前言

本文主要介绍 client 与 server 连接与认证过程，包括client和server之间的网络交互情况

使用 mysql 5.6.16官方版本分析

认证流程分析

client 建立连接的认证过程如下图

  1. server 监听端口
  2. client 向server建立TCP连接
  3. server 向client发送挑战码报文（报文详细内容在下文中有分析）
  4. client 使用挑战码加密密码，将加密后的密码包含在回包中，发送给server
  5. server 根据client的回包，验证密码的有效性，给client发送ok包或error包

client 给 server 的回包，和 server 的ok包内容在下面的代码栈里有体现

server 给 client 的挑战码报文下下文中有详细分析

image.png

和其他c语言调用方式一样，mysql client 也是调用 mysql_read_connect 建立连接

mysql_real_connect 实际是 client.c 里面的 CLI_MYSQL_REAL_CONNECT 函数

server监听请求

  1. main
  3.   mysqld_main
  5.     handle_connections_sockets
  7.       /* 监听socket请求 */
  8.       poll
  10.       mysql_socket_accept
  12.       create_new_thread

client 向 server 建立连接请求

  1. main
  3.   sql_connect
  5.     sql_read_connect
  7.       mysql_read_connect
  9.         vio_socket_connect
  11.           inline_mysql_socket_connect
  13.             /*向server发送连接请求*/
  14.             connect
  16.         /* 等待server回包 */    
  17.         cli_safe_read
  19.           my_net_read
  21.         /* client 主要认证过程 */
  22.         run_plugin_auth
  24.           native_password_auth_client
  26.             /* 使用挑战码加密密码 */
  27.             scramble
  29.             client_mpvio_write_packet
  31.               /* 
  32.                 拼接client的返回包，包含：
  33.                   1. client 能力位 
  34.                   2. 最大报文长度
  35.                   3. 字符集
  36.                   4. 用户名
  37.                   5. 挑战码加密后的密码
  38.                   6. database name (如果能力位包含 CLIENT_CONNECT_WITH_DB
  39.                   7. client auth plugin name (如果能力位包含 CLIENT_PLUGIN_AUTH
  41.               */
  42.               send_client_reply_packet
  44.                 /* 发送认证包 */
  45.                 my_net_write
  1. handle_one_connection
  3.   do_handle_one_connection
  5.     thd_prepare_connection
  7.       login_connection
  9.         check_connection
  11.           /* 检查host或IP是否能匹配某个用户 */
  12.           acl_check_host
  14.           acl_authenticate
  16.             do_auth_once
  18.               native_password_authenticate
  20.                 /*给 client 发送挑战码*/
  21.                 server_mpvio_write_packet
  23.                   /* 发送 handshake 包 */
  24.                   send_server_handshake_packet
  26.                 /*  */
  27.                 server_mpvio_read_packet
  29.                   /* 接收 client 报文 */
  30.                   my_net_read
  32.                   /* 解析client报文 */
  33.                   parse_client_handshake_packet
  35.               /* 检查密码有效性 */
  36.               check_scramble
  38.         Protocol::end_statement
  40.           Protocol::send_ok
  42.             /* 
  43.               拼接 ok 报文，包含：
  44.                 1. 0 标志位，占一字节
  45.                 2. affected_rows
  46.                 3. last_insert_id
  47.                 4. server_status
  48.                 5. warning_count
  49.                 6. message
  50.               建立连接的时候，一般只有 server_status 有内容，其他都是0或者空
  51.             */
  52.             net_send_ok
  54.               /* 发送 ok 报文 */
  55.               my_net_write

挑战码报文

挑战码是一段随机字符串，server 发送给client用于加密client输入的密码，client给server的回包中包含挑战码加密后的密码，从而避免了网络传输明文密码

  1. static bool send_server_handshake_packet(MPVIO_EXT *mpvio,
  2.                                          const char *data, uint data_len)
  3. {
  4.   /* 申请 1 + 60 + 20 + 64 = 145 byte */
  5.   char *buff= (char *) my_alloca(1 + SERVER_VERSION_LENGTH + data_len + 64);
  6.   char scramble_buf[SCRAMBLE_LENGTH];
  7.   /* end 是写报文的指针*/
  8.   char *end= buff; 
  10.   /* 报文第一位写 protocol_version */
  11.   *end++= protocol_version;
  13.   /* 
  14.     第二位开始写 server_version
  15.     笔者编译的时候带了suffix，version一共24字节，以5.6.16开头
  16.     加'/0'一共25字节
  17.   */
  18.   end= strnmov(end, server_version, SERVER_VERSION_LENGTH) + 1;
  20.   /* 4个字节保存 thread_id */
  21.   int4store((uchar*) end, mpvio->thread_id);
  22.   end+= 4;
  24.   /* 
  25.     发送头8个字节挑战码，用于兼容旧版客户端
  26.     后12个字节写在后面，会被旧版客户端忽略
  27.   */ 
  28.   end= (char*) memcpy(end, data, SCRAMBLE_LENGTH_323);
  29.   end+= SCRAMBLE_LENGTH_323;
  30.   /* 第一段挑战码结尾 */
  31.   *end++= 0;
  33.   /*
  34.     保存低16位能力位
  35.     能力位作用见官方文档：
  36.     https://dev.mysql.com/doc/internals/en/capability-flags.html
  37.   */
  38.   int2store(end, mpvio->client_capabilities);
  39.   /* charset 信息 */
  40.   end[2]= (char) default_charset_info->number;
  41.   /* 
  42.     server_status
  43.     server_status 是 automatic, in trans 等状态信息
  44.     每个位的含义在 include/mysql_com.h 中，以 SERVER_STATUS_ 开头的宏定义
  45.   */                                                                                                                                                     
  46.   int2store(end + 3, mpvio->server_status[0]);
  47.   /* 能力位的高16位 */
  48.   int2store(end + 5, mpvio->client_capabilities >> 16);
  49.   /* 挑战码长度 */
  50.   end[7]= data_len;
  51.   DBUG_EXECUTE_IF("poison_srv_handshake_scramble_len", end[7]= -100;);
  52.   /* 10字节0，应该是保留位 */
  53.   memset(end + 8, 0, 10);
  54.   /* 高低共4字节能力位，1字节charset，2字节server_status，1字节挑战码长度，10字节0，共18位 */
  55.   end+= 18;
  56.   /* 其余部分的挑战码 */
  57.   end= (char*) memcpy(end, data + SCRAMBLE_LENGTH_323,
  58.                       data_len - SCRAMBLE_LENGTH_323);
  59.   end+= data_len - SCRAMBLE_LENGTH_323;
  60.   /* auth plugin name，一般是 mysql_native_password，21字节 */
  61.   end= strmake(end, plugin_name(mpvio->plugin)->str,
  62.                     plugin_name(mpvio->plugin)->length);