數(shù)據(jù)庫安全性習(xí)題解答和解析

1、第九章數(shù)據(jù)庫安全性習(xí)題解答和解析1. 1.什么是數(shù)據(jù)庫的安全性 ？答：數(shù)據(jù)庫的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。2. 2.數(shù)據(jù)庫安全性和計算機系統(tǒng)的安全性有什么關(guān)系？答：安全性問題不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所獨有的，所有計算機系統(tǒng)都有這個問題。只是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中大量數(shù)據(jù)集中存放，而且為許多最終用戶直接共享，從而使安全性問題更為突出。系統(tǒng)安全保護(hù)措施是否有效是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)庫的安全性和計算機系統(tǒng)的安全性，包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性是緊密聯(lián)系、相互支持的。3. 試述可信計算機系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)的情況,試述TDI/TCSEC標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容。答：各個國家在計算機安全

2、技術(shù)方面都建立了 一套可信標(biāo)準(zhǔn)。目前各國引用或制定的一系列安全標(biāo)準(zhǔn)中，最重要的是美國國防部(DoD)正式頒布的DoD可信 計算機系統(tǒng)評估標(biāo)準(zhǔn) (Trusted Computer System Evaluation Criteria, 簡稱 TCSEC,又稱桔皮書)。(詳細(xì)介紹參 見概論9.1.2)。TDI/TCSEC標(biāo)準(zhǔn)是將TCSECT展到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，即可信計算機系統(tǒng)評估標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于 可信數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的解釋(Trusted Database Interpretation 簡稱TDI,又稱紫皮書)。在TDI中定義了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)中需滿足和用以進(jìn)行安全性級別評估的標(biāo)準(zhǔn)。TDI與TCSEC

3、H樣，從安全策略、責(zé)任、保證和文檔四個方面來描述安全性級別劃分的 指標(biāo)。每個方面又細(xì)分為若干項。這些指標(biāo)的具體內(nèi)容，參見概論9.1.2。4. 試述TCSEC(TDI)將系統(tǒng)安全級別劃分為4組7個等級的基本內(nèi)容。答：根據(jù)計算機系統(tǒng)對安全T各項指標(biāo)的支持情況，TCSEC(TDI)將系統(tǒng)劃分為四組(division"個等級，依次是D C(C1,C2)、B(B1,B2,B3)、A(A1),按系統(tǒng)可靠或可信程度逐安全級別A1B3B2B1C2C1D漸增高。驗證設(shè)計(Verified Design) 安全域(Security Domains) 結(jié)構(gòu)化保護(hù)(Structural protection

4、)標(biāo)記安全保護(hù) (labeled Security protection)受控的存取保護(hù) (Controlled Access protection) 自主安全保護(hù) (Discretionary Security protection) 最小保護(hù)(Minimal protection)這些安全級別之間具有一種偏序向下兼容的關(guān)系，即較高安全性級別提供的安全保護(hù)包含較低級別的所有保護(hù)要求，同時提供更多或更完善的保護(hù)能力。各個等級的基本內(nèi)容為：D級D級是最低級別。一切不符合更高標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，統(tǒng)統(tǒng)歸于D組。C1級 只提供了非常初級的自主安全保護(hù)。能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶和數(shù)據(jù)的分離，進(jìn)行自主存 取控制(DAC),

5、保護(hù)或限制用戶權(quán)限的傳播。C2級實際是安全產(chǎn)品的最低檔次，提供受控的存取保護(hù)，即將C1級的DACS一步細(xì)化， 以個人身份注冊負(fù)責(zé), 并實施審計和資源隔離。Bl 級 標(biāo)記安全保護(hù)。對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加以標(biāo)記, 并對標(biāo)記的主體和客體實施強制存取控制(MAC)以及審計等安全機制。B2級 結(jié)構(gòu)化保護(hù)。建立形式化的安全策略模型并對系統(tǒng)內(nèi)的所有主體和客體實施DAC和 MAC。B3級安全域。該級的TCB(可信計算機庫)必須滿足訪問監(jiān)控器的要求，審計跟蹤能力 更強 , 并提供系統(tǒng)恢復(fù)過程。A1級 驗證設(shè)計，即提供B3級保護(hù)的同時給出系統(tǒng)的形式化設(shè)計說明和驗證以確信各安 全保護(hù)真正實現(xiàn)。各個等級的基本內(nèi)容請參見概論

