数据库安全性

1、第九章数据库安全性数据库安全性 保护数据库防止恶意破坏和非法的存取保护数据库防止恶意破坏和非法的存取 防范对象是非法用户和非法操作防范对象是非法用户和非法操作数据库完整性数据库完整性 防止错误信息的输入和输出所造成的无效操作和防止错误信息的输入和输出所造成的无效操作和错误结果错误结果 防范对象是不合语义的数据防范对象是不合语义的数据两者密切相关两者密切相关要点要点 数据库安全性的概念数据库安全性的概念 数据库安全性控制技术数据库安全性控制技术 问题的提出问题的提出 数据库的一大特点是数据库的一大特点是数据可以共享数据可以共享，但数据共享，但数据共享必然带来数据库的安全性问题必然带来数据库的安全

2、性问题 数据库系统中的数据共享是在数据库系统中的数据共享是在DBMS统一的统一的严格严格的控制之下的共享的控制之下的共享，即只允许有合法使用权限的，即只允许有合法使用权限的用户访问允许他存取的数据用户访问允许他存取的数据 数据库系统的安全保护措施是否有效是数据库系数据库系统的安全保护措施是否有效是数据库系统统主要的性能指标之一主要的性能指标之一 数据库的安全性和数据库的安全性和计算机系统的安全计算机系统的安全是紧密联系、是紧密联系、互相支持的互相支持的什么是数据库的安全性什么是数据库的安全性 数据库的安全性是指保护数据库，防止因用数据库的安全性是指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄

3、露、更改或破户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。坏。什么是数据的保密什么是数据的保密 数据保密是指用户合法地访问到机密数据后数据保密是指用户合法地访问到机密数据后能否对这些数据保密。能否对这些数据保密。 通过制订法律道德准则和政策法规来保证。通过制订法律道德准则和政策法规来保证。计算机系统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，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到更改或泄露等

4、三类安全性问题三类安全性问题 技术安全类技术安全类 管理安全类管理安全类 政策法律类政策法律类技术安全类技术安全类 指计算机系统中采用具有一定安全性的硬件、软指计算机系统中采用具有一定安全性的硬件、软件来实现对计算机系统及其所存数据的安全保护，件来实现对计算机系统及其所存数据的安全保护，当计算机系统受到无意或恶意的攻击时仍能保证当计算机系统受到无意或恶意的攻击时仍能保证系统正常运行，保证系统内的数据不增加、不丢系统正常运行，保证系统内的数据不增加、不丢失、不泄露。失、不泄露。管理安全管理安全 软硬件意外故障、场地的意外事故、管理不善导软硬件意外故障、场地的意外事故、管理不善导致的计算机设备和数

5、据介质的物理破坏、丢失等致的计算机设备和数据介质的物理破坏、丢失等安全问题安全问题政策法律类政策法律类 政府部门建立的有关计算机犯罪、数据安全保密政府部门建立的有关计算机犯罪、数据安全保密的法律道德准则和政策法规、法令的法律道德准则和政策法规、法令计算机系统本身的技术问题计算机系统本身的技术问题 计算机安全理论与策略，计算机安全技术计算机安全理论与策略，计算机安全技术管理问题管理问题 安全管理，安全评价，安全产品安全管理，安全评价，安全产品法学法学 计算机安全法律计算机安全法律犯罪学犯罪学 计算机犯罪与侦察，安全监察计算机犯罪与侦察，安全监察心理学心理学为降低进而消除对系统的安全攻击，各国引用

6、或制为降低进而消除对系统的安全攻击，各国引用或制定了一系列安全标准定了一系列安全标准 TCSEC (桔皮书桔皮书) TDI (紫皮书紫皮书)1985年美国国防部（年美国国防部（DoD）正式颁布）正式颁布 DoD可信可信计算机系统评估标准计算机系统评估标准 简称简称TCSEC或或DoD85，TCSEC又称又称桔皮书桔皮书TCSEC标准的目的标准的目的 提供一种标准，使提供一种标准，使用户用户可以对其计算机系统内可以对其计算机系统内敏感信息安全操作的可信程度做评估。敏感信息安全操作的可信程度做评估。 给计算机行业的给计算机行业的制造商制造商提供一种可循的指导规提供一种可循的指导规则，使其产品能够更

