數(shù)據(jù)庫安全管理加密系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)必備數(shù)據(jù)庫平安管理加密系統(tǒng)《數(shù)據(jù)庫平安管理加密系統(tǒng)》以軟硬件結(jié)合方式徹底解決數(shù)據(jù)泄密問題，即使數(shù)據(jù)庫非法侵入或拷貝，得到的也是一堆無法可解的亂碼，而目前銀行、電信部門客戶數(shù)據(jù)外泄案頻發(fā)，公安部門對保密要求更高，數(shù)據(jù)庫裸放在效勞器中，隨時有泄密危險。目錄1. 產(chǎn)品背景 32. 產(chǎn)品簡介 53. 產(chǎn)品架構(gòu) 63.1DBLOCK平安平臺 63.2效勞器端代理〔ServerAgent〕 73.3WEB管理控制臺〔Console〕 83.4平安策略和平安審計中心 94. 產(chǎn)品功能及特點 104.1數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)透明加密 104.2數(shù)據(jù)庫透明訪問，不需對應(yīng)用作任何修改 104.3數(shù)據(jù)傳輸加密 114.4透明平安代理 114.5三權(quán)分立管理 134.6完善的系統(tǒng)審計功能 144.7支持多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 144.8DBLOCK系統(tǒng)特點 14數(shù)據(jù)庫平安管理加密系統(tǒng)最近幾年，個人信息大規(guī)模泄露、造成巨大損失的事件時有發(fā)生：1、招商銀行、工商銀行員工兜售客戶信息，造成損失達3000多萬元。2、京東商城客戶賬號泄密案件。3、CSDN幾百萬用戶注冊信息庫被黑客盜取。4、天涯社區(qū)論壇4000萬用戶數(shù)據(jù)泄露。5、taobao泄密事件.6、開心網(wǎng)賬號泄密事件產(chǎn)品背景隨著計算機技術(shù)的飛速開展，各類信息系統(tǒng)的應(yīng)用已深入到各個領(lǐng)域。但隨之而來應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的平安問題尤為凸顯。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為信息的聚集體，是計算機信息系統(tǒng)的核心部件，其平安性至關(guān)重要。小那么關(guān)系到企業(yè)興衰、大那么關(guān)系到國家平安。在涉密單位或者大型企事業(yè)單位中，廣泛的實施了平安防護措施，包括機房平安、物理隔離、防火墻、入侵檢測、加密傳輸?shù)鹊?。但就?yīng)用系統(tǒng)本身和數(shù)據(jù)庫的平安問題卻一直得不到應(yīng)有的重視。同時，之前的市場上也缺乏有效的應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平安的統(tǒng)一解決方案。這就致使數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)在平安方面普遍存在一些平安隱患。其中比擬嚴峻的幾個方面表現(xiàn)在：〔1〕應(yīng)用系統(tǒng)身份驗證強度問題。目前許多應(yīng)用系統(tǒng)本身缺乏有效的強身份認證平安機制，應(yīng)用效勞提供者如何驗證用戶的有效身份，用戶如何驗證效勞提供者的身份，如何保證在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被篡改?！?〕數(shù)據(jù)庫平安問題。由于國內(nèi)只能購置到C2平安級別的數(shù)據(jù)庫平安系統(tǒng)，該類系統(tǒng)采用自主訪問控制〔DAC〕模式，DBA角色能擁有至高的權(quán)限，權(quán)限可以不受限制的傳播。這就使得獲取DBA角色的權(quán)限成為攻擊者的目標(biāo)。一旦攻擊者獲得DBA角色的權(quán)限，數(shù)據(jù)庫將對其徹底暴露，毫無任何平安性可言。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，根據(jù)已經(jīng)公布的資料，數(shù)據(jù)庫存在許多漏洞，其中不少是致命的缺陷和漏洞。舉例來說，號稱擁有全球最平安的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的Oracle公司在2006年1月發(fā)布了其季度平安補丁包，該補丁包修補了多個產(chǎn)品中的80多個漏洞。其中不少漏洞可以非常容易地被黑客利用，一旦遭到攻擊將給用戶造成嚴重影響。數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)每天都可能受到包括SQL注入攻擊在內(nèi)的廣泛的攻擊。攻擊者利用應(yīng)用程序設(shè)計中的漏洞，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)起攻擊，獲得不應(yīng)該具有的權(quán)限，甚至下載整個數(shù)據(jù)庫文件，給數(shù)據(jù)庫的平安造成嚴重威脅。C2級數(shù)據(jù)庫采用基于口令的認證方式。本身缺乏有效的登錄口令管理機制，口令更換周期長，使用復(fù)雜口令很困難，口令泄露的風(fēng)險大。由于C2級商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在上述各個平安方面的不可信，攻擊者可能通過非正常途徑來訪問數(shù)據(jù)庫，破壞系統(tǒng)的平安性。

