数据库加密方案实践：我们选的不是最完美，但是真的够用了。

为什么需要加密存储？

我们之前公司开发了一款社交类 App，准备上线各大应用市场的时候，突然发现上架被拒了。原因是：平台要求提供"公安备案号"，否则 App 无法审核通过，甚至有下架风险。

没办法，我们只好去注册地的网警办跑备案。结果拿到网警办的审核要求后，发现其中有一条写得特别明确：

App 需要对用户个人信息进行加密传输与加密存储，

尤其是密码、手机号、身份证号等敏感字段 ，明文存储会直接驳回备案申请，严重的还会被叫停业务或处罚。

当时我们一看就傻了。密码确实加密了，用的是常规的哈希算法，但像手机号、身份证、邮箱这些，全都明文躺在数据库里。

其实我们不是不知道加密这事有多重要，而是当初在设计的时候，根本就没往那方面想过。

一是觉得------没必要啊。数据库又不是对外开放的，而且数据库安全做的相对来说很到位了。正常情况下谁能碰到这些数据？除非服务器被攻破了，否则怎么可能泄漏？

二是我们页面上本来也做了脱敏。手机号、身份证这些信息，在前端或后端接口返回的时候都会做遮盖，后台操作人员看不到全量数据。就算有人越权进后台，也拿不到完整信息，我们当时觉得这就够了。

三是，加密太麻烦了。像用户登录、注册、实名认证这些流程，本来就已经够复杂了，偶尔还得救个急、处理失败回调什么的。再加一层加密，前端传参、后端校验、数据库查询，全得改一轮，系统复杂度直接上天。而且加密之后，什么模糊查询、手机号筛选、关键词匹配基本全废，干脆就没往那块考虑。

结果这些"我们以为不会出问题"的地方，最后全变成了卡我们脖子的点。

我们又花了一周时间重新设计字段、做加密、兼容查询逻辑，才终于顺利通过了联网备案。

手机号加密怎么做？我们是这样设计的

在整改的时候，我们首先把用户信息里的手机号字段单独拆了出来，放到一张新的表里做专门的加密设计。

当时也确实花了不少时间研究各种方案。网上有很多资料，有些看起来挺先进的，但实际落地的时候问题一堆。

比如，有的说可以搞一个"明文映射表"，用户手机号存明文，然后另起一张加密表做关联。

但是我觉得这种设计其实就是：脱裤子放屁，自己骗自己。

还有的方案是说把手机号拆成三段，中间部分加密、首尾保留，甚至还有人搞什么正则分词加密索引的。我们看完之后的感受是：太复杂了，维护成本太高，不适合我们业务节奏。

我们最后回过头来，还是从我们自己系统的使用场景出发来设计，因为我们对手机号的使用，其实就这几种：

客服系统要通过手机号查用户；
后台风控系统会用手机号做定位；
审计、运营导数也基本都是以手机号为主键查；
还有不少业务逻辑里会用到手机号尾号做筛选，比如查"尾号是 5678 的用户"。

所以我们的思路是：

不搞那种"高大上"的通用加密框架，

也不想为了安全牺牲掉所有可用性，

我们做了一个更实际、更折中的方案：受控拆分字段 + 明文索引 + 模糊脱敏策略。

说白了就是：哪些字段该加密就加密，哪些该查的我们用结构化字段保留一小部分明文，

既保证了合规和安全，也没把业务搞瘫。

确定了要做"加密 + 可查询"之后，我们就开始重新设计手机号的存储结构。

我们把手机号从原来的 user_info 表里单独拆了出来，放到一张叫 user_phone 的表中。这张表专门用于存储用户手机号的加密信息，并保留了一部分可查询的字段，设计结构如下：

sql 复制代码

CREATE TABLE `user_phone` (
  `user_id`       BIGINT UNSIGNED     NOT NULL COMMENT '用户ID，主键，一对一关联用户表',
  `phone_cipher`  VARBINARY(128)      NOT NULL COMMENT '加密后的手机号密文',
  `phone_iv`      VARBINARY(12)       NOT NULL COMMENT 'AES-GCM加密使用的随机IV',
  `phone_tag`     VARBINARY(16)       NOT NULL COMMENT 'AES-GCM认证Tag',
  `phone_idx`     BINARY(32)          NOT NULL COMMENT '手机号HMAC索引值（不可逆，用于等值查询）',
  `phone_prefix`  CHAR(3)             NOT NULL COMMENT '手机号前3位，用于受控前缀查询',
  `phone_last4`   CHAR(4)             NOT NULL COMMENT '手机号后4位，用于受控尾号查询',
  `key_version`   SMALLINT UNSIGNED   NOT NULL DEFAULT 1 COMMENT '加密时使用的密钥版本号',
  `created_at`    DATETIME            NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  `updated_at`    DATETIME            NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',

