【数据库】数据库的安全性
问题的提出
- 数据库的一大特点是数据可以共享
- 数据共享必然带来数据库的安全性问题
- 数据库系统中的数据共享不能是无条件的共享
计算机安全性概述
一、计算机安全性
计算机系统安全性
为计算机系统建立和采取的各种安全保护措施，以保护计算机系统中的硬件、软件及数据，防止其因偶然或恶意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄露等。
三类计算机系统安全性问题
- 技术安全类
- 管理安全类
- 政策法律类
二、安全标准简介
1. TCSEC/TDI标准的基本内容
从四个方面来描述安全性级别划分的指标
➢安全策略
➢责任
➢保证
➢文档
2.TCSEC/TDI安全级别划分
➢ 按系统可靠或可信程度逐渐增高
➢ 各安全级别之间：偏序向下兼容
B2以上的系统：还处于理论研究阶段
CC
➢ 提出国际公认的表述信息技术安全性的结构
➢ 把信息产品的安全要求分为：安全功能要求、安全保证要求
CC文本组成
➢ 简介和一般模型
➢ 安全功能要求
➢ 安全保证要求
数据库安全性控制
概述
1. 非法使用数据库的情况
➢ 用户编写一段合法的程序绕过DBMS及其授权机制，通过操作系统直接存取、修改或备份数据库中的数据；
➢ 直接或编写应用程序执行非授权操作
➢ 通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数据
➢ 破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意的
2. 数据库安全性控制的常用方法
➢ 用户标识和鉴定
➢ 存取控制
➢ 视图
➢ 审计
➢ 密码存储
一、用户标识与鉴别
系统提供的最外层安全保护措施
基本方法
➢ 系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份；
➢ 系统内部记录着所有合法用户的标识；
➢ 每次用户要求进入系统时，由系统核对用户提供的身份标识；
➢ 通过鉴定后才提供机器使用权。
➢ 用户标识和鉴定可以重复多次
用户标识自己的名字或身份
- 用户名/口令
➢ 简单易行，容易被人窃取 - 每个用户预先约定好一个计算过程或者函数
➢ 系统提供一个随机数
➢ 用户根据自己预先约定的计算过程或者函数进行计算
➢ 系统根据用户计算结果是否正确鉴定用户身份
二、 存取控制
1. 存取控制机制组成
➢ 定义用户权限
➢ 合法权限检查
2. 用户权限定义和合法权限检查机制一起组成了DBMS的安全子系统
3.常用存取控制方法
➢ 自主存取控制（Discretionary Access Control ，简称DAC）： C2级；灵活
➢ 强制存取控制（Mandatory Access Control，简称 MAC）：B1级；严格
4.自主存取控制方法
- 同一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限
- 不同的用户对同一对象也有不同的权限
- 用户还可将其拥有的存取权限转授给其他用户
5.强制存取控制方法
- 每一个数据对象被标以一定的密级
- 每一个用户也被授予某一个级别的许可证
- 对于任意一个对象，只有具有合法许可证的用户才可以存取
三、自主存取控制方法
- 通过 SQL 的 GRANT 语句和 REVOKE 语句实现
- 用户权限组成
➢数据对象
➢操作类型 - 定义用户存取权限：定义用户可以在哪些数据库对象上进行哪些类型的操作
- 定义存取权限称为授权
四、授权与回收
1.GRANT
1）一般格式：
GRANT <权限>[,<权限>]...
[ON <对象类型> <对象名>]
TO <用户>[,<用户>]...
[WITH GRANT OPTION];
2）语义：
将对指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户
发出GRANT：
➢DBA
➢数据库对象创建者（即属主Owner）
➢拥有该权限的用户
按受权限的用户
➢一个或多个具体用户
➢PUBLIC（全体用户）
WITH GRANT OPTION子句:
➢ 指定：可以再授予
➢ 没有指定：不能传播
不允许循环授权
2.REVOKE
1)授予的权限可以由DBA或其他授权者用REVOKE语句收回
2)REVOKE语句的一般格式为：
REVOKE <权限>[,<权限>]...