7、好地满足敏感应用的安全则，使其产品能够更好地满足敏感应用的安全需求。需求。1991年年4月美国月美国NCSC（国家计算机安全中心）（国家计算机安全中心）颁布了颁布了可信计算机系统评估标准关于可信可信计算机系统评估标准关于可信数据库系统的解释数据库系统的解释 简称简称TDI，又称，又称紫皮书紫皮书 它将它将TCSEC扩展到数据库管理系统扩展到数据库管理系统 定义了数据库管理系统的设计与实现中需定义了数据库管理系统的设计与实现中需满足和用以进行安全性级别评估的标准满足和用以进行安全性级别评估的标准TDI与与TCSEC一样，从一样，从四个方面四个方面来描述安全来描述安全性级别划分的指标性级别划分的指

8、标 安全策略安全策略 责任责任 保证保证 文档文档每个方面又细分为若干项每个方面又细分为若干项 教材教材P284安安 全全 级级 别别 定定 义义A1验证设计（验证设计（Verified Design） B3安全域（安全域（Security Domains） B2结构化保护（结构化保护（Structural Protection） B1标记安全保护（标记安全保护（Labeled Security Protection） C2受控的存取保护受控的存取保护（Controlled Access Protection） C1自主安全保护自主安全保护（Discretionary Security Pro

9、tection） D最小保护（最小保护（Minimal Protection）四组七个等级四组七个等级按系统可靠或可信按系统可靠或可信程度逐渐增高程度逐渐增高各安全级别之间具各安全级别之间具有一种偏序向下兼有一种偏序向下兼容的关系，即较高容的关系，即较高安全性级别提供的安全性级别提供的安全保护要包含较安全保护要包含较低级别的所有保护低级别的所有保护要求，同时提供更要求，同时提供更多或更完善的保护多或更完善的保护能力。能力。D级级 将一切不符合更高标准的系统均归于将一切不符合更高标准的系统均归于D组组 典型例子：典型例子：DOS是安全标准为是安全标准为D的操作系统的操作系统 DOS在安全性方面几

10、乎没有什么专门的机制来保障在安全性方面几乎没有什么专门的机制来保障C1级级 非常初级的自主安全保护非常初级的自主安全保护 能够实现对用户和数据的分离，进行自主存取控制能够实现对用户和数据的分离，进行自主存取控制（DAC），保护或限制用户权限的传播。），保护或限制用户权限的传播。C2级级 安全产品的最低档次安全产品的最低档次 提供受控的存取保护，将提供受控的存取保护，将C1级的级的DAC进一步细化，以个进一步细化，以个人身份注册负责，并实施审计和资源隔离人身份注册负责，并实施审计和资源隔离 达到达到C2级的产品在其名称中往往不突出级的产品在其名称中往往不突出“安安全全”(Security)这一特

11、色这一特色 典型例子典型例子 操作系统：操作系统：Microsoft的的Windows NT 3.5，数字设备公，数字设备公司的司的Open VMS VAX 6.0和和6.1 数据库：数据库：Oracle公司的公司的Oracle 7，Sybase公司的公司的 SQL Server 11.0.6B1级级 标记安全保护。标记安全保护。“安全安全”(Security)或或“可信的可信的”(Trusted)产品。产品。 对系统的数据加以标记，对标记的主体和客体实施强制对系统的数据加以标记，对标记的主体和客体实施强制存取控制（存取控制（MAC）、审计等安全机制）、审计等安全机制 典型例子典型例子 操作系

12、统：数字设备公司的操作系统：数字设备公司的SEVMS VAX Version 6.0，惠普公司的惠普公司的HP-UX BLS release 9.0.9+ 数据库：数据库：Oracle公司的公司的Trusted Oracle 7，Sybase公司公司的的Secure SQL Server version 11.0.6，Informix公司的公司的Incorporated INFORMIX-OnLine / Secure 5.0B2级级 结构化保护结构化保护 建立形式化的安全策略模型并对系统内的所有主体和客建立形式化的安全策略模型并对系统内的所有主体和客体实施体实施DAC和和MAC。 经过认证的

13、经过认证的B2级以上的安全系统非常稀少级以上的安全系统非常稀少 典型例子典型例子 操作系统：只有操作系统：只有Trusted Information Systems公司的公司的Trusted XENIX一种产品一种产品 标准的网络产品：只有标准的网络产品：只有Cryptek Secure Communications公司的公司的LLC VSLAN一种产品一种产品 数据库：没有符合数据库：没有符合B2标准的产品标准的产品B3级级 安全域安全域 该级的该级的TCB必须满足访问监控器的要求，审计跟必须满足访问监控器的要求，审计跟踪能力更强，并提供系统恢复过程。踪能力更强，并提供系统恢复过程。A1级级