  PRIMARY KEY (`user_id`),
  UNIQUE KEY `uk_phone_idx` (`phone_idx`),
  KEY `idx_phone_prefix_last4` (`phone_prefix`, `phone_last4`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用户手机号表，加密存储 + 可控查询支持';

里面的字段其实不复杂，核心就这几个：

字段名	作用	示例值
`user_id`	用户 ID（主键）	10001
`phone_cipher`	加密后的手机号密文	看不懂的一串密文
`phone_iv`	加密用的随机向量	随机字节
`phone_tag`	GCM 的认证 tag	随机字节
`phone_idx`	HMAC 索引值（不可逆）	二进制摘要
`phone_prefix`	手机号前三位	138
`phone_last4`	手机号后四位	5678
`key_version`	密钥版本号	1

为什么要设计这么多字段？它们都是干啥的？

我们最开始也纠结：只存密文不行吗？干嘛还要搞什么索引值、前缀、后缀？

后来发现，不行。想要安全，就要加密；想要查，就要加索引；想要模糊，就得拆字段------这就是结合场景考虑。

我这边简单说下我们当时为什么要这样设计这些字段。

phone_cipher / phone_iv / phone_tag

这三个是一组，加密手机号用的。我们用了 AES-GCM 模式做加密，需要带上随机的 IV 和 tag，用来保证密文的完整性。加密之后得到的结果就是 phone_cipher，数据库里只存这一组，原始手机号不会落库。

这个字段组主要用于后续需要展示或导出的场景 ，比如我们这边要导出用户手机号给运营或者客服留存时，就需要解密手机号再导出。

平时的业务逻辑，比如登录、查找、风控，都不会直接用到这个字段。

phone_idx

这个字段是用手机号原文计算出来的 HMAC 值，用于等值查询。不可逆，也就是说别人拿到这个字段是没法还原手机号的，但如果我们知道原手机号，在应用层也能算出一样的值，就能查出来是谁。

我们所有基于手机号的查找场景（比如查"手机号等于 13888888888 的用户"）都是通过这个字段完成的，而不是查密文。

phone_prefix / phone_last4

这两个是我们保留下来的明文段，用于支持一些常见的模糊查找。

比如客服说："能不能查一下尾号是 5678 的用户？"或者运营要查"138 开头的手机号用户"，再比如我们要导出所有 138 开头的用户手机号给市场部门做短信通知，这类场景我们就通过这两个字段来查。

我们明确只保留前缀和后缀两个可查段，不支持任意位置模糊，比如 %3888% 这种查法，在数据库和代码层都限制了，防止被滥用。

这样做的目的是：在能满足常见业务的前提下，尽量减少信息泄露的风险。

key_version

密钥是一定要支持轮换的，这个字段就是用来记录每条数据使用的是哪一版密钥。以后密钥升级时，不需要一次性重加密所有数据，而是根据版本去解密、或后台分批升级。

姓名字段的加密设计

手机号搞定之后，接下来就是姓名字段的处理。相比手机号，姓名的使用频率没那么高，基本都是用于后台展示，或者做一些精确匹配的筛选，比如查"名字叫张三"的用户。

我们这边对姓名的使用场景也比较明确：

后台用户详情页需要展示完整姓名；
运营偶尔会根据姓名做等值筛选，比如查"叫王磊的用户有多少"；
但我们没有任何模糊匹配的需求，比如 %张% 或"姓李的所有用户"，这种我们业务层面压根不支持。

基于这些情况，我们的加密策略就比较简单了：

字段名	作用
`name_cipher`	加密后的姓名密文
`name_iv`	加密用的随机向量
`name_tag`	AES-GCM 认证 tag
`name_idx`	HMAC 生成的等值查询索引值

