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使用JDBC操作密态数据库

更新时间:2025-01-26 GMT+08:00
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配置JDBC驱动

  1. 获取JDBC驱动包,JDBC驱动获取及使用可参考《开发指南》中“应用程序开发教程 > 基于JDBC开发”及”应用程序开发教程 > 兼容性参考 > JDBC兼容性包”章节。

    密态数据库支持的JDBC驱动包为gsjdbc4.jar、opengaussjdbc.jar、gscejdbc.jar。

    • gscejdbc.jar(目前仅支持EulerOS操作系统):主类名为“com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:gaussdb”,密态场景推荐使用此驱动包。本章的Java代码示例默认使用gscejdbc.jar包。
    • gaussdbjdbc.jar:主类名为“com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:gaussdb”,此驱动包没有打包密态数据库需要加载的加解密相关的依赖库, 需要手动配置LD_LIBRARY_PATH环境变量。
    • gaussdbjdbc-JRE7.jar:主类名为“com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:gaussdb”,在JDK1.7环境使用gaussdbjdbc-JRE7.jar包,此驱动包没有打包密态数据库需要加载的加解密相关的依赖库, 需要手动配置LD_LIBRARY_PATH环境变量。
    说明:

    其他兼容性:密态数据库支持的JDBC驱动包还支持其他兼容性驱动包gsjdbc4.jar、opengaussjdbc.jar。

    • gsjdbc4.jar:主类名为“org.postgresql.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:postgresql”。
    • opengaussjdbc.jar:主类名为“com.huawei.opengauss.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:opengauss”。
  2. 配置LD_LIBRARY_PATH。

    密态场景使用JDBC驱动包时,需要先设置环境变量LD_LIBRARY_PATH。

    • 使用gscejdbc.jar驱动包时,gscejdbc.jar驱动包中密态数据库需要的依赖库会自动复制到该路径下,并在开启密态功能连接数据库的时候加载。
    • 使用gaussdbjdbc.jar、gaussdbjdbc-JRE7.jar、opengaussjdbc.jar或gsjdbc4.jar时,需要同时解压包名为GaussDB-Kernel_数据库版本号_操作系统版本号_64bit_libpq.tar.gz的压缩包解压到指定目录,并将lib文件夹所在目录路径,添加至LD_LIBRARY_PATH环境变量中。
      注意:

      全密态场景使用JDBC驱动包时需要有System.loadLibrary权限,以及环境变量LD_LIBRARY_PATH中第一优先路径的文件读写权限,建议使用独立目录作为全密态依赖库的存放路径。若在执行的时候指定java.library.path,需要与LD_LIBRARY_PATH的第一优先路径保持一致。

使用gscejdbc.jar时,jvm加载class文件需要依赖系统的libstdc++库,若开启密态则gscejdbc.jar会自动复制密态数据库依赖的动态库(包括libstdc++库)到用户设定的LD_LIBRARY_PATH路径下。如果依赖库与现有系统库版本不匹配,则首次运行仅部署依赖库,再次调用后即可正常使用。

执行SQL语句

执行本节的SQL语句前,请确保已提前生成主密钥,并确认访问主密钥的参数。

本节以完整的执行流程为例,介绍如何使用密态数据库语法,包括三个阶段:使用DDL阶段、使用DML阶段、清理阶段。

JDBC开发中与非密态场景操作一致的部分请参考《开发指南》中“应用程序开发教程 > 基于JDBC开发”章节。

  • 密态数据库连接参数

    enable_ce:String类型。其中不设置enable_ce表示不开启全密态开关,enable_ce=1表示支持密态等值查询基本能力。

    // 以下用例以gscejdbc.jar驱动为例,如果使用其他驱动包,仅需修改驱动类名和数据库连接的url前缀。
    // gsjdbc4.jar: 主类名为“org.postgresql.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:postgresql”。
    // opengaussjdbc.jar:主类名为“com.huawei.opengauss.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:opengauss”。
    // gscejdbc.jar:主类名为“com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:gaussdb”
    // gaussdbjdbc.jar:主类名为“com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:gaussdb”。
    // gaussdbjdbc-JRE7.jar:主类名为“com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver”,数据库连接的url前缀为“jdbc:gaussdb”。
    
    public static void main(String[] args) {
        // 驱动类。
        String driver = "com.huawei.gaussdb.jdbc.Driver";
        // 数据库连接描述符。enable_ce=1表示支持密态等值查询基本能力。
        String sourceURL = "jdbc:gaussdb://127.0.0.1:8000/postgres?enable_ce=1";
        // 在环境变量USER、PASSWORD分别配置用户名密码。
        String username = System.getenv("USER");
        String passwd = System.getenv("PASSWORD");
        Connection conn = null;
        try {
            // 加载驱动
            Class.forName(driver);
            // 创建连接
            conn = DriverManager.getConnection(sourceURL, username, passwd);
            System.out.println("Connection succeed!");
            // 创建语句对象
            Statement stmt = conn.createStatement();
    