產(chǎn)品簡介DBLOCK數(shù)據(jù)庫平安管理系統(tǒng)〔簡稱“DBLOCK系統(tǒng)”〕是一款多數(shù)據(jù)庫平臺平安加固系統(tǒng)，該產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的加密存儲、強制權(quán)限控制、敏感數(shù)據(jù)訪問審計。DBLOCK系統(tǒng)可以防止繞過企業(yè)邊界〔FireWall、IDS\IPS等〕防護的外部數(shù)據(jù)攻擊、來自于內(nèi)部的高權(quán)限用戶〔DBA、開發(fā)人員、第三方外包效勞提供商〕的數(shù)據(jù)竊取、以及由于磁盤、磁帶失竊等引起的數(shù)據(jù)泄密。在對現(xiàn)有應(yīng)用不做任何更改的情況下，DBLOCK系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)透明加密；并在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫權(quán)限訪問控制的根底上，增加了數(shù)據(jù)平安管理員〔DSA〕進行加密數(shù)據(jù)的加密和解密權(quán)限控制，有效防止數(shù)據(jù)庫特權(quán)用戶訪問敏感數(shù)據(jù)；同時增加了數(shù)據(jù)審計員〔DAA〕對平安行為和敏感信息的訪問進行審計追蹤。當(dāng)前主流數(shù)據(jù)庫平安加固方案包括前置代理、應(yīng)用加密和數(shù)據(jù)庫自帶加密選件TDE。前置代理需要應(yīng)用大幅改造、大量數(shù)據(jù)庫核心特性無法使用；應(yīng)用加密必須由應(yīng)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，加密數(shù)據(jù)無法檢索。同時需對應(yīng)用系統(tǒng)進行大幅度的改造，已有系統(tǒng)無法透明移植；另外國外數(shù)據(jù)庫所提供的TDE不能集成國產(chǎn)加密算法，不符合國家密碼政策。因此這幾種方案一直未能得到有效推廣。DBLOCK通過自主專利SQL智能分析引擎和密文索引等核心技術(shù)，突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平安產(chǎn)品的技術(shù)瓶頸，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)高度平安、應(yīng)用完全透明、密文高效訪問。DBLOCK系統(tǒng)當(dāng)前支持Oracle、SQLserver、DB2、Sybase等多種數(shù)據(jù)庫平臺，滿足用戶的多種部署需求。

產(chǎn)品架構(gòu)DBLOCK系統(tǒng)由三局部組成：客戶端代理〔ClientAgent〕、DBLOCK平安平臺、效勞器代理(ServerAgent)?？蛻舳舜恚哼\行在所需保護的應(yīng)用客戶端或連接數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用效勞器上面，支持Windows、Unix、Linux主流操作系統(tǒng)平臺。DBLOCK平安平臺：獨立的硬件設(shè)備，安裝在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，主要完成基于機器特征的身份認證、資源訪問權(quán)限控制、密鑰管理、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)實時加/解密、平安策略管理、WebService均由核心設(shè)備完成。效勞器代理：駐留在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與DBLOCK平安通訊，表空間內(nèi)的密文數(shù)據(jù)索引，和密文數(shù)據(jù)存儲。3.1DBLOCK平安平臺DBLOCK平安平臺由WEB管理控制臺、API調(diào)用庫、平安守護進程構(gòu)成。主要為客戶端代理(ClientAgent)、效勞器端代理(ServerAgent)和WEB管理控制臺效勞，并實現(xiàn)對加密設(shè)備的兼容，系統(tǒng)配置信息和審計日志存儲在“ODBC數(shù)據(jù)存儲中心”中。