字段设计跟手机号差不多，也是一组密文字段 + 一个索引字段。

name_cipher / iv / tag 是用于解密展示用的，比如后台详情页看到完整姓名；
name_idx 是通过 HMAC 算法生成的，不可逆，用于等值查询，比如查"名字等于张三"的用户。

我们没有保留什么前缀、后缀字段，也没有拆成字或词来支持模糊查询，这一块我们定得很死：姓名只支持等值查，不能模糊匹配。

主要原因也是出于安全考虑------中文姓名空间太小了，如果支持模糊，风险太大，查个"李"就能把一堆用户暴露出来。所以我们业务上直接禁止这类需求，也就没必要为它设计复杂的字段结构。

身份证字段的加密设计

身份证号这块，我们在处理时是比较谨慎的。一方面它是非常敏感的个人信息，属于法律明确定义的"个人敏感信息"；另一方面，它本身就包含了大量可识别的数据，比如出生日期、性别、地区编码这些，都能被人反推出来。

我们这边业务对身份证的使用需求，主要集中在以下几个场景：

实名认证流程中做格式校验和合法性判断；
后台偶尔需要根据身份证号等值查询某个用户；
风控系统会根据出生日期、性别等字段做一些筛查，比如排除未成年用户，或者识别虚假身份；
运营需要导出符合某些特征（比如出生时间段、性别、地区）的用户。

根据这些场景，我们做了如下设计：

字段名	作用
`pid_cipher`	加密后的身份证密文
`pid_iv`	加密用的随机向量
`pid_tag`	GCM 加密认证 tag
`pid_idx`	HMAC 等值查询索引（不可逆）
`pid_birth`	出生日期（从身份证中解析）
`pid_gender`	性别（M / F，从身份证中解析）
`pid_area_code`	身份证前6位区域编码（从身份证中解析）

字段思路基本和手机号一致：密文存储 + 索引查找 + 结构化派生字段。

我们不会在业务里去"模糊查身份证号"，但为了支持按出生年月、性别、地区等维度做筛选，我们在应用层解析身份证号后把这些派生字段写入数据库。这样就可以满足业务需求，又不需要对加密字段本身做任何操作。

下面是我们几个常用的查询示例：

精确查某个身份证号（等值查询）

sql 复制代码

SELECT * FROM user_identity
WHERE pid_idx = :hashedPid;

这个查询是通过应用层先算出身份证号的 HMAC 值，然后用 pid_idx 去查的，原文不会暴露，也不需要解密。

筛选出生在 1990 年的用户

sql 复制代码

SELECT * FROM user_identity
WHERE pid_birth BETWEEN '1990-01-01' AND '1990-12-31';

查询性别为女性的用户

sql 复制代码

SELECT * FROM user_identity
WHERE pid_gender = 'F';

查询地区编码为 310101 的用户（例如上海黄浦）

sql 复制代码

SELECT * FROM user_identity
WHERE pid_area_code = '310101';

这些字段都是在实名认证通过时就一次性提取并存入数据库的，系统运行过程中不需要每次都重新解析身份证号。

我们也没有保留身份证号的前缀、后缀等字段，更不支持任何形式的 LIKE '%xxx%' 查询。身份证字段只支持等值查 + 结构字段筛选，这一点在我们系统里是严格限制的。

邮箱字段的加密设计

邮箱这个字段，在我们系统里的使用频率相对没那么高，主要出现在这些地方：

用户注册、绑定邮箱；
忘记密码时用来找回账号；
后台偶尔需要根据邮箱精准查用户，比如客服根据用户提供的邮箱地址定位账号；
运营偶尔会筛选某些邮箱域名的用户，比如导出全部 @qq.com 或 @gmail.com 的用户。

和前面的手机号、身份证一样，我们也对邮箱做了加密处理，但整体设计更轻量一些：

字段名	作用
`email_cipher`	加密后的邮箱密文
`email_iv`	加密用的随机向量
`email_tag`	GCM 加密认证 tag
`email_idx`	HMAC 等值查询索引（不可逆）
`email_domain`	邮箱域名（明文）

思路还是一样的：加密存原文，保留索引，适当结构拆分。

email_cipher / iv / tag

和其他字段一样，email_cipher 是密文，用 AES-GCM 加密后存的，iv 和 tag 是为了完整性校验。解密只在导出邮箱或后台查看原文的时候用到，平时业务不会直接用这个字段。

email_idx

邮箱虽然不像手机号那样高频查询，但也有等值查的场景，比如用户忘记绑定的手机号、用邮箱登录的时候，就会用到这个字段。我们这里同样是通过 HMAC 算法生成一个不可逆的索引值，用于精准查找。

sql 复制代码

SELECT * FROM user_email
WHERE email_idx = :hashedEmail;

