數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)》-第62章數(shù)據(jù)庫安全性的實(shí)現(xiàn)

1、6.2 數(shù)據(jù)庫安全性的實(shí)現(xiàn) 問題的提出數(shù)據(jù)庫的一大特點(diǎn)是數(shù)據(jù)可以共享但數(shù)據(jù)共享必然帶來數(shù)據(jù)庫的安全性問題數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享不能是無條件的共享例：軍事秘密、 國家機(jī)密、 新產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、 市場需求分析、市場營銷策略、銷售計劃、 客戶檔案、 醫(yī)療檔案、 銀行儲蓄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫安全性（續(xù)）數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的共享是在DBMS統(tǒng)一的嚴(yán)格的控制之下的共享，即只允許有合法使用權(quán)限的用戶訪問允許他存取的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全保護(hù)措施是否有效是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要的性能指標(biāo)之一數(shù)據(jù)庫安全性（續(xù)）什么是數(shù)據(jù)庫的安全性數(shù)據(jù)庫的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫，防止因用戶非法使用數(shù)據(jù)庫造成數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。什么是數(shù)據(jù)的保密數(shù)據(jù)保密是指用

2、戶合法地訪問到機(jī)密數(shù)據(jù)后能否對這些數(shù)據(jù)保密。通過制訂法律道德準(zhǔn)則和政策法規(guī)來保證。6.2 數(shù)據(jù)庫安全性的實(shí)現(xiàn)6.2.1 計算機(jī)安全性概論6.2.2 數(shù)據(jù)庫安全性控制6.2.3 統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫安全性6.2.1 計算機(jī)安全性概論6.2.1.1 計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題 6.2.1.2 可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)6.2.1.1 計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題 什么是計算機(jī)系統(tǒng)安全性為計算機(jī)系統(tǒng)建立和采取的各種安全保護(hù)措施，以保護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)中的硬件、軟件及數(shù)據(jù)，防止其因偶然或惡意的原因使系統(tǒng)遭到破壞，數(shù)據(jù)遭到更改或泄露等。計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題（續(xù)） 計算機(jī)安全涉及問題計算機(jī)系統(tǒng)本身的技術(shù)問題計算機(jī)安全理論

3、與策略計算機(jī)安全技術(shù)管理問題安全管理安全評價安全產(chǎn)品計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題（續(xù)） 計算機(jī)安全涉及問題(續(xù))法學(xué)計算機(jī)安全法律犯罪學(xué)計算機(jī)犯罪與偵察安全監(jiān)察心理學(xué)計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題（續(xù)） 三類計算機(jī)系統(tǒng)安全性問題技術(shù)安全類管理安全類政策法律類計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題（續(xù)） 技術(shù)安全指計算機(jī)系統(tǒng)中采用具有一定安全性的硬件、軟件來實(shí)現(xiàn)對計算機(jī)系統(tǒng)及其所存數(shù)據(jù)的安全保護(hù)，當(dāng)計算機(jī)系統(tǒng)受到無意或惡意的攻擊時仍能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，保證系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)不增加、不丟失、不泄露。計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題（續(xù)） 管理安全軟硬件意外故障、場地的意外事故、管理不善導(dǎo)致的計算機(jī)設(shè)備和數(shù)據(jù)介質(zhì)的物理破壞、丟失

4、等安全問題計算機(jī)系統(tǒng)的三類安全性問題（續(xù)） 政策法律類政府部門建立的有關(guān)計算機(jī)犯罪、數(shù)據(jù)安全保密的法律道德準(zhǔn)則和政策法規(guī)、法令6.2.1.2 可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)為降低進(jìn)而消除對系統(tǒng)的安全攻擊，各國引用或制定了一系列安全標(biāo)準(zhǔn)TCSEC (桔皮書)TDI (紫皮書)可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）1985年美國國防部（DoD）正式頒布 DoD可信計算機(jī)系統(tǒng)評估標(biāo)準(zhǔn)（簡稱TCSEC或DoD85）TCSEC又稱桔皮書TCSEC標(biāo)準(zhǔn)的目的提供一種標(biāo)準(zhǔn)，使用戶可以對其計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)敏感信息安全操作的可信程度做評估。給計算機(jī)行業(yè)的制造商提供一種可循的指導(dǎo)規(guī)則，使其產(chǎn)品能夠更好地滿足敏感應(yīng)用的安全需求?？尚庞嬎?/p>