WEB管理控制臺負責(zé)平安守護進程加解密功能的啟動和停止。API調(diào)用庫，對外供效勞器端代理(ServerAgent)調(diào)用完成加解密功能，供效勞器端代理(ServerAgent)獲得加密設(shè)備信息和密鑰生成；同時對客戶端代理(ClientAgent)提供終端平安認證；對內(nèi)供WEB管理控制臺完成加解密功能的啟動。平安守護進程是一個獨立運行的效勞進程，負責(zé)提供遠程或進程間的效勞形式，可以通過遠程TCP/IP方式或進程間通訊方式〔SharedMemory〕與客戶端進行通訊；主要提供數(shù)據(jù)的授權(quán)控制下加解密效勞，密鑰的生成和更新功能。3.2效勞器端代理〔ServerAgent〕效勞端代理是DBLOCK系統(tǒng)實現(xiàn)應(yīng)用透明和性能管理的關(guān)鍵局部。該子系統(tǒng)駐留在數(shù)據(jù)庫實例內(nèi)部，由數(shù)據(jù)庫擴展存儲過程、視圖、觸發(fā)器、SQL語法分析工具、外部程序和專屬于DBLOCK系統(tǒng)的“系統(tǒng)表”構(gòu)成，互相協(xié)作，實現(xiàn)對敏感數(shù)據(jù)的透明加密和對加密數(shù)據(jù)的高性能訪問。效勞器端代理(ServerAgent)的核心機制包括：1〕利用“效勞端代理”中的SQL分析模塊對提交的SQL語句【包括Insert、Update和Delete操作的INSTEADOF類型】進行語法分析和擴展，根據(jù)DBMS中的“加密字典”對SQL語句進行“解析擴展”。例如：解析前的語句“SELECTyhmmFROMybxxb”;解析后“SELECTdbo.str_Decode(‘yhmm’)asyhmmFROMybxxb”。其中yhmm為數(shù)據(jù)庫中的密文字段，str_Decode()為用戶自定義函數(shù)UDF〔UserDefinedFunction〕,dbo為DBMS中str_Decode()的擁有者。2〕加密系統(tǒng)將重組后的SQL語句提交給DBMS，DBMS通過“數(shù)據(jù)庫對象【視圖】”調(diào)用“加/解密動態(tài)庫”對數(shù)據(jù)庫中的密文數(shù)據(jù)進行解密，并將解密后的結(jié)果反應(yīng)給“數(shù)據(jù)庫對象【視圖】”。3〕利用數(shù)據(jù)庫的視圖在被加密列所在的表上創(chuàng)立二個視圖。一個內(nèi)層視圖包含ROWID偽列信息來標(biāo)識行數(shù)據(jù)；另一個與原表同名的視圖作為對外的視圖〔透明視圖〕，屏蔽了ROWID列，以保證表結(jié)構(gòu)的一致性。前面提到的觸發(fā)器是建立在內(nèi)層視圖上的，可以利用該視圖的ROWID列信息來定位數(shù)據(jù)更新。在視圖的select語句中包含有相應(yīng)加密列的解密操作，完成對外的加密數(shù)據(jù)透明訪問。4〕利用數(shù)據(jù)庫的索引和優(yōu)化器擴展機制實現(xiàn)密文索引查詢和約束處理通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的DataCartridges提供的索引擴展和優(yōu)化器擴展接口，來支持對密文數(shù)據(jù)的索引功能和相應(yīng)的Optimizer統(tǒng)計功能，提供索引方式的等于和范圍查詢，提高查詢性能。同時，通過密文索引，可以實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)庫約束的處理〔例如唯一值約束、主鍵約束等〕5〕通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)取和專門的緩存機制解決性能瓶頸結(jié)合密文索引和借鑒數(shù)據(jù)庫自身的優(yōu)化器機制，設(shè)計、實現(xiàn)面向全表掃描、索引掃描、跳躍掃描三種查詢方式的數(shù)據(jù)預(yù)取和緩存管理，大范圍的減少頻繁的PL/SQL程序調(diào)用〔減少SQL引擎和PL/SQL引擎切換的開銷〕和外部加解密程序調(diào)用，全面的提升系統(tǒng)的性能。6〕嚴格遵守數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理特性，保證數(shù)據(jù)的正確性保證性能的同時，嚴格遵循數(shù)據(jù)庫的MVCC、讀一致性和隔離級別〔讀提交、串行化〕特性，并遵循這些特性來實現(xiàn)內(nèi)部的密文緩存管理、密文索引管理，保證在并發(fā)事務(wù)模型下的事務(wù)正確性、并發(fā)讀一致性和持久性。WEB管理控制臺〔Console〕“WEB管理控制臺”是DBLOCK系統(tǒng)提供的圖形化集成環(huán)境，用于DSA可視化進行用戶權(quán)限控制、密鑰及算法管理、加解密處理、密文索引維護等平安管理工作。