，普通用户和只读用户三种。
普通用户不能进行的操作有：
2、Redis-cli隐藏密码
安全问题：通过在redis-cli指定-a参数，密码会被ps出来，属于敏感信息。
解决方案：修改Redis源码,在main进入后，立即隐藏掉密码，避免被ps出来。
3、禁止在脚本中通过sudo方式切换用户执行redis-cli
安全问题： redis-cli访问参数带密码敏感信息,会被ps出来,也容易被系统记录操作日志。
解决方案：改为通过API方式(Python可以使用redis-py)来安全访问,禁止通过sudo方式切换到dbuser账号使用redis-cli。
重现条件：可以通过iptables禁掉redis端口来模拟重现。
03
访问通道控制
1、预共享秘钥认证(重要)
安全问题：Redis原生认证存在重放攻击:只是简单的交互一次auth xxx
解决方案：采用预共享秘钥(对称加密算法+随机数的双向认证)，同时在方案设计上做到最大限度兼容，让客户端改造成本最小，目前平台配套目前支持客户端有:JAVA，Python，C，Lua。
方案设计如下:
Redis认证协议变更,其中auth命令区分两种功能,通过首字母区分：
预共享秘钥认证时序图
说明：Redis为文本协议, 安全随机数长度固定为32字节的可显示字符串，连接2个随机数的分隔符为”@”。
主要认证流程：
1.客户端向服务端执行命令: auth <RAND_C
1) 首字母<表示是认证第一阶段。(便于服务端从协议层区分)
2) RAND_C表示客户端生成安全随机数。
2.服务端产生响应错误回复
1) 获取RAND_C,并生成RAND_S
2) 产生TokenBA=AES128(RAND_S@RAND_C)
3) 响应错误回复:-ERR >TokenBA
说明:错误描述为服务端生成的安全随机数。
3.客户端验证
1) 验证TokenBA是否合法
解密出RAND_S@RAND_C，看看RAND_C是否是自己生成的随机数
2) 客户端产生TokenAB=AES128(RAND_C@RAND_S@dbname@ossdbuser@pwd)
3) 调用认证接口: auth >TokenAB
4.服务端认证
1) 验证TokenAB是否合法
解密出RAND_C@RAND_S，看看RAND_S是否是自己生成的随机数
2) 验证用户和密码合法性: dbname@ossdbuser@pwd
2、认证时加上库名
安全问题：Redis没有库名,系统如果只通过用户名+密码，容易猜测和攻击。
解决方案：通过认证时带上库名, 因为每个服务的库名都配置不同，增加攻击复杂度, 认证格式以dbname@dbuser@pwd区分。
3、端口矩阵
安全问题：Redis也是一种数据库服务，一般一个进程占用一个端口，集群还会额外多占用一个端口。
解决方案：在端口矩阵写明系统申请的Redis端口范围。
4、支持SSL通信
安全问题：增加SSL通信可以提高数据传输的安全。
解决方案：
1．不改动官方源码,通过在客户端和服务端部署SSL Proxy，类似stunnel。
2．支持SSL可配置,涉及开源代码修改。
说明:因为Redis属于交互密集型,每秒处理几万次请求,支持SSL后性能会有比较大损失。
5、支持ACL控制
安全问题：目前Redis没有ACL控制。
解决方案：
1． 目前基于平台共享秘钥，其中秘钥是随机生成，每套系统不一样，间接也做到了IP范围控制。
2． 通过iptables控制进一步限制接入IP范围。
3． 如果要具体控制到用户+IP级别，类似MySQL认证。redis开发作者antirez已经意识到这个问题，有望在未来版本提供。