6、9.1.2 。特別是概論上表9.2 列出了 各安全等級對安全指標(biāo)的支持情況。希望讀者掌握概論上的內(nèi)容, 這里就不重復(fù)了。5. 試述實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫安全性控制的常用方法和技術(shù)。答：實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫安全性控制的常用方法和技術(shù)有：(1) 用戶標(biāo)識和鑒別：該方法由系統(tǒng)提供一定的方式讓用戶標(biāo)識自己的名字或身份。每次用戶要求進(jìn)入系統(tǒng)時, 由系統(tǒng)進(jìn)行核對 , 通過鑒定后才提供系統(tǒng)的使用權(quán)。(2) 存取控制：通過用戶權(quán)限定義和合法權(quán)檢查確保只有合法權(quán)限的用戶訪問數(shù)據(jù)庫，所有未被授權(quán)的人員無法存取數(shù)據(jù)。例如 C2 級中的自主存取控制 (DAC),B1 級中的強制存取控制 (MAC)。(3) 視圖機制： 為不同的用戶定義視圖

7、 , 通過視圖機制把要保密的數(shù)據(jù)對無權(quán)存取的用戶隱藏起來 , 從而自動地對數(shù)據(jù)提供一定程度的安全保護(hù)。(4) 審計：建立審計日志, 把用戶對數(shù)據(jù)庫的所有操作自動記錄下來放入審計日志中,DBA可以利用審計跟蹤的信息，重現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有狀況的一系列事件，找出非法存取數(shù)據(jù)的人、時間和內(nèi)容等。(5) 數(shù)據(jù)加密： 對存儲和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理, 從而使得不知道解密算法的人無法獲知數(shù)據(jù)的內(nèi)容。具體內(nèi)容請參見概論 9.2 。6. 什么是數(shù)據(jù)庫中的自主存取控制方法和強制存取控制方法?答： 自主存取控制方法： 定義各個用戶對不同數(shù)據(jù)對象的存取權(quán)限。當(dāng)用戶對數(shù)據(jù)庫訪問時首先檢查用戶的存取權(quán)限。防止不合法用戶對數(shù)

8、據(jù)庫的存取。強制存取控制方法：每一個數(shù)據(jù)對象被 ( 強制地 ) 標(biāo)以一定的密級, 每一個用 戶也被(強制地 ) 授予某一個級別的許可證 。 系統(tǒng)規(guī)定只有具有某一許可證級別 的用戶才能存取某一個 密級的數(shù)據(jù)對象。解析： 自主存取控制中自主的含義是： 用戶可以將自己擁有的存取權(quán)限" 自主 " 地授予別人。即用戶具有一定的 " 自主 " 權(quán)。7.SQL 語言中提供了哪些數(shù)據(jù)控制 ( 自主存取控制 ) 的語句?請試舉幾例說明它們的使用方法。 答：SQL中的自主存取控制是通過GRAN曲句和REVOK晤句來實現(xiàn)的。如： GRANTSELECT,INSERT ON S

9、tudent TO 王平 WITH GRANT OPTION;就將Student表的SELEC甘口 INSERT權(quán)限授予了用戶王平 ,后面的"WITH GRANTOPTION" 子句表示用戶王平同時也獲得了 " 授權(quán) " 的權(quán)限，即可以把得到的權(quán)限繼續(xù)授予其他用戶。REVOKE INSERT ON Student FROM 王平 CASCADE；就將Student表的INSERT權(quán)限從用戶王平處收回，選項CASCADE示，如果用戶王平將 Student的INSERT權(quán)限又轉(zhuǎn)授給了其他用戶，那么這些權(quán)限也將從其他用戶處收回。8. 今有兩個關(guān)系模式：職工 (

10、職工號 , 姓名 , 年齡 ,職務(wù) , 工資 , 部門號 )部門 (部門號 , 名稱 , 經(jīng)理名 , 地址 , 電話號 )請用SQL的GRAN而REVOKED句(加上視圖機制)完成以下授權(quán)定義或存取控制功能：(1)用戶王明對兩個表有 SELEC鍬力。GRANT SELECT ONR工,部門TO 王明 ;(2)用戶李勇對兩個表有 INSERT和DELETER力。GRANT INSERT,DELETE ONR工,部門TO 李勇 ;(3)*每個職工只對自己的記錄有SELECT力。GRANT SELECT ONR 工WHEN USER()=NAME TO ALL;這里假定系統(tǒng)的 GRAN語句支持 WH

11、E步句和USER()的使用。用戶將自己的名字作為 ID。 注意，不同的系統(tǒng)這些擴展語句可能是不同的。讀者應(yīng)該了解你使用的DBMS"品的擴展語句。(4)用戶劉星對職工表有 SELECT力，對工資字段具有更新權(quán)力。GRANT SELECT,UPDAT可資)ON 職工 TO 劉星 ;(5) 用戶張新具有修改這兩個表的結(jié)構(gòu)的權(quán)力。GRANT ALTER TABLE ONR工,部門 TO 張新 ;(6) 用戶周平具有對兩個表所有權(quán)力 (讀 , 插, 改 , 刪數(shù)據(jù) ), 并具有給其他用戶授權(quán)的權(quán) 力。GRANT AIL PRIVILIGES ON 職工 , 部門TO 周平WITH GRANT

