—— 无需数据库原生支持的通用透明数据加密方案

关键词：安当TDE、透明数据加密、自研加密客户端、配置文件加密、审计日志加密、信创、等保三级、国密SM4、驱动级加密

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一、为什么需要独立于数据库的 TDE？

许多企业面临以下现实挑战：

• 使用的数据库（如开源 MySQL、PostgreSQL、MongoDB）不支持原生 TDE；
• 国产数据库（如达梦、人大金仓）虽有加密模块，但算法非国密、密钥管理不合规；
• 配置文件（config.yaml）、审计日志（audit.log）以普通文件形式存储，无法被数据库 TDE 覆盖。

🔒 核心诉求：

• 一套方案同时加密数据库文件、配置文件、日志文件；
• 不修改应用代码，不依赖特定数据库版本；
• 强制使用国密算法，满足等保与密评要求。

TDE透明加密 正是为此而生——它是一个操作系统内核级的加密代理，在文件写入磁盘前自动加密，读取时自动解密，对上层应用完全透明。

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二、 TDE 透明加密的技术定位与架构

2.1 核心定位

• ✅ 独立软件：不依赖 Oracle TDE、SQL Server TDE、MySQL Enterprise TDE；
• ✅ 通用适配：适用于任何以文件形式存储的数据（包括但不限于数据库数据文件、WAL 日志、配置文件、审计日志）；
• ✅ 驱动级实现：基于 Linux eBPF / Windows Minifilter / 国产 OS 内核模块，实现 I/O 层透明加解密。

2.2 整体架构

+---------------------+
|   应用程序           |
| (MySQL, App, Log Agent)|
+----------+----------+
           ↓
+---------------------+
|   文件系统 (ext4/xfs)|
+----------+----------+
           ↓
+---------------------+
|   安当 TDE 加密驱动  | ←─┐
| (内核模块 / eBPF 程序)|   │
+----------+----------+   │
           ↓              │
+---------------------+   │
|   物理磁盘 / 存储卷  |   │
+---------------------+   │
                          │
+---------------------+   │
|   安当 KMS          | ←─┘
| (密钥管理服务)       |
| - SM2/SM4 密钥生成   |
| - HSM/TCM 集成       |
+---------------------+

✅ 关键特性：

• 数据在写入磁盘前加密，读取后自动解密；
• 应用看到的是明文，磁盘上只有密文；
• 密钥由 KMS 统一管理，本地不留存明文密钥。

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三、支持的数据类型（无需数据库配合）

TDE 透明加密可加密任何位于指定目录或挂载点下的文件，典型包括：

数据类型	文件示例	说明
数据库文件	/var/lib/mysql/ibdata1, /opt/dmdbms/data/DAMENG/*.dbf	包括数据文件、日志文件、undo 表空间
配置文件	/etc/myapp/config.yaml, /home/app/.env	含账号密码、API Key 等敏感信息
审计日志	/var/log/audit/secure.log, /data/app/audit_20251224.log	操作行为记录，需防泄露+防篡改
备份文件	/backup/db_full_20251224.sql.gz	防止备份介质丢失导致数据泄露

💡 优势：
即使数据库本身不支持加密（如社区版 MySQL），其数据文件仍可被 TDE 保护。

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四、实施步骤（以麒麟 V10 + MySQL 社区版为例）

步骤1：部署 TDE透明加密 客户端

# 1. 安装 TDE（含内核模块）
sudo rpm -ivh andang-tde-3.2-kylinv10.x86_64.rpm

# 2. 配置 KMS 地址（密钥由安当 KMS 管理）
sudo cat > /etc/andang/tde.conf <<EOF
KMS_SERVER=https://kms.yourcompany.com:8443
ENCRYPTION_ALGORITHM=SM4
MOUNT_POINTS=/secure_data
EOF

