ClickHouse加密函数深度解析：数据安全保护指南

最新推荐文章于 2025-06-06 20:33:41 发布

怀谦熹Glynnis

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ClickHouse加密函数深度解析：数据安全保护指南

ClickHouse ClickHouse® 是一个免费的大数据分析型数据库管理系统。项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cli/ClickHouse

引言

在当今数据驱动的时代，数据安全已成为系统设计中的关键考量。ClickHouse作为一款高性能的列式数据库，提供了一系列强大的加密函数，帮助开发者实现数据的安全存储和传输。本文将全面解析ClickHouse中的加密功能，包括AES算法的多种模式实现、MySQL兼容性处理以及实际应用场景。

加密函数概述

ClickHouse的加密函数基于AES（Advanced Encryption Standard）算法实现，支持多种加密模式，密钥长度根据模式不同分为128位（16字节）、192位（24字节）和256位（32字节）。初始化向量（IV）长度固定为16字节，超出部分会被忽略。

性能提示：在ClickHouse 21.1版本之前，这些加密函数性能较低，建议在新版本中使用以获得更好的性能。

核心加密函数

1. encrypt函数

encrypt函数是ClickHouse中最基础的加密函数，支持多种AES加密模式：

encrypt('mode', 'plaintext', 'key' [, iv, aad])

支持的加密模式：

ECB模式：aes-128-ecb, aes-192-ecb, aes-256-ecb
CBC模式：aes-128-cbc, aes-192-cbc, aes-256-cbc
OFB模式：aes-128-ofb, aes-192-ofb, aes-256-ofb
GCM模式：aes-128-gcm, aes-192-gcm, aes-256-gcm
CTR模式：aes-128-ctr, aes-192-ctr, aes-256-ctr
CFB模式：aes-128-cfb, aes-128-cfb1, aes-128-cfb8

参数说明：

mode：加密模式字符串
plaintext：待加密的明文
key：加密密钥，长度必须匹配所选模式
iv：初始化向量（GCM模式必需，其他模式可选）
aad：附加认证数据（仅GCM模式支持）

示例应用：

-- 创建测试表
CREATE TABLE encryption_test (
    `comment` String,
    `secret` String
) ENGINE = Memory;

-- 插入加密数据
INSERT INTO encryption_test VALUES
('aes-256-ofb加密', encrypt('aes-256-ofb', '敏感数据', '32字节密钥keykeykeykeykeykeykeykey')),
('aes-256-gcm加密', encrypt('aes-256-gcm', '机密信息', '32字节密钥keykeykeykeykeykeykeykey', '16字节IV向量'));

2. decrypt函数

decrypt函数用于解密由encrypt函数加密的数据：

decrypt('mode', 'ciphertext', 'key' [, iv, aad])

重要提示：解密时必须使用与加密时完全相同的模式、密钥和IV，否则将得到无效结果。

安全实践：

密钥和IV不应存储在数据库中
每次加密应使用不同的IV（GCM模式尤其重要）
考虑使用密钥管理系统管理加密密钥

MySQL兼容性函数

1. aes_encrypt_mysql

为了与MySQL的加密函数兼容，ClickHouse提供了aes_encrypt_mysql函数：

aes_encrypt_mysql('mode', 'plaintext', 'key' [, iv])

特点：

当密钥或IV超过所需长度时，会进行MySQL特有的"折叠"处理
仅保留IV的前16字节
支持有限模式：ECB、CBC、OFB

兼容性示例：

-- 在ClickHouse中加密
SELECT hex(aes_encrypt_mysql('aes-256-ofb', '共享数据', '超长密钥keykeykeykeykeykeykeykeykeykeykey'));

-- 在MySQL中可解密
-- SET block_encryption_mode='aes-256-ofb';
-- SELECT AES_DECRYPT(unhex('加密结果'), '超长密钥keykeykeykeykeykeykeykeykeykeykey');

2. aes_decrypt_mysql

对应的解密函数：

aes_decrypt_mysql('mode', 'ciphertext', 'key' [, iv])

安全增强函数：tryDecrypt

tryDecrypt函数在解密失败时返回NULL而不是抛出异常，适用于需要优雅处理解密失败的场景：

tryDecrypt('mode', 'ciphertext', 'key' [, iv, aad])

应用场景：

多租户系统中不同用户使用不同密钥
密钥轮换期间的向后兼容
解密可能失败的业务场景

示例：

SELECT 
    user_id,
    tryDecrypt('aes-256-gcm', encrypted_data, user_key, iv) AS plaintext
FROM user_encrypted_data
WHERE plaintext IS NOT NULL;

加密模式选择指南

| 模式 | 安全性 | 是否需要IV | 并行化 | 典型用途 | |------|--------|------------|--------|----------| | ECB | 低 | 否 | 是 | 兼容性要求场景（不推荐） | | CBC | 中 | 是 | 部分 | 通用加密 | | GCM | 高 | 是 | 是 | 需要认证的加密 | | CTR | 高 | 是 | 是 | 流加密 | | OFB | 高 | 是 | 部分 | 流加密 |

推荐：对于新系统，优先考虑GCM模式，它提供了加密和认证的一体化解决方案。