            // 设置访问主密钥的参数
            // 此处介绍2种方式,选择其中1种方式即可:
            // 认证方式一 aksk认证(生成主密钥阶段介绍了如何获取相关参数:项目ID、AK、SK)
            conn.setClientInfo("key_info", "keyType=huawei_kms, kmsProjectId={项目ID}, ak={AK}, sk={SK}");
            
            /* 示例:
                 conn.setClientInfo("key_info", "keyType=huawei_kms,kmsProjectId=0b59929e8100268a2f22c01429802728," + 
                     "ak=XMAUMJY******DFWLQW, sk=ga6rO8lx1Q4uB*********2gf80muIzUX,");
            */
            // 认证方式二 账号密码认证 生成主密钥阶段介绍了如何获取相关参数:IAM服务器地址、IAM用户名、IAM用户密码、账号名、项目)
            conn.setClientInfo("key_info", "keyType=huawei_kms," +
                "iamUrl={IAM服务器地址}," +
                "iamUser={IAM用户名}," +
                "iamPassword={IAM用户密码}," +
                "iamDomain={账号名}," +
                "kmsProject={项目}");
            /* 示例:
            conn.setClientInfo("key_info", "keyType=huawei_kms," +
                    "iamUrl=https://iam.example.com/v3/auth/tokens," +
                    "iamUser=test," +
                    "iamPassword=*********," +
                    "iamDomain=test_account," +
                    "kmsProject=xxx");
            */
            // 定义主密钥:cmk1为主密钥名字,可自行取名 
            // 生成主密钥阶段介绍了如何获取如下参数:KMS服务器地址、密钥ID
            int rc = stmt.executeUpdate("CREATE CLIENT MASTER KEY ImgCMK1 WITH ( KEY_STORE = huawei_kms , KEY_PATH = '{KMS服务器地址}/{密钥ID}', ALGORITHM = AES_256);");
            
            /* 
                 KEY_PATH示例:https://kms.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v1.0/0b59929e8100268a2f22c01429802728/kms/9a262917-8b31-41af-a1e0-a53235f32de9
                 解释:在生成主密钥阶段密钥服务已生成并存储主密钥,执行本语法只是将主密钥的相关信息存储在数据库中,方便以后访问
                 提示:KEY_PATH格式请参考:《开发指南》中“SQL参考 > SQL语法 > CREATE CLIENT MASTER KEY”章节
            */
            // 定义列加密密钥:列密钥由上一步创建的主密钥加密。详细语法参考:《开发指南》中“SQL参考 > SQL语法 > CREATE COLUMN ENCRYPTION KEY”章节
            int rc2 = stmt.executeUpdate("CREATE COLUMN ENCRYPTION KEY ImgCEK1 WITH VALUES (CLIENT_MASTER_KEY = ImgCMK1, ALGORITHM  = AES_256_GCM);");
            // 定义加密表
            int rc3 = stmt.executeUpdate("CREATE TABLE creditcard_info (id_number int, name varchar(50) encrypted with (column_encryption_key = ImgCEK1, encryption_type = DETERMINISTIC),credit_card varchar(19) encrypted with (column_encryption_key = ImgCEK1, encryption_type = DETERMINISTIC));");
            // 插入数据
            int rc4 = stmt.executeUpdate("INSERT INTO creditcard_info VALUES (1,'joe','6217986500001288393');");
            // 查询加密表
            ResultSet rs = null;
            rs = stmt.executeQuery("select * from creditcard_info where name = 'joe';");
            // 删除加密表
            int rc5 = stmt.executeUpdate("DROP TABLE IF EXISTS creditcard_info;");
            // 删除列加密密钥
            int rc6 = stmt.executeUpdate("DROP COLUMN ENCRYPTION KEY IF EXISTS ImgCEK1;");
            // 删除客户端主密钥
            int rc7 = stmt.executeUpdate("DROP CLIENT MASTER KEY IF EXISTS ImgCMK1;");
            // 关闭语句对象
            stmt.close();
            // 关闭连接
            conn.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return;
        }
    }
    说明:
    • 使用JDBC操作密态数据库时,一个数据库连接对象对应一个线程,否则,不同线程变更可能导致冲突。
    • 使用JDBC操作密态数据库时,不同connection对密态配置数据有变更,由客户端调用isvalid方法保证connection能够持有变更后的密态配置数据,此时需要保证参数refreshClientEncryption为1(默认值为1),在单客户端操作密态数据场景下,refreshClientEncryption参数可以设置为0。
  • 调用isValid方法刷新缓存示例
    // 创建连接conn1
    Connection conn1 = DriverManager.getConnection("url","user","password");
    // 在另外一个连接conn2中创建客户端主密钥
    ...
    // conn1通过调用isValid刷新缓存,刷新conn1密钥缓存
    try {
     if (!conn1.isValid(60)) {
      System.out.println("isValid Failed for connection 1");
     }
    } catch (SQLException e) {
     e.printStackTrace();
            return null;
    }

