關(guān)于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全性若干問題研究

孫巖

摘要：數(shù)據(jù)庫安全問題越來越受到人們的重視，大到數(shù)據(jù)庫備份，小到數(shù)據(jù)項(xiàng)的加密，都離不開安全問題。而數(shù)據(jù)庫安全保護(hù)是指數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者時(shí)刻保護(hù)數(shù)據(jù)，防止未經(jīng)授權(quán)的操作者對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行非法修改。本文試從數(shù)據(jù)加密要求和實(shí)現(xiàn)方式方面進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；安全；加密

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，各個(gè)企業(yè)、事業(yè)單位及各組織機(jī)構(gòu)等都逐漸開始大量使用各種信息系統(tǒng)并且通過開放的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信息交換，這大大地提高了各類數(shù)據(jù)庫的利用率。目前主流網(wǎng)站后臺管理系統(tǒng)大多是依靠數(shù)據(jù)庫，隨著應(yīng)用平臺的不斷完善，數(shù)據(jù)庫安全問題已經(jīng)逐漸成為企事業(yè)單位信息管理員關(guān)注的重點(diǎn)。

一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全需求

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全是信息安全的一個(gè)子集，也是信息安全中最重要的部分之一。與信息安全的整體需求相似，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全要求主要包括數(shù)據(jù)保密性、數(shù)據(jù)可用性和數(shù)據(jù)完整性三個(gè)方面：

1、數(shù)據(jù)的保密性數(shù)據(jù)的保密性是指禁止任何沒有權(quán)限的用戶非法訪問數(shù)據(jù)。

2、數(shù)據(jù)的可用性數(shù)據(jù)的可用性指任何授權(quán)用戶的正常操作必須接受，同時(shí)又能保證人機(jī)交互友好、系統(tǒng)高效正常運(yùn)行。即，任何授權(quán)用戶要獲取數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)立即可以獲得。

3、數(shù)據(jù)的完整性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的完整性是指在數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)要具備正確性、一致性和相容性等特點(diǎn)。

二、數(shù)據(jù)庫加密的要求

數(shù)據(jù)庫加密的目的就是要確保數(shù)據(jù)庫的安全，但是加解密操作過程必然會(huì)影響數(shù)據(jù)庫操作的效率，一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)就是要在安全性和效率之間取得一個(gè)平衡。即：穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)必須滿足以下幾點(diǎn)要求：

1、加解密速度要求足夠快，這樣減少影響數(shù)據(jù)操作響應(yīng)時(shí)間。

2、加密強(qiáng)度要足夠大，保證長時(shí)間而且大量數(shù)據(jù)不被破譯。但是在實(shí)際應(yīng)用中加密算法不一定在理論上無法破解，但在實(shí)際應(yīng)用中能保證破解的代價(jià)大于獲得其中數(shù)據(jù)的意義。

3、對數(shù)據(jù)庫的合法用戶來說加解密操作是透明的，它不會(huì)影響用戶的合理操作。用戶在明文數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中能夠進(jìn)行更新、增加、刪除數(shù)據(jù)，在密文數(shù)據(jù)庫中也可以用相同的方法增加、更新和刪除數(shù)據(jù)，而且感覺不到加解密過程的存在。

4、對加密后的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)量并沒有明顯的增加。

5、密鑰管理機(jī)制靈活，加解密密鑰存儲(chǔ)安全，使用方便可靠。

三、數(shù)據(jù)庫加密的粒度

數(shù)據(jù)庫加密的粒度可以分為文件級、表級、字段級、記錄級和數(shù)據(jù)元素級等4個(gè)層次。

1、文件級加密。把數(shù)據(jù)庫文件作為一個(gè)整體，對整個(gè)數(shù)據(jù)庫文件用加密算法和加密密鑰加密，形成密文的形式來確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性。利用文件級加密，可以對全部數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行解密來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。但文件級加密也有一些缺陷：如修改其中一個(gè)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行加密、解密、復(fù)制以及修改等操作，這些將大大增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

2、表級加密。表級加密的對象是整個(gè)表格，與文件級加密類似，表級加密中每個(gè)表格與其他不同的表密鑰經(jīng)過一定的加密算法運(yùn)算后形成密文存儲(chǔ)。但表級加密的方法也存在很大的缺陷：對數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄所在表的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密才可以訪問該數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄，因此有可能導(dǎo)致執(zhí)行效率低下。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，與文件級加密一樣基本不使用。

