MySQL 加密函數實戰：AES_ENCRYPT、DES_ENCRYPT、SHA2 保護敏感資料完整指南

為什麼要在資料庫層加密？

應用層加密雖靈活，但易出現實作不一、金鑰管理分散、備份洩漏等問題。MySQL 內建加密函數可將敏感欄位（身分證、信用卡、醫療記錄）在寫入時自動加密，讀取時解密，實現透明資料加密（TDE）雛形。

核心對稱加密函數

單向雜湊函數（密碼、完整性驗證）

• SHA2(str, 256) / SHA2(str, 512)：SHA-256/512，推薦
• SHA1(str)：160-bit，已脆弱，禁用於安全場景
• MD5(str)：128-bit，極易碰撞，僅用於非安全校驗
• PASSWORD(str)：MySQL 內部認證雜湊，不可用於業務

實戰範例：身分證字號 AES 加密存儲

1. 產生/管理金鑰

-- 生產環境金鑰應存於金鑰管理系統 (KMS)、環境變數、密碼保險箱
-- 這裡示範用固定 16 字節金鑰（實際必須輪換、分級）
SET @master_key = UNHEX('0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF');

2. 建表與寫入

CREATE TABLE `users` (
  `id` INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  `name` VARCHAR(50),
  `id_card_enc` VARBINARY(100)  -- 加密後二進制，長度 = 原長度填充至 16 倍數
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT INTO `users` (`name`, `id_card_enc`)
VALUES ('Alice', AES_ENCRYPT('A123456789', @master_key));

3. 讀取解密

SELECT `name`, CAST(AES_DECRYPT(`id_card_enc`, @master_key) AS CHAR) AS `id_card`
FROM `users` WHERE `id` = 1;

進階：金鑰分級與輪換策略

• 主金鑰 (KEK)：加密資料金鑰 (DEK)，存 KMS/HSM
• 資料金鑰 (DEK)：每張表/每欄位一組，定期輪換
• 輪換流程：UPDATE t SET col_enc = AES_ENCRYPT(AES_DECRYPT(col_enc, old_key), new_key)
• 應用層僅持有 DEK（經 KEK 解密後），資料庫備份無金鑰不可解密

效能與避坑指南

• 索引失效：加密欄位無法建立有效索引（密文無序），僅適合低頻查詢欄位
• 空間膨脹：AES 填充至 16 字節倍數，VARBINARY 儲存
• 字元集陷阱：加密/解密雙端字元集必須一致，建議統一 utf8mb4
• SQL 注入風險：金鑰參數化傳遞，絕不拼接 SQL 字串

MySQL 8.0 新功能：元件式加密

• component_ssl、component_keyring：外掛式金鑰管理
• INNODB_TABLESPACE_ENCRYPTION：表空間級透明加密（企業版）

結語

MySQL 內建加密函數提供資料庫層面的最後一道防線。結合 AES-128 + 分級金鑰管理 + 應用層參數化，可滿足大多數合規要求。但記住：加密 ≠ 訪問控制，仍需配合權限最小化、審計日誌、網路隔離構建纵深防禦。