5、機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）1991年4月美國NCSC（國家計算機(jī)安全中心）頒布了可信計算機(jī)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）TDI又稱紫皮書。它將TCSEC擴(kuò)展到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。TDI中定義了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)中需滿足和用以進(jìn)行安全性級別評估的標(biāo)準(zhǔn)?？尚庞嬎銠C(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）TDI/TCSEC標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容TDI與TCSEC一樣，從四個方面來描述安全性級別劃分的指標(biāo)安全策略責(zé)任保證文檔可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）R1 安全策略（Security Policy） R1.1 自主存取控制 （Discretiona

6、ry Access Control，簡記為DAC） R1.2 客體重用（Object Reuse） R1.3 標(biāo)記（Labels） R1.4 強(qiáng)制存取控制（Mandatory Access Control，簡記為MAC）可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）R2 責(zé)任（Accountability） R2.1 標(biāo)識與鑒別（Identification & Authentication） R2.2 審計（Audit）R3 保證（Assurance） R3.1 操作保證（Operational Assurance） R3.2 生命周期保證（Life Cycle Assurance）可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)

7、）R4 文檔（Documentation） R4.1 安全特性用戶指南（Security Features Users Guide） R4.2 可信設(shè)施手冊（Trusted Facility Manual） R4.3 測試文檔（Test Documentation） R4.4 設(shè)計文檔（Design Documentation）可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)） TCSEC/TDI安全級別劃分安 全 級 別 定 義 A1驗(yàn)證設(shè)計（Verified Design） B3安全域（Security Domains） B2結(jié)構(gòu)化保護(hù)（Structural Protection） B1標(biāo)記安全保護(hù)（Label

8、ed Security Protection） C2受控的存取保護(hù)（Controlled Access Protection） C1自主安全保護(hù)（Discretionary Security Protection） D最小保護(hù)（Minimal Protection）可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）四組(division)七個等級 D C（C1，C2） B（B1，B2，B3） A（A1）按系統(tǒng)可靠或可信程度逐漸增高各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)要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?？尚庞嬎銠C(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）D級將一切不符合更高標(biāo)準(zhǔn)的

9、系統(tǒng)均歸于D組典型例子：DOS是安全標(biāo)準(zhǔn)為D的操作系統(tǒng) DOS在安全性方面幾乎沒有什么專門的機(jī)制來保障可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）C1級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），保護(hù)或限制用戶權(quán)限的傳播?？尚庞嬎銠C(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）C2級安全產(chǎn)品的最低檔次提供受控的存取保護(hù)，將C1級的DAC進(jìn)一步細(xì)化，以個人身份注冊負(fù)責(zé)，并實(shí)施審計和資源隔離達(dá)到C2級的產(chǎn)品在其名稱中往往不突出“安全”(Security)這一特色可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）典型例子 操作系統(tǒng)Microsoft的Windows NT 3.5，數(shù)字設(shè)備公司的Open VMS VAX 6.0和6.

10、1 數(shù)據(jù)庫Oracle公司的Oracle 7Sybase公司的 SQL Server 11.0.6可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）B1級標(biāo)記安全保護(hù)?！鞍踩?Security)或“可信的”(Trusted)產(chǎn)品。對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加以標(biāo)記，對標(biāo)記的主體和客體實(shí)施強(qiáng)制存取控制（MAC）、審計等安全機(jī)制可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）典型例子 操作系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備公司的SEVMS VAX Version 6.0惠普公司的HP-UX BLS release 9.0.9+ 數(shù)據(jù)庫Oracle公司的Trusted Oracle 7Sybase公司的Secure SQL Server version 11.0.6Info

11、rmix公司的Incorporated INFORMIX-OnLine / Secure 5.0可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）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(shí)施DAC和MAC。經(jīng)過認(rèn)證的B2級以上的安全系統(tǒng)非常稀少可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）典型例子 操作系統(tǒng)只有Trusted Information Systems公司的Trusted XENIX一種產(chǎn)品 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品只有Cryptek Secure Communications公司的LLC VSLAN一種產(chǎn)品 數(shù)據(jù)庫沒有符合B2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）B3級安全域。該級的TCB必須滿足訪問監(jiān)

12、控器的要求，審計跟蹤能力更強(qiáng)，并提供系統(tǒng)恢復(fù)過程?？尚庞嬎銠C(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）A1級驗(yàn)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(yàn)證以確信各安全保護(hù)真正實(shí)現(xiàn)?？尚庞嬎銠C(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）B2以上的系統(tǒng)還處于理論研究階段應(yīng)用多限于一些特殊的部門如軍隊(duì)等美國正在大力發(fā)展安全產(chǎn)品，試圖將目前僅限于少數(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的B2安全級別下放到商業(yè)應(yīng)用中來，并逐步成為新的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?？尚庞嬎銠C(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）可信計算機(jī)系統(tǒng)評測標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)） 表示該級不提供對該指標(biāo)的支持； 表示該級新增的對該指標(biāo)的支持； 表示該級對該指標(biāo)的支持與相鄰低一級的 等級一樣； 表示該級對該指標(biāo)的支持較下一級有所增 加或改動。6.