应用层先把用户输入的邮箱标准化（比如统一小写、去空格），再计算 HMAC，和数据库里的 email_idx 去匹配。

email_domain

这个字段是我们主动拆出来的，用来支持一些按邮箱域名的筛选，比如：

查所有 @qq.com 的用户；
或者导出 @163.com 的账号；

sql 复制代码

SELECT * FROM user_email
WHERE email_domain = 'qq.com';

这个字段是通过应用层在用户绑定邮箱时就拆出来的，直接存明文。我们系统默认所有邮箱都在存储前做了统一处理，比如去空格、小写化，这样可以保证查询时不会出错。

说明一下我们没做什么

我们没有做"邮箱前缀模糊查"，比如查 abc*@qq.com 这种。这种需求要么是伪需求，要么就是会被滥用的风险点，我们一律不支持。邮箱字段只支持等值查 + 域名筛选，不开放模糊搜索。

后台展示这么多字段，不会查起来很麻烦吗？

在我们把用户敏感信息都做了加密拆分之后，一个最直接的问题就摆在面前了：

后台列表要展示用户信息，手机号、邮箱、身份证、姓名这些都加密了，字段又不在主表里，是不是每次都要联合三四张表？这样查性能压力大不说，写代码也麻烦。

我们一开始也试过用视图、用聚合查询，甚至做过服务端拼接，但最终都觉得太重。

后来我们选择了一个最简单、最实用的做法：

在主表（user_info）里，直接存一份脱敏后的字段，专门用于展示，不参与查询，也不存明文。

我们是怎么做的？

我们在用户主表里增加了下面几个字段：

字段名	含义	示例值
`phone_masked`	脱敏后的手机号	`138****5678`
`email_masked`	脱敏后的邮箱	`j***@qq.com`
`pid_masked`	脱敏后的身份证号	`3101**********1234`
`name_masked`	脱敏后的姓名	`张*`、`李`

这些字段的生成方式非常简单，都是在用户注册或实名认证成功后，系统在后端加密字段的同时，同步生成一份脱敏展示内容，写入用户主表。

举个例子：

手机号加密写入 user_phone 表 → 同时生成 phone_masked = 138****5678
姓名加密写入 user_identity 表 → 同时生成 name_masked = 张**
邮箱加密写入 user_email 表 → 同时生成 email_masked = j***@qq.com

这些脱敏字段用在哪里？

我们限定这些字段只用于展示场景，比如：

后台用户列表页；
客服工单系统里的用户信息面板；
用户中心"我的资料"页（非编辑态）；
日志记录、审计结果中需要展示用户信息但不能暴露原文的地方。

这些字段不会参与任何查询、筛选或逻辑判断，只作为纯展示字段存在，避免每次都去解密原文、拼接脱敏字符串。

为什么要这么做？

一方面是出于性能考虑。加密字段都拆出去了，如果展示时还要联合三四个表、还要解密、还要拼接脱敏格式，展示一个列表可能就要跑几十次逻辑，根本扛不住。

另一方面也是代码维护成本的问题。每个功能点都写一套"解密 + 脱敏"的逻辑，容易出错不说，还到处复制粘贴，不好统一。

我们统一用这个做法之后：

展示层只拿 *_masked 字段，逻辑清晰；
加密字段照样存在，查找、导出、风控都能用；
敏感原文不在主表里落地，合规层面也没问题。

脱敏字段的写入时机？

统一都是在用户信息首次写入或者更新敏感字段时自动写入。

比如：

用户注册成功 → 生成手机号、邮箱的加密字段 → 同时写入脱敏字段；
用户实名认证成功 → 生成身份证号和姓名的加密字段 → 同时写入 pid_masked 和 name_masked；
后续如果用户更换手机号/邮箱，也会重新生成对应的 *_masked 字段。

