Apache ShardingSphere 数据脱敏 Java API 配置指南

姬为元Harmony

于 2025-06-01 09:16:56 发布

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Apache ShardingSphere 数据脱敏 Java API 配置指南

shardingsphere Distributed SQL transaction & query engine for data sharding, scaling, encryption, and more - on any database. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sh/shardingsphere

数据脱敏技术概述

在现代数据安全领域，数据脱敏是一项至关重要的技术，它通过对敏感数据进行变形处理，确保数据在非生产环境中使用时不会泄露真实信息。Apache ShardingSphere 提供了强大的数据脱敏功能，能够在不影响业务逻辑的前提下，对数据库中的敏感字段进行自动化的脱敏处理。

Java API 配置优势

相比传统的配置文件方式，使用 Java API 进行数据脱敏规则配置具有以下显著优势：

灵活性强：可以直接在代码中动态调整脱敏规则
类型安全：编译器能够检查配置的正确性
易于维护：配置逻辑与业务代码紧密结合
无需额外依赖：纯 Java 实现，不依赖特定框架

核心配置类解析

1. MaskRuleConfiguration 主配置类

作为数据脱敏的顶层配置类，包含两个关键属性：

tables：脱敏表规则集合，定义哪些表需要脱敏处理
maskAlgorithms：脱敏算法映射，定义可用的脱敏算法及其配置

2. MaskTableRuleConfiguration 表级配置

针对单个表的脱敏规则配置：

name：指定需要脱敏的表名
columns：该表中需要脱敏的列配置集合

3. MaskColumnRuleConfiguration 列级配置

定义具体列的脱敏方式：

logicColumn：逻辑列名（即业务看到的列名）
maskAlgorithm：应用于该列的脱敏算法名称

4. AlgorithmConfiguration 算法配置

定义具体的脱敏算法实现：

name：算法名称（自定义）
type：算法类型（ShardingSphere 内置或自定义）
properties：算法参数配置

常用内置脱敏算法

ShardingSphere 提供了多种开箱即用的脱敏算法：

MD5：使用 MD5 哈希算法处理数据
MASK_BEFORE_SPECIAL_CHARS：在特殊字符前进行掩码处理
KEEP_FIRST_N_LAST_M：保留前N位和后M位，中间用掩码字符替换
RANDOM_REPLACE：用随机字符替换原数据
FIXED_CHAR：用固定字符替换原数据

完整配置示例与解析

import java.sql.SQLException;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Properties;

public class DataMaskingExample {
    
    public DataSource createMaskedDataSource() throws SQLException {
        // 1. 配置脱敏列规则
        MaskColumnRuleConfiguration passwordColumn = 
            new MaskColumnRuleConfiguration("password", "md5_mask");
        MaskColumnRuleConfiguration emailColumn = 
            new MaskColumnRuleConfiguration("email", "mask_before_special_chars_mask");
        MaskColumnRuleConfiguration telephoneColumn = 
            new MaskColumnRuleConfiguration("telephone", "keep_first_n_last_m_mask");
        
        // 2. 配置脱敏表规则
        MaskTableRuleConfiguration userTableRule = 
            new MaskTableRuleConfiguration("t_user", 
                Arrays.asList(passwordColumn, emailColumn, telephoneColumn));
        
        // 3. 配置脱敏算法
        Map<String, AlgorithmConfiguration> algorithms = new LinkedHashMap<>(3, 1);
        
        // MD5算法配置
        algorithms.put("md5_mask", 
            new AlgorithmConfiguration("MD5", new Properties()));
        
        // 特殊字符前掩码算法配置
        Properties beforeSpecialCharsProps = new Properties();
        beforeSpecialCharsProps.put("special-chars", "@");
        beforeSpecialCharsProps.put("replace-char", "*");
        algorithms.put("mask_before_special_chars_mask", 
            new AlgorithmConfiguration("MASK_BEFORE_SPECIAL_CHARS", beforeSpecialCharsProps));
        
        // 保留前后位数算法配置
        Properties keepFirstNLastMProps = new Properties();
        keepFirstNLastMProps.put("first-n", "3");  // 保留前3位
        keepFirstNLastMProps.put("last-m", "4");   // 保留后4位
        keepFirstNLastMProps.put("replace-char", "*"); // 用*替换中间部分
        algorithms.put("keep_first_n_last_m_mask", 
            new AlgorithmConfiguration("KEEP_FIRST_N_LAST_M", keepFirstNLastMProps));
        
        // 4. 创建脱敏规则配置
        MaskRuleConfiguration maskConfig = 
            new MaskRuleConfiguration(Collections.singleton(userTableRule), algorithms);
        
        // 5. 创建数据源
        return ShardingSphereDataSourceFactory.createDataSource(
            createUnderlyingDataSource(),  // 底层真实数据源
            Collections.singleton(maskConfig), // 脱敏规则
            new Properties() // 其他属性
        );
    }
    
    private DataSource createUnderlyingDataSource() {
        // 创建并返回基础数据源
        // 实际项目中可使用Druid、HikariCP等连接池
    }
}

最佳实践建议

算法选择：根据数据类型和安全要求选择合适的脱敏算法
- 密码类数据：建议使用不可逆算法如MD5
- 邮箱/电话：建议使用部分保留算法
- 身份证号：建议使用保留前后几位算法
性能考虑：复杂算法可能影响查询性能，在高并发场景需测试验证
测试验证：确保脱敏后的数据不影响业务逻辑
- 特别注意模糊查询场景
- 验证数据唯一性约束是否受影响
算法扩展：如需特殊脱敏逻辑，可自定义实现ShardingSphere提供的算法SPI接口