14、 验证设计，即提供验证设计，即提供B3级保护的同时给出系统的形级保护的同时给出系统的形式化设计说明和验证以确信各安全保护真正实现式化设计说明和验证以确信各安全保护真正实现B2以上的系统以上的系统 还处于理论研究阶段还处于理论研究阶段 应用多限于一些特殊的部门如军队等应用多限于一些特殊的部门如军队等 美国正在大力发展安全产品，试图将目前仅限于美国正在大力发展安全产品，试图将目前仅限于少数领域应用的少数领域应用的B2安全级别下放到商业应用中来，安全级别下放到商业应用中来，并逐步成为新的商业标准。并逐步成为新的商业标准。不支持不支持新增支持新增支持支持同相邻低一级支持同相邻低一级支持较下一级有增加或

15、改动支持较下一级有增加或改动计算机系统的安全模型计算机系统的安全模型 应用应用DBMSOS DB 低低 高高安全性控制层次安全性控制层次 方法：方法： 用户标识用户标识和鉴定和鉴定 存取控制存取控制审计审计视图视图 操作系统操作系统 安全保护安全保护 密码存储密码存储用户编写一段合法的程序绕过用户编写一段合法的程序绕过DBMS及其授权机制，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通过操作系统直接存取、修改或备份数据库中的数据；据；直接或编写应用程序执行非授权操作；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通过多次合法查询数据库从中推导出一些

16、保密数据 例：某数据库应用系统禁止查询单个人的工资，但允许例：某数据库应用系统禁止查询单个人的工资，但允许查任意一组人的平均工资。用户甲想了解张三的工资，查任意一组人的平均工资。用户甲想了解张三的工资，于是他于是他?破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意的破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意的用户标识和鉴定用户标识和鉴定存取控制存取控制视图视图审计审计密码存储密码存储Identification & Authentication, 系统提供的最外层系统提供的最外层安全保护措施安全保护措施基本方法基本方法 系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份；系统提供一定的方式让用户标识自己的

17、名字或身份； 系统内部记录着所有合法用户的标识；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；识； 通过鉴定后才提供机器使用权。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和鉴定可以重复多次常用方法常用方法 用户名用户名/口令口令 简单易行，容易被人窃取简单易行，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用户根据自己预先约定的计算过程或者函数进行计算行计算

18、 系统根据用户计算结果是否正确鉴定用户身份系统根据用户计算结果是否正确鉴定用户身份存取控制机制的功能存取控制机制的功能 确保只授权给有资格的用户访问确保只授权给有资格的用户访问DB的权限，的权限，同时令所有未被授权的人员无法接近数据同时令所有未被授权的人员无法接近数据存取控制机制的组成存取控制机制的组成 定义存取权限定义存取权限 检查存取权限检查存取权限用户权限定义和合法权检查机制一起组成了用户权限定义和合法权检查机制一起组成了DBMS的安全子系统的安全子系统定义存取权限定义存取权限 在数据库系统中，为了保证用户只能访问在数据库系统中，为了保证用户只能访问他有权存取的数据，必须预先对每个用户他

19、有权存取的数据，必须预先对每个用户定义存取权限。定义存取权限。检查存取权限检查存取权限 对于通过鉴定获得上机权的用户（即合法对于通过鉴定获得上机权的用户（即合法用户），系统根据他的存取权限定义对他用户），系统根据他的存取权限定义对他的各种操作请求进行控制，确保他只执行的各种操作请求进行控制，确保他只执行合法操作。合法操作。自主存取控制自主存取控制 DAC （Discretionary Access Control ），）， C2级，级， 灵活灵活 同一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限，不同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用

20、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的存取权限转授给其他用户强制存取控制强制存取控制 MAC（Mandatory Access Control），）， B1级，严格级，严格 每一个数据对象被标以一定的密级，每一个用户也被授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合法许可证的用户才可以存取定义存取权限定义存取权限 存取权限：存取权限： 存取权限由两个要素组成（数据对象，存取权限由两个要素组成（数据对象，操作类型）操作类型） 关系系统中的