3、字段級加密。字段加密又稱為域加密或?qū)傩约壖用埽话愣詫傩缘膫€(gè)數(shù)少于相應(yīng)表格中的記錄數(shù)量，按字段加密需要保存的密鑰數(shù)相對較少。并且字段級加密是一種選擇性加密，并不是對所有數(shù)據(jù)都加密，而是選擇需要保密的字段加密，其余字段仍以明文形式存儲(chǔ)。

4、記錄級加密。所謂記錄級加密是指在數(shù)據(jù)庫中，每條記錄在相應(yīng)密鑰的作用下，被加密成密文數(shù)據(jù)保存起來。在數(shù)據(jù)庫加密方法中記錄級加密技術(shù)是較為常見的加密方式。但是記錄級加密也有其缺陷：在解密的過程中，需要對所有包含這些記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，因此效率不高。

四、數(shù)據(jù)庫加密的實(shí)現(xiàn)方式

數(shù)據(jù)庫加密的實(shí)現(xiàn)方式主要體現(xiàn)在在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中執(zhí)行加密的部件所處的位置和層次。按照數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與加密部件的不同關(guān)系，數(shù)據(jù)庫加密的實(shí)現(xiàn)方式可以大致分為兩類：庫內(nèi)加密和庫外加密。

1、庫內(nèi)加密。所謂庫內(nèi)加密是指在DBMS內(nèi)核層中實(shí)現(xiàn)加密過程，加，解密過程是透明的，數(shù)據(jù)完成加解密工作之后才在庫里進(jìn)行存取操作。庫內(nèi)加密方式的優(yōu)點(diǎn)是在DBMS內(nèi)完成加密功能，實(shí)現(xiàn)DBMS與加密功能的無縫銜接，因此加密功能強(qiáng)。

2、庫外加密。所謂庫外加密是指在DBMS之外進(jìn)行加/解密操作，DBMS負(fù)責(zé)密文管理。一般在客戶端實(shí)現(xiàn)加，解密操作過程。與庫內(nèi)加密相比，庫外加密有其自身的特點(diǎn)：首先，加解密過程是在專門的加解密服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)。其次，加密的數(shù)據(jù)與加密密鑰分開存放。

庫外加密也有其缺點(diǎn)：如數(shù)據(jù)庫一旦加密某些功能可能會(huì)受限制，比如數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)完整性受到破壞。

3加密算法的選擇。加密算法分為非對稱加密和對稱加密，對稱式加密就是加密和解密使用同一個(gè)密鑰，通常稱之為“Session Key”這種加密技術(shù)目前被廣泛采用，如美國政府所采用的DES加密標(biāo)準(zhǔn)就是一種典型的“對稱式”加密法，它的Session Kev長度為56Bits。

非對稱式加密就是加密和解密所使用的不是同一個(gè)密鑰，通常有兩個(gè)密鑰，稱為“公鑰”和“私鑰”，它們兩個(gè)必需配對使用，否則不能打開加密文件。這里的“公鑰”是指可以對外公布的，“私鑰”則不能，只能由持有人一個(gè)人知道。它的優(yōu)越性就在這里，因?yàn)閷ΨQ式的加密方法如果是在網(wǎng)絡(luò)上傳輸加密文件就很難把密鑰告訴對方，不管用什么方法都有可能被別竊聽到。而非對稱式的加密方法有兩個(gè)密鑰，且其中的“公鑰”是可以公開的，也就不怕別人知道，收件人解密時(shí)只要用自己的私鑰即可以，這樣就很好地避免了密鑰的傳輸安全性問題。

在具體的加密實(shí)施過程中，無論選擇什么加密算法都應(yīng)當(dāng)基于下述原則：（1）算法的安全強(qiáng)度需滿足數(shù)據(jù)保密性的要求；（2）與明文數(shù)據(jù)相對比，密文數(shù)據(jù)量（存儲(chǔ)空間）經(jīng)加密處理后不應(yīng)過量增長；（3）加解密足夠快，并且加解密時(shí)延應(yīng)當(dāng)是用戶可以接受的。

綜上可知，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，各個(gè)企業(yè)、事業(yè)單位及各組織機(jī)構(gòu)等都逐漸開始大量使用各種信息系統(tǒng)并且通過開放的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信息交換，這大大地提高了各類數(shù)據(jù)庫的利用率。

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