“WEB管理控制臺”通過HTTPS建立連接，直接和平安代理模塊進行通訊，同時通過訪問平安效勞模塊和平安策略中心，從而為系統(tǒng)的DSA提供各種可視化操作?！癢EB管理控制臺”的核心功能包括：1〕可視化導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫對象可以按樹形模型展示模式、表、列、用戶等Oracle數(shù)據(jù)庫對象，方便DSA進行各種平安管理操作。2〕用戶平安權(quán)限控制DSA可以將數(shù)據(jù)庫中任一用戶的屬性信息同步到平安策略中心，從而將該用戶注冊到DBLOCK系統(tǒng)中。通過“WEB管理控制臺”，DSA可以對一個用戶設(shè)置列級平安訪問權(quán)限，包括對某一列的加密、解密、明文訪問、密鑰轉(zhuǎn)化等四種權(quán)限。3〕加解密處理“WEB管理控制臺”提供對單列、以及多列同時進行加解密處理，包括對主外鍵、Unique、notnull等約束列的加解密，同時可以支持VARCHAR、VARCHAR2、CHAR、NUMBER、DATE、CLOB、BLOB等核心數(shù)據(jù)類型。4〕密文索引管理“WEB管理控制臺”支持多種密文索引的管理操作用以優(yōu)化查詢訪問性能。包括新建密文索引、重建密文索引和刪除密文索引等。平安策略和平安審計中心平安策略和平安審計中心，負責(zé)存儲系統(tǒng)的平安策略信息和平安審計信息。平安策略信息是由平安管理子系統(tǒng)配置，平安效勞子系統(tǒng)讀取并執(zhí)行；平安策略信息包括用戶名和認證信息，用戶的授權(quán)信息，列的加密策略信息；平安策略信息被專門的平安策略密鑰進行加密保護，防止用戶通過非正常渠道篡改。平安審計信息存儲兩類信息：一類是DSA用戶的操作信息，包括對授權(quán)用戶的配置，加密列的增密和脫密策略，加密策略修改信息，DSA用戶的登錄信息；另一類對數(shù)據(jù)庫用戶對平安效勞的使用信息，包括登錄信息，操作信息，異常訪問信息。平安審計信息被專門的平安審計密鑰進行加密保護，防止非法的讀取和篡改。產(chǎn)品功能及特點4.1數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)透明加密DBLOCK系統(tǒng)的根本功能是對主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫表數(shù)據(jù)進行透明加/脫密。系統(tǒng)采用國家密碼局認證的加密引擎可按策略對用戶指定的敏感數(shù)據(jù)進行加解密處理，可以對指定的列采用指定的加密算法和密鑰、密鑰向量值等進行加密處理。加密后的數(shù)據(jù)以密文的形式存儲在數(shù)據(jù)庫表空間。支持數(shù)據(jù)類型，包括VARCHAR、VARCHAR2、CHAR、NUMBER、DATE、CLOB、BLOB類型的加密。4.2數(shù)據(jù)庫透明訪問，不需對應(yīng)用作任何修改DBLOCK采用數(shù)據(jù)庫透明加密技術(shù)，不需要對應(yīng)用程序作任何修改，不改變原有數(shù)據(jù)庫的使用方式。對于授權(quán)用戶的數(shù)據(jù)加解密、查詢優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫管理等過程完全透明。系統(tǒng)使用人員、開發(fā)人員、維護人員無需關(guān)注數(shù)據(jù)加解密過程，數(shù)據(jù)的加/解密均由DBLOCK設(shè)備內(nèi)部在后臺完成。系統(tǒng)透明特性主要表達在以下方面：--SQL語句透明：對所有SELECT、UPDATE、INSERT、DELETE操作的SQL語句進行操作，應(yīng)用程序不需要進行任何改造；--對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部所運行的函數(shù)、存儲過程訪問完全透明；--約束透明：主外鍵、唯一索引、NOTNULL等約束完全透明。--開發(fā)接口透明：主流開發(fā)接口的應(yīng)用完全透明，包括：JDBC、ODBC、OCI、ADO.NET等。--管理工具透明：Oracle管理工具、命令行工具，以及IMPORT、EXPORT、RMAN等備份恢復(fù)工具的使用透明。4.3數(shù)據(jù)傳輸加密提供完善的VPN網(wǎng)關(guān)特性，提供SSLVPN組網(wǎng)方式，內(nèi)置高性能硬件加/脫密組件，支持DES、3DES、AES、SCB2等多種加密算法，同時結(jié)合邁科龍公司自主專利的基于機器特征和可信路徑傳輸加密的專利技術(shù)確保數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臋C密性、完整性，保證數(shù)據(jù)傳輸平安。4.4透明平安代理屏蔽用戶和應(yīng)用程序直接訪問數(shù)據(jù)庫所有通道和隱通道。