21、存取权限：类型关系系统中的存取权限：类型数据对象数据对象操作类型操作类型模模 式式模模 式式外模式外模式内模式内模式建立、修改、检索建立、修改、检索建立、修改、检索建立、修改、检索建立、修改、检索建立、修改、检索数数 据据表表属性列属性列查找、插入、修改、删除查找、插入、修改、删除查找、插入、修改、删除查找、插入、修改、删除定义方法：定义方法：GRANT/REVOKE 例例: 一张授权表一张授权表 用户名用户名 数据对象名数据对象名 允许的操作类型允许的操作类型 王王 平平 关系关系Student SELECT 张明霞张明霞 关系关系Student UPDATE 张明霞张明霞 关系关系Cour

22、se ALL 张明霞张明霞 SC. Grade UPDATE 张明霞张明霞 SC. Sno SELECT 张明霞张明霞 SC. Cno SELECT检查存取权限检查存取权限 对于获得上机权后又进一步发出存取数据库操作的对于获得上机权后又进一步发出存取数据库操作的用户用户 DBMS查找数据字典，根据其存取权限对操作查找数据字典，根据其存取权限对操作的合法性进行检查的合法性进行检查 若用户的操作请求超出了定义的权限，系统将若用户的操作请求超出了定义的权限，系统将拒绝执行此操作拒绝执行此操作 授权粒度：指可以定义的数据对象的范围授权粒度：指可以定义的数据对象的范围 它是衡量授权机制是否灵活的一个重要

23、指标它是衡量授权机制是否灵活的一个重要指标 授权定义中数据对象的粒度越细，即可以定义的授权定义中数据对象的粒度越细，即可以定义的数据对象的范围越小，授权子系统就越灵活，但数据对象的范围越小，授权子系统就越灵活，但系统定义与检查权限的开销会相应增大系统定义与检查权限的开销会相应增大 能否提供与数据值有关的授权反映了授权子系统能否提供与数据值有关的授权反映了授权子系统精巧程度精巧程度 关系数据库中授权的数据对象粒度关系数据库中授权的数据对象粒度 数据库，数据库， 表，表， 属性列，属性列， 行行实现与数据值有关的授权实现与数据值有关的授权 利用存取谓词利用存取谓词 存取谓词可以很复杂存取谓词可以很

24、复杂 可以引用系统变量，如终端设备号，系统时可以引用系统变量，如终端设备号，系统时钟等，实现与时间地点有关的存取权限，这钟等，实现与时间地点有关的存取权限，这样用户只能在某段时间内，某台终端上存取样用户只能在某段时间内，某台终端上存取有关数据有关数据 例：规定例：规定“教师只能在每年教师只能在每年1月份和月份和7月份星期一月份星期一至星期五上午至星期五上午8点到下午点到下午5点处理学生成绩数据点处理学生成绩数据”。例：扩充后的授权表例：扩充后的授权表 用户名用户名 数据对象名数据对象名 允许的操作类型允许的操作类型 存取谓词存取谓词王平王平 关系关系Student SELECT Sdept=

25、CS 张明霞张明霞 关系关系Student UPDATE Sname= 张明霞张明霞 张明霞张明霞 关系关系 Course ALL 空空机制：机制： 定义存取权限：定义存取权限：用户用户 检查存取权限：检查存取权限：DBMS优点：优点：能够通过授权机制有效地控制其他用户对敏能够通过授权机制有效地控制其他用户对敏感数据的存取感数据的存取缺点：缺点：可能存在数据的可能存在数据的“无意泄露无意泄露”原因：原因：这种机制仅仅通过对数据的存取权限来进行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。安全控制，而数据本身并无安全性标记。 解决：解决：对系统控制下的所有主客体实施强

26、制存取控对系统控制下的所有主客体实施强制存取控制策略制策略强制存取控制强制存取控制(MAC)： 指系统为保证更高程度的安全性，按照指系统为保证更高程度的安全性，按照TDI/TCSEC标准中安全策略的要求，所采取的标准中安全策略的要求，所采取的强制存取检查手段强制存取检查手段 MAC不是用户能直接感知或进行控制的不是用户能直接感知或进行控制的 MAC适用于对数据有严格而固定密级分类的部适用于对数据有严格而固定密级分类的部门门 军事部门，军事部门， 政府部门政府部门 在在MAC中，中，DBMS所管理的全部实体被分所管理的全部实体被分为主体和客体两大类为主体和客体两大类 主体主体是系统中的活动实体是系统中的活动实体 DBMS所管理的实际用户所管理的实际用户