12、OPTION;(7)用戶楊蘭具有從每個部門職工中SELECT!高工資、最低工資、平均工資的權(quán)力 ，他不能查看每個人的工資。首先建立一個視圖。然后對這個視圖定義楊蘭的存取權(quán)限。CREATE VIEWB門工資 ASSELECT部門.名稱,MAX(工資),MIN(工資),AVG(工資)FROMIH工,部門WHERE只工部門號二部門.部門號GROUP BYP(工部門號；GRANT SELECT ONFB 門工資TO楊蘭;9 .把習(xí)題8中- 的每一種情況，撤銷各用戶所授予的權(quán)力。答：(1) REVOKE SELECT ON 職工,部門FROME明；(2) REVOKE INSERT,DEIEIE ON

13、職工，部門 FRO沖勇;(3) REOVKE SELECT ON 職工WHEN USER(尸NAMEFROM AIL;這里假定用戶將自己的名字作為ID,且系統(tǒng)的REOVK反句支持 WHEN?句，系統(tǒng)也支持USER()的使用。(4) REVOKE SELECT,UPDATE ON 工FROMU星；(5) REVOKE ALTER TABIE ON 職工，部門 FROM長新;(6) REVOKE AIL PRIVILIGES ON 職工，部門 FROM周平;(7) REVOKE SELECT ON 部門工資 FROM蘭;DROP VIEWB門工資；10 .為什么強制存取控制提供了更高級別的數(shù)據(jù)庫安

14、全性？答：強制存取控制(MAC)是對數(shù)據(jù)本身進(jìn)行密級標(biāo)記，無論數(shù)據(jù)如何復(fù)制，標(biāo)記與數(shù)據(jù)是 一個不可分的整體，只有符合密級標(biāo)記要求的用戶才可以操縱數(shù)據(jù)，從而提供了更高級別的安全性。11 .理解并解釋MACM制中主體、客體、敏感度標(biāo)記的含義。答：主體是系統(tǒng)中的活動實體，既包括DBM薪管理的實際用戶，也包括代表用戶的各進(jìn)程?？腕w是系統(tǒng)中的被動實體，是受主體操縱的，包括文件、基表、索引、視圖等。對于主體和客體，DBMS為它們每個實例(值)指派一個敏感度標(biāo)記(Label)。敏感度標(biāo)記 被分成若干級別，例如絕密(Top Secret)、機密(Secret)、可信(Confidential)、公開(Publ

15、ic) 等。主體的敏感度標(biāo)記稱為許可證級別(Clearance Level),客體的敏感度標(biāo)記稱為密級(Classification kvel) 。12.舉例說明MACM制如何確定主體能否存取客體。答：假設(shè)要對關(guān)系變量 S進(jìn)彳T MAC!制，為簡化起見，假設(shè)要控制存取的數(shù)據(jù)單元是元組 則每個元組標(biāo)以密級，如下表所示：(4=絕密,3=機密,2=秘密)S#SNAMESTATUSCITYCLASSS1Smith20London2S2Jones10paris3S3Clark20london假設(shè)用戶U1和U2的許可證級別分別為 3和2,則根據(jù)規(guī)則U1能查得元組S1和S2,可 修改元組S2;而U2只能查得

16、元組 S1,只能修改元組 S1。解析：這里假設(shè)系統(tǒng)的存取規(guī)則是：(1)僅當(dāng)主體的許可證級別大于或等于客體的密級時才能讀取相應(yīng)的客體；(2)僅當(dāng)主體的許可證級別等于客體的密級時才能寫相應(yīng)的客體。13 .什么是數(shù)據(jù)庫的審計功能，為什么要提供審計功能 ？答：審計功能是指 DBMS勺審計模塊在用戶對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行操作的同時把所有操作自動記 錄到系統(tǒng)的審計日志中。因為任何系統(tǒng)的安全保護(hù)措施都不是完美無缺的，蓄意盜竊破壞數(shù)據(jù)的人總可能存在。利用數(shù)據(jù)庫的審計功能，DBA可以根據(jù)審計跟蹤的信息，重現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有狀況的一系列 事件，找出非法存取數(shù)據(jù)的人、時間和內(nèi)容等。14 .統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中存在何種特殊的安全性問題？