我们在内部封装了一套写入逻辑，所有调用加密写入的地方，都会自动带上脱敏字段生成。

这套加密方案落地后，我们遇到的一些现实问题

上面说的这一整套加密设计，基本能覆盖我们项目中大多数合规要求和常见业务场景了。

但我们在实际项目里上线后，还是遇到了一些问题，有些是系统层面的，有些是团队习惯、协作流程带来的。这里简单说说，踩过的坑能少一个是一个。

1. 密钥怎么管理是个麻烦事

刚开始大家说得好好的"支持密钥轮换"，但真要搞，才发现没几个人愿意接这个锅。

我们一开始是直接把 key 写在配置文件里的，然后放到环境变量。这个方式其实风险挺大的，密钥如果泄露，数据库里的敏感信息几乎就是裸奔。

后来我们简单封装了一下，把加密解密逻辑统一放到一个工具类里，预留了切换密钥的能力。再后来才慢慢开始接入 KMS。

建议： 如果团队能力允许，尽早把 key 管理这块独立出来，别写死在代码里。

2. 有人想查中间模糊，办不到

我们只支持手机号前缀、后缀，身份证出生年月，邮箱域名。

但上线之后，总有同事会说："能不能查手机号里包含 88 的用户？"或者"查姓李的用户？"这类查询业务上其实说得通，但技术上我们故意不支持。

但是我们明确限制搜索能力是出于安全考虑，不支持就是不支持，当时就统一回一句："不能查，这是设计上就不允许的。"

建议： 上线之前就把查询能力边界定清楚，不支持模糊就别让前端传 %xxx% 这种条件。模糊查越灵活，风险越大。

3. 解密逻辑容易被滥用

一开始我们把解密逻辑封装成公共函数，想着大家统一调用。但上线之后，慢慢发现有些地方开始滥用了：

比如日志里输出了解密后的手机号、运营脚本里直接全量解密再导出，甚至还有一些测试工具绕过权限直接解密。

这玩意一旦用得太随意，加密就等于白做了。

建议： 所有解密操作都要有明确入口，最好加审计。不是谁想解就解。我们后来是把"解密行为"统一放在一个 service 里，并做了日志记录。

4. 历史数据加密是个大坑

上线之前的老数据全是明文的，怎么办？总不能一刀切直接换表吧。

我们是做了一个"回填脚本"，分批把旧数据慢慢加密进来，跑了两周才完全处理完。中间还遇到过字符编码、无效数据的问题，有些字段根本没值。

建议： 上线前要考虑数据迁移路径。尽量用"新增字段 + 回填 + 双写"方式做平滑迁移，别想着一次到位。

5. BI、分析、导出系统全挂了

敏感字段一加密，BI 查询直接废了。原来可以查手机号前 3 位注册分布，现在什么也查不了。

后来我们给 BI 系统专门开了一张"脱敏副本表"，只保留能分析的那几段，比如手机号段、邮箱域名、出生年月等。

建议： 做加密前，先跟 BI 团队聊一聊，把他们日常用到的字段结构先梳理出来。该保留结构的保留，但不能留下泄露口子。

6. 后台导出要啥都给，这也很危险

我们系统里有后台导出功能。以前是全字段导出，连身份证号、手机号全都明文给到 Excel。

上线加密后，我们调整了导出规则：

默认导出只给脱敏字段，比如 138****5678；
真正要拿原文的，需要审批或特殊权限，解密时记录操作日志。

建议： 导出、审计这类场景最容易出问题，别放松，要么不给，要么严格审批。

总的来说

这一套加密方案本身没问题，关键是我们上线之后怎么落地、怎么控制使用。

技术上设计得再完善，如果权限乱、日志乱、调用随意，最后都还是风险点。

我们最终要保证的是：

加密只是底线，不滥用才是保障。

我们选的不是最完美，但是真的够用了

说实话，我们在做这个方案之前，也看了很多网上关于数据库加密的文章，不少都讲得很完整，也很专业，确实值得学习。

但我们没有直接照搬实用性很高的一些方案。原因很简单：

加密方案可以有很多种，但最终落地的方案必须跟我们的实际业务场景对得上。

我们不是在做一个"为了合规而合规"的系统，也不是为了安全做而做。

我们的目标是既能保护好用户的敏感数据，也不能把系统复杂度拉满，影响业务、拖慢开发节奏。

所以最后这套方案看起来可能没那么"全面"，有很多限制与不足，也不通用，但它足够简单、够安全、能落地，而且我们确实在上线之后运行得还不错。