执行密态等值密文解密

数据库连接接口PgConnection类型新增解密接口,可以对全密态数据库的密态等值密文进行解密。解密后返回其明文值,通过schema.table.column找到解文对应的密文列并返回其原始数据类型。

表1 新增com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.PgConnection函数接口

方法名

返回值类型

支持JDBC 4

decryptData(String ciphertext, Integer len, String schema, String table, String column)

ClientLogicDecryptResult

Yes

参数说明:
  • ciphertext

    需要解密的密文。

  • len

    密文长度。当取值小于实际密文长度时,解密失败。

  • schema

    加密列所属schema名称。

  • table

    加密列所属table名称。

  • column

    加密列所属column名称。

    说明:

    下列场景可以解密成功,但不推荐:

    • 密文长度入参比实际密文长。
    • schema.table.column指向其他加密列,此时将返回被指向的加密列的原始数据类型。
表2 新增com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.clientlogic.ClientLogicDecryptResult函数接口

方法名

返回值类型

描述

支持JDBC4

isFailed()

Boolean

解密是否失败,若失败返回True,否则返回False。

Yes

getErrMsg()

String

获取错误信息。

Yes

getPlaintext()

String

获取解密后的明文。

Yes

getPlaintextSize()

Integer

获取解密后的明文长度。

Yes

getOriginalType()

String

获取加密列的原始数据类型。

Yes

// 通过非密态连接、逻辑解码等其他方式获得密文后,可使用该接口对密文进行解密
import com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.PgConnection;
import com.huawei.gaussdb.jdbc.jdbc.clientlogic.ClientLogicDecryptResult;

// conn为密态连接
// 调用密态PgConnection的decryptData方法对密文进行解密,通过列名称定位到该密文的所属加密列,并返回其原始数据类型
ClientLogicDecryptResult decrypt_res = null;
decrypt_res = ((PgConnection)conn).decryptData(ciphertext, ciphertext.length(), schemaname_str,
        tablename_str, colname_str);
// 检查返回结果类解密成功与否,失败可获取报错信息,成功可获得明文及长度和原始数据类型
if (decrypt_res.isFailed()) {
    System.out.println(String.format("%s\n", decrypt_res.getErrMsg()));
} else {
    System.out.println(String.format("decrypted plaintext: %s size: %d type: %s\n", decrypt_res.getPlaintext(),
        decrypt_res.getPlaintextSize(), decrypt_res.getOriginalType()));
}

执行加密表的预编译SQL语句

// 调用Connection的prepareStatement方法创建预编译语句对象。
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO creditcard_info VALUES (?, ?, ?);");
// 调用PreparedStatement的setShort设置参数。
pstmt.setInt(1, 2);
pstmt.setString(2, "joy");
pstmt.setString(3, "6219985678349800033");
// 调用PreparedStatement的executeUpdate方法执行预编译SQL语句。
int rowcount = pstmt.executeUpdate();
// 调用PreparedStatement的close方法关闭预编译语句对象。
pstmt.close();

执行加密表的批处理操作

// 调用Connection的prepareStatement方法创建预编译语句对象。
Connection conn = DriverManager.getConnection("url","user","password");
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO creditcard_info (id_number, name, credit_card) VALUES (?,?,?)");
// 针对每条数据都要调用setShort设置参数,以及调用addBatch确认该条设置完毕。
int loopCount = 20;
 for (int i = 1; i < loopCount + 1; ++i) {
      pstmt.setInt(1, i);
      pstmt.setString(2, "Name " + i);
      pstmt.setString(3, "CreditCard " + i);
      // Add row to the batch.
      pstmt.addBatch();
}
// 调用PreparedStatement的executeBatch方法执行批处理。
int[] rowcount = pstmt.executeBatch();
// 调用PreparedStatement的close方法关闭预编译语句对象。
pstmt.close();
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