部署DBLOCK之前，應(yīng)用效勞器和用戶直接連接到數(shù)據(jù)庫效勞器，如下列圖所示：由于數(shù)據(jù)庫效勞器直接與用戶和應(yīng)用效勞器連接并提供效勞，極易受到形形色色的攻擊。并且數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存在的未知的隱通道，也很容易被攻擊者利用。數(shù)據(jù)庫效勞器通常采用默認的端口，比方Oracle的1521端口，SQLSERVER的1433端口。攻擊者可以輕易的掃描這些端口，得知數(shù)據(jù)庫的類型，進而進行攻擊。部署DBLOCK之后，DBLOCK介于數(shù)據(jù)庫效勞器和應(yīng)用效勞器之間，如下列圖所示：數(shù)據(jù)庫效勞器與應(yīng)用程序之間通過DBLOCK平安模塊進行隔離。所有對數(shù)據(jù)庫的訪問都必須經(jīng)過DBLOCK平安模塊進行。各種隱蔽通道也相應(yīng)被屏蔽，防止攻擊者直接利用。應(yīng)用軟件到數(shù)據(jù)庫的訪問經(jīng)過二次認證和獨立權(quán)限檢查。在部署DBLOCK以前，由于數(shù)據(jù)庫直接與應(yīng)用程序進行連接，且只能通過口令進行認證，數(shù)據(jù)庫極易受到假冒用戶的連接和惡意的攻擊。由于DBA角色具有超級權(quán)限，當(dāng)惡意攻擊者將自己的角色提高到DBA時，整個數(shù)據(jù)庫將完全被其操縱。應(yīng)用效勞器也極易在類似SQL注入攻擊的過程中，成為攻擊者的跳板。部署DBLOCK之后，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的訪問，必須經(jīng)過DBLOCK和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兩層身份認證和權(quán)限檢查。DBLOCK使用動態(tài)訪問憑證〔一次一密〕、機器特征〔IP地址、MAC地址、以及硬盤序列號、主板序列號等多種計算機系統(tǒng)的特征〕，結(jié)合數(shù)字證書的驗證方式，確保訪問來源的真實性，杜絕IP地址欺騙和假冒用戶的連接。DBLOCK提供與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完全獨立的授權(quán)檢查，對每個IP來源上的每一個用戶單獨進行權(quán)限控制。權(quán)限的控制可以精確到表一級。就算攻擊者成功攻陷應(yīng)用效勞器，并將角色提高到DBA也是徒勞。由于DBLOCK提供了獨立的權(quán)限管理，攻擊者仍然只能獲得受限的權(quán)限，不能獲取DBA的特權(quán)。從而有效的遏制了越權(quán)訪問、SQL注入攻擊、存儲過程非法使用等攻擊類型。采用基于一次一密的動態(tài)效勞憑證〔動態(tài)口令〕連接數(shù)據(jù)庫。為解決數(shù)據(jù)庫用戶登錄口令管理困難的問題，DBLOCK提供動態(tài)口令功能。所有密碼管理交給DBLOCK托管，在每次需要登錄的時候，通過動態(tài)密碼客戶端獲取當(dāng)前登錄口令。效勞器端在每次響應(yīng)口令請求之后，自動更換登錄口令，使之前的口令作廢。這樣，管理員不必擔(dān)憂口令泄露的問題。因為即使得到的口令不小心被泄露，也不會威脅到數(shù)據(jù)庫，因為真正的登錄口令已經(jīng)被改變。口令客戶端和效勞器端通過SSL加密連接，確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠桨?。動態(tài)口令采用硬件隨機數(shù)發(fā)生器生成，具有很高的強度。口令客戶端同樣采用證書的驗證方式，結(jié)合IP地址、MAC地址、以及硬盤序列號、主板序列號等多種計算機系統(tǒng)的特征，確保訪問來源的真實性，杜絕假冒用戶的連接。4.5三權(quán)分立管理DBLOCK系統(tǒng)采用DSA、DBA、DAA分權(quán)的機制，在數(shù)據(jù)庫用戶管理的平安機制上，增設(shè)了平安管理員〔DataSecurityAdministrator，DSA〕和平安審計員〔DAA〕。DSA通過數(shù)據(jù)平安管理工具，完成日常的加密數(shù)據(jù)配置、密文權(quán)限控制等平安維護和管理操作，對訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行授權(quán)，只有經(jīng)DBA和DSA同時對某用戶授權(quán)，用戶才能對數(shù)據(jù)進行訪問，有效制約了特權(quán)用戶〔DBA、開發(fā)人員、數(shù)據(jù)庫維護人員〕對數(shù)據(jù)無限制的訪問。通過DSA對數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的控制，有效防止了特權(quán)用戶的產(chǎn)生，工作人員不能同時具備DBA和DSA的權(quán)限，也就是不存在能夠設(shè)置加密策略的同時，又可以進行數(shù)據(jù)管理的特權(quán)用戶。