[ON <对象类型> <对象名>]
FROM <用户>[,<用户>]...;
SQL灵活的授权机制
- DBA：拥有所有对象的所有权限
➢ 不同的权限授予不同的用户 - 用户：拥有自己建立的对象的全部的操作权限
➢ GRANT：授予其他用户 - 被授权的用户
➢ “继续授权”许可：再授予 - 所有授予出去的权力在必要时又都可用REVOKE语句收回
3.创建数据库模式的权限
1)DBA在创建用户时实现
2)CREATE USER语句格式
CREATE USER <username>
［WITH］［DBA | RESOURCE | CONNECT］
五、数据库角色
被命名的一组与数据库操作相关的权限
➢ 角色是权限的集合
➢ 可以为一组具有相同权限的用户创建一个角色
➢ 简化授权的过程
1. 角色的创建
CREATE ROLE <角色名>
2. 给角色授权
GRANT <权限>［，<权限>］…
ON <对象类型>对象名
TO <角色>［，<角色>］
3.将一个角色授予其他的角色或用户
GRANT <角色1>［，<角色2>］…
TO <角色3>［，<用户1>］…
［WITH ADMIN OPTION］
4.角色权限的收回
REVOKE <权限>［，<权限>］…
ON <对象类型> <对象名>
FROM <角色>［，<角色>］…
六、强制存取控制方法
自主存取控制缺点
- 可能存在数据的“无意泄露”
- 原因：这种机制仅仅通过对数据的存取权限来进行安全控制，而数据本身并无安全性标记
- 解决：对系统控制下的所有主客体实施强制存取控制策略
1. 强制存取控制（MAC)
➢ 保证更高程度的安全性
➢ 用户不能直接感知或进行控制
➢ 适用于对数据有严格而固定密级分类的部门:军事部门;政府部门
2. 主体是系统中的活动实体
➢ DBMS所管理的实际用户
➢ 代表用户的各进程
3. 客体是系统中的被动实体，是受主体操纵的
➢ 文件
➢ 基表
➢ 索引
➢ 视图
4. 敏感度标记（Label）
➢ 绝密（Top Secret）
➢ 机密（Secret）
➢ 可信（Confidential）
➢ 公开（Public）
主体的敏感度标记称为许可证级别（Clearance Level）
客体的敏感度标记称为密级（Classification Level）
5.强制存取控制规则
(1)仅当主体的许可证级别大于或等于客体的密级时，
该主体才能读取相应的客体
(2)仅当主体的许可证级别等于客体的密级时，该主体
才能写相应的客体
修正规则
主体的许可证级别 <=客体的密级 → 主体能写客体
规则的共同点
禁止了拥有高许可证级别的主体更新低密级的数据对象
6.MAC与DAC
1)DAC与MAC共同构成DBMS的安全机制
2)实现MAC时要首先实现DAC
➢ 原因：较高安全性级别提供的安全保护要包含较低级别的所有保护
DAC + MAC安全检查示意图
视图机制
- 把要保密的数据对无权存取这些数据的用户隐藏起来，对数据提供一定程度的安全保护
➢ 主要功能是提供数据独立性，无法完全满足要求
➢ 间接实现了支持存取谓词的用户权限定义
审计（Audit）
一、什么是审计
➢ 审计日志（Audit Log）
将用户对数据库的所有操作记录在上面
➢ DBA利用审计日志
找出非法存取数据的人、时间和内容
➢ C2以上安全级别的DBMS必须具有
二、审计分类
1.用户级审计
➢针对自己创建的数据库表或视图进行审计
➢记录所有用户对这些表或视图的一切成功和（或）不成功的访问要求以及各种类型的SQL操作
2.系统级审计
➢DBA设置
➢监测成功或失败的登录要求
➢监测GRANT和REVOKE操作以及其他数据库级权限下的操作
三、审计功能的可选性
➢ 审计很费时间和空间
➢ DBA可以根据应用对安全性的要求，灵活地打开或关闭审计功能。
AUDIT语句：设置审计功能
NOAUDIT语句：取消审计功能
数据加密
防止数据库中数据在存储和传输中失密的
有效手段
一、加密的基本思想
➢ 根据一定的算法将原始数据（术语为明文，Plain text）变换为不可直接识别的格式（术语为密文，Cipher text）
➢ 不知道解密算法的人无法获知数据的内容
二、加密方法
1.替换方法
•使用密钥（Encryption Key）将明文中的每一个字符转换为密文中的一个字符
2.置换方法
将明文的字符按不同的顺序重新排列
3.混合方法
美国1977年制定的官方加密标准：数据加密标准（Data Encryption Standard，简称DES）
三、DBMS中的数据加密
➢ 有些数据库产品提供了数据加密例行程序
➢ 有些数据库产品本身未提供加密程序，但提供了
接口
数据加密功能通常也作为可选特征，允许用户自由选择
➢ 数据加密与解密是比较费时的操作
➢ 数据加密与解密程序会占用大量系统资源
➢ 应该只对高度机密的数据加密
统计数据库安全性
一、统计数据库的特点
➢ 允许用户查询聚集类型的信息（例如合计、平均
值等）
➢ 不允许查询单个记录信息
二、 统计数据库中特殊的安全性问题
➢ 隐蔽的信息通道
➢ 从合法的查询中推导出不合法的信息
规则1：任何查询至少要涉及N(N足够大)个以上的记录
规则2：任意两个查询的相交数据项不能超过M个
规则3：任一用户的查询次数不能超过1+(N-2)/M
数据库安全机制的设计目标：
试图破坏安全的人所花费的代价 >> 得到的利益