13、2.2.1 數(shù)據(jù)庫安全性控制概述非法使用數(shù)據(jù)庫的情況用戶編寫一段合法的程序繞過DBMS及其授權(quán)機(jī)制，通過操作系統(tǒng)直接存取、修改或備份數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；直接或編寫應(yīng)用程序執(zhí)行非授權(quán)操作；數(shù)據(jù)庫安全性控制概述（續(xù)）通過多次合法查詢數(shù)據(jù)庫從中推導(dǎo)出一些保密數(shù)據(jù) 例：某數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)禁止查詢單個人的工資，但允許查任意一組人的平均工資。用戶甲想了解張三的工資，于是他： 首先查詢包括張三在內(nèi)的一組人的平均工資 然后查用自己替換張三后這組人的平均工資 從而推導(dǎo)出張三的工資破壞安全性的行為可能是無意的，故意的，惡意的。計算機(jī)系統(tǒng)中的安全模型 應(yīng)用DBMSOS DB 低 高安全性控制層次 方法： 用戶標(biāo)識和鑒定

14、存取控制審計視圖 操作系統(tǒng) 安全保護(hù) 密碼存儲 數(shù)據(jù)庫安全性控制概述（續(xù)）數(shù)據(jù)庫安全性控制的常用方法用戶標(biāo)識和鑒定存取控制視圖審計密碼存儲6.2.2.2 用戶標(biāo)識與鑒別用戶標(biāo)識與鑒別（Identification & Authentication）系統(tǒng)提供的最外層安全保護(hù)措施6.2.2.2 用戶標(biāo)識與鑒別基本方法系統(tǒng)提供一定的方式讓用戶標(biāo)識自己的名字或身份；系統(tǒng)內(nèi)部記錄著所有合法用戶的標(biāo)識；每次用戶要求進(jìn)入系統(tǒng)時，由系統(tǒng)核對用戶提供的身份標(biāo)識；通過鑒定后才提供機(jī)器使用權(quán)。用戶標(biāo)識和鑒定可以重復(fù)多次用戶標(biāo)識自己的名字或身份用戶名/口令簡單易行，容易被人竊取每個用戶預(yù)先約定好一個計算過程或者函數(shù)系

15、統(tǒng)提供一個隨機(jī)數(shù)用戶根據(jù)自己預(yù)先約定的計算過程或者函數(shù)進(jìn)行計算系統(tǒng)根據(jù)用戶計算結(jié)果是否正確鑒定用戶身份6.2.2.3 存取控制存取控制機(jī)制的功能存取控制機(jī)制的組成 定義存取權(quán)限 檢查存取權(quán)限用戶權(quán)限定義和合法權(quán)檢查機(jī)制一起組成了DBMS的安全子系統(tǒng)存取控制（續(xù)）定義存取權(quán)限在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，為了保證用戶只能訪問他有權(quán)存取的數(shù)據(jù)，必須預(yù)先對每個用戶定義存取權(quán)限。檢查存取權(quán)限對于通過鑒定獲得上機(jī)權(quán)的用戶（即合法用戶），系統(tǒng)根據(jù)他的存取權(quán)限定義對他的各種操作請求進(jìn)行控制，確保他只執(zhí)行合法操作。存取控制（續(xù)）常用存取控制方法自主存取控制（Discretionary Access Control ，簡稱D

16、AC） C2級 靈活強(qiáng)制存取控制（Mandatory Access Control，簡稱 MAC） B1級嚴(yán)格自主存取控制方法同一用戶對于不同的數(shù)據(jù)對象有不同的存取權(quán)限不同的用戶對同一對象也有不同的權(quán)限用戶還可將其擁有的存取權(quán)限轉(zhuǎn)授給其他用戶強(qiáng)制存取控制方法每一個數(shù)據(jù)對象被標(biāo)以一定的密級每一個用戶也被授予某一個級別的許可證對于任意一個對象，只有具有合法許可證的用戶才可以存取6.2.2.4 自主存取控制方法定義存取權(quán)限存取權(quán)限 存取權(quán)限由兩個要素組成數(shù)據(jù)對象操作類型自主存取控制方法（續(xù)）關(guān)系系統(tǒng)中的存取權(quán)限類型數(shù)據(jù)對象操作類型模 式 模 式建立、修改、刪除、檢索外模式 建立、修改、刪除、檢索 內(nèi)