17、答：統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫允許用戶查詢聚集類型的信息 ，如合計、平均值、最大值、最小值等 ， 不允許查詢單個記錄信息。但是，人們可以從合法的查詢中推導(dǎo)出不合法的信息，即可能存在隱蔽的信息通道，這是統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫要研究和解決的特殊的安全性問題。*15.試述你了解的某一個實際的DBMS"品的安全性措施。答：不同的DBM1品以及同一產(chǎn)品的不同版本的安全措施各不相同，仁者見仁，智者見智，請讀者自己了解。概論上 9.4簡單介紹了有關(guān) Oracle數(shù)據(jù)庫的 安全性措施。第十章數(shù)據(jù)庫完整性習(xí)題解答和解析1 .什么是數(shù)據(jù)庫的完整性 ？答：數(shù)據(jù)庫的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和相容性。2 .數(shù)據(jù)庫的完整性概念與數(shù)據(jù)庫的安全

18、性概念有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：數(shù)據(jù)的完整性和安全TIe是兩個不同的概念，但是有一定的聯(lián)系。前者是為了防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義的數(shù)據(jù)，防止錯誤信息的輸入和輸出，即所謂垃圾進(jìn)垃圾出(GarbageIn Garbage Out)所造成的無效操作和錯誤結(jié)果。后者是保護(hù)數(shù)據(jù)庫防止惡意的破壞和非法 的存取。也就是說，安全性措施的防范對象是非法用戶和非法操作，完整性措施的防范對象是不合語義的數(shù)據(jù)。3 .什么是數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件？可分為哪幾類？答：完整性約束條件是指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的語義約束條件。一般可以分為六類：靜態(tài)列級約束、靜態(tài)元組約束、靜態(tài)關(guān)系約束、動態(tài)列級約束、動態(tài)元組約束、動態(tài)關(guān)系約 束。

19、靜態(tài)列級約束是對一個列的取值域的說明，包括以下幾個方面：(1)對數(shù)據(jù)類型的約束，包括數(shù)據(jù)的類型、長度、單位可精度等；(2)對數(shù)據(jù)格式的約束；(3)對取值范圍或取彳1集合的約束 ；(4) 對空值的約束;(5) 其他約束。靜態(tài)元組約束就是規(guī)定組成一個元組的各個列之間的約束關(guān)系 , 靜態(tài)元組約束只局限在 單個元組上。靜態(tài)關(guān)系約束是在一個關(guān)系的各個元組之間或者若干關(guān)系之間常常存在各種聯(lián)系或約束。常見的靜態(tài)關(guān)系約束有：(1) 實體完整性約束;(2) 參照完整性約束;(3) 函數(shù)依賴約束。動態(tài)列級約束是修改列定義或列值時應(yīng)滿足的約束條件, 包括下面兩方面： (1) 修改列定義時的約束;(2) 修改列值時的

20、約束。動態(tài)元組約束是指修改某個元組的值時需要參照其舊值，并且新舊值之間 需要滿足某 種約束條件。動態(tài)關(guān)系約束是加在關(guān)系變化前后狀態(tài)上的限制條件, 例如事務(wù)一致性、原子性等約束條件。詳細(xì)內(nèi)容可以參見概論 10.1 中的介紹。4 .DBMS的完整性控制機制應(yīng)具有哪些功能？答：DBMS勺完整性控制機制應(yīng)具有三個方面的功能：(1) 定義功能 , 即提供定義完整性約束條件的機制 ;(2) 檢查功能，即檢查用戶發(fā)出的操作請求是否違背了完整性約束條件；(3) 違約反應(yīng)， 如果發(fā)現(xiàn)用戶的操作請求使數(shù)據(jù)違背了完整性約束條件, 則采取一定的動作來保證數(shù)據(jù)的完整性。5 .RDBMS實現(xiàn)參照完整性時需要考慮哪些方面？

21、答：RDBM加實現(xiàn)參照完整性時需要考慮以下幾個方面：(1) 外碼是否可以接受空值。(2) 刪除被參照關(guān)系的元組時的考慮, 這時系統(tǒng)可能采取的作法有三種：1) 級聯(lián)刪除(CASCADES)2)受限刪除(RESTRICTED);3) 置空值刪除(NULLIFIES) 。(3) 在參照關(guān)系中插入元組時的問題 , 這時系統(tǒng)可能采取的作法有：1) 受限插入 ;2) 遞歸插入。(4)修改關(guān)系中主碼的問題。一般是不能用 UPDAT的句修改關(guān)系主碼的。如果需要修改主碼值 , 只能先刪除該元組 , 然后再把具有新主碼值的元組插入到關(guān)系中。 如果允許修改主碼首先要保證主碼的惟一性和非空, 否則拒絕修改。然后要區(qū)分是參照關(guān)系還是被參照關(guān)系。詳細(xì)討論可以參見概論 10.2 。6. 假設(shè)有下面兩個關(guān)系模式：職工(職工號, 姓名, 年齡,職務(wù) , 工資 , 部門號), 其中職工號為主碼;部門(部門號, 名稱, 經(jīng)理名 , 電話 ), 其中部門號為主碼。用SQL語言定義這兩個關(guān)系模式，要求在模式中完成以下完整性約束條件的