# 3. 创建加密挂载目录
sudo mkdir -p /secure_data

# 4. 启动 TDE 服务（加载内核模块）
sudo systemctl enable --now andang-tde

🔐 密钥流程：

• TDE 客户端启动时向 KMS 申请 数据加密密钥（DEK）；
• DEK 使用 SM2 公钥加密后缓存在内存；
• 所有文件 I/O 经内核模块拦截，用 DEK + SM4 加解密。

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步骤2：迁移敏感数据至加密区域

示例：加密 MySQL 数据目录

# 1. 停止 MySQL
sudo systemctl stop mysqld

# 2. 将原数据目录移至 TDE 加密区
sudo mv /var/lib/mysql /secure_data/

# 3. 创建符号链接（保持路径不变，应用无感知）
sudo ln -s /secure_data/mysql /var/lib/mysql

# 4. 启动 MySQL
sudo systemctl start mysqld

✅ 效果：

• 应用仍访问 /var/lib/mysql，一切正常；
• 实际数据存储于 /secure_data/mysql，磁盘上为 SM4 密文；
• 即使磁盘被盗，也无法读取数据。

示例：加密审计日志目录

# 将日志目录指向加密区
sudo mkdir /secure_data/logs
sudo rm -rf /var/log/myapp
sudo ln -s /secure_data/logs /var/log/myapp

# 配置 logrotate 或 rsyslog 输出至此目录

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步骤3：验证加密状态

# 查看 TDE 状态
sudo andang-tde status
# 输出示例：
# Mount Point: /secure_data
# Algorithm: SM4
# Status: Active
# Encrypted Files: 128

# 检查磁盘文件是否为密文
hexdump -C /secure_data/mysql/ibdata1 | head
# 输出为乱码（非明文 SQL 或 JSON）

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五、信创环境深度适配

组件	适配能力
操作系统	麒麟 V10 / V10 SP1、统信 UOS、OpenEuler 22.03
CPU 架构	鲲鹏（ARM64）、飞腾（ARM64）、兆芯（x86）、海光（x86）
密码算法	SM2（密钥交换）、SM3（完整性校验）、SM4（数据加密）
硬件信任根	支持 TCM 2.0 芯片（如国民技术 N32G）、TPM 2.0
合规认证	符合 GM/T 0054-2018、等保2.0三级、密评要求

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六、安全增强：防篡改与审计

仅加密不足以满足高合规场景， TDE 透明加密支持 WORM（Write Once Read Many）模式：

1. 对审计日志目录启用 WORM；
2. 文件一旦写入，禁止修改、删除、重命名；
3. 结合 SM3 哈希链，确保日志完整性。

📜 等保价值：
满足《GB/T 22239-2019》中“审计记录应受到保护，防止未授权访问、修改或删除”的要求。

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八、性能与兼容性

指标	数据
CPU 开销	≤5%（SM4 硬件加速开启时 ≤2%）
I/O 延迟	增加 <0.5ms（NVMe SSD 环境）
支持文件系统	ext4、xfs、btrfs（Linux）；NTFS（Windows）
最大单文件	支持 TB 级数据库文件

⚙️ 优化建议：

• 在鲲鹏/飞腾平台启用 SM4 指令集加速；
• 避免对频繁小文件写入目录（如临时目录）启用 TDE。

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九、总结：TDE 透明加密的核心价值

传统痛点	TDE 解决方案
开源数据库无 TDE	✅ 通用文件级加密，不限数据库类型
国产数据库加密不合规	✅ 强制 SM4 + KMS 集中管理
配置/日志无法加密	✅ 任意文件均可纳入加密范围
密钥分散、难审计	✅ 密钥由 KMS 统一管控，全生命周期可追溯
改造成本高	✅ 零代码修改，符号链接即可迁移

✅ 一句话总结：
TDE透明加密 让“静态数据加密”变得简单、统一、合规——无论数据来自何种应用、何种数据库，只要落盘，即被加密。

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