17、模式建立、刪除、檢索數(shù) 據(jù) 表查找、插入、修改、刪除屬性列查找、插入、修改、刪除自主存取控制方法（續(xù)）關(guān)系系統(tǒng)中的存取權(quán)限(續(xù))定義方法GRANT/REVOKE自主存取控制方法（續(xù)）關(guān)系系統(tǒng)中的存取權(quán)限(續(xù))例: 一張授權(quán)表 用戶名 數(shù)據(jù)對象名 允許的操作類型 王 平 關(guān)系Student SELECT 張明霞 關(guān)系Student UPDATE 張明霞 關(guān)系Course ALL 張明霞 SC. Grade UPDATE 張明霞 SC. Sno SELECT 張明霞 SC. Cno SELECT自主存取控制方法（續(xù)）檢查存取權(quán)限對于獲得上機(jī)權(quán)后又進(jìn)一步發(fā)出存取數(shù)據(jù)庫操作的用戶DBMS查找數(shù)據(jù)字典，

18、根據(jù)其存取權(quán)限對操作的合法性進(jìn)行檢查若用戶的操作請求超出了定義的權(quán)限，系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行此操作自主存取控制方法（續(xù)） 授權(quán)粒度授權(quán)粒度是指可以定義的數(shù)據(jù)對象的范圍它是衡量授權(quán)機(jī)制是否靈活的一個重要指標(biāo)。授權(quán)定義中數(shù)據(jù)對象的粒度越細(xì)，即可以定義的數(shù)據(jù)對象的范圍越小，授權(quán)子系統(tǒng)就越靈活。自主存取控制方法（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)庫中授權(quán)的數(shù)據(jù)對象粒度 數(shù)據(jù)庫 表 屬性列 行能否提供與數(shù)據(jù)值有關(guān)的授權(quán)反映了授權(quán)子系統(tǒng)精巧程度自主存取控制方法（續(xù)）實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)值有關(guān)的授權(quán)利用存取謂詞存取謂詞可以很復(fù)雜可以引用系統(tǒng)變量，如終端設(shè)備號，系統(tǒng)時鐘等，實(shí)現(xiàn)與時間地點(diǎn)有關(guān)的存取權(quán)限，這樣用戶只能在某段時間內(nèi)，某臺終端上存取有關(guān)數(shù)

19、據(jù) 例：規(guī)定“教師只能在每年1月份和7月份星期一至星期五上午8點(diǎn)到下午5點(diǎn)處理學(xué)生成績數(shù)據(jù)”。自主存取控制方法（續(xù)）例：擴(kuò)充后的授權(quán)表 用戶名 數(shù)據(jù)對象名 允許的操作類型 存取謂詞王平 關(guān)系Student SELECT Sdept=CS張明霞 關(guān)系Student UPDATE Sname=張明霞張明霞 關(guān)系 Course ALL 空自主存取控制方法（續(xù)）自主存取控制小結(jié)定義存取權(quán)限用戶檢查存取權(quán)限D(zhuǎn)BMS自主存取控制方法（續(xù)）自主存取控制小結(jié)(續(xù))授權(quán)粒度數(shù)據(jù)對象粒度：數(shù)據(jù)庫、表、屬性列、行數(shù)據(jù)值粒度：存取謂詞授權(quán)粒度越細(xì)，授權(quán)子系統(tǒng)就越靈活，能夠提供的安全性就越完善。但另一方面，因數(shù)據(jù)字典變大變復(fù)雜，系統(tǒng)定義與檢查權(quán)限的開銷也會相應(yīng)地增大。自主存取控制方法（續(xù)）自主存取控制小結(jié)(續(xù))優(yōu)點(diǎn)能夠通過授權(quán)機(jī)制有效地控制其他用戶對敏感數(shù)據(jù)的存取自主存取控制方法（續(xù)）自主存取控制小結(jié)(續(xù))缺點(diǎn)可能存在數(shù)據(jù)的“無意泄露”原因：這種機(jī)制僅僅通過對數(shù)據(jù)的存取權(quán)限來進(jìn)行安全控制，而數(shù)據(jù)本身并無安全性標(biāo)記。 解決：對系統(tǒng)控制下的所有主客體實(shí)施強(qiáng)制存取控制策略6.2.2.5