計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫安全管理研究

李瑞林LI Rui-lin

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530023）

1 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫及其安全

目前，計(jì)算機(jī)存儲和操作數(shù)據(jù)的通用形式被稱為數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三個發(fā)展階段分別為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、層次數(shù)據(jù)模型以及關(guān)系模型。其中計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的重要標(biāo)志是關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫。自從八十年代以來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢語言應(yīng)用越來越廣泛，大規(guī)模的信息系統(tǒng)不斷的建立，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展從而使得數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用更加的普遍。

當(dāng)代的企業(yè)基本上都建立用來存儲和管理各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)庫。對于大多合法用戶來說，這個核心數(shù)據(jù)庫是存儲關(guān)鍵信息的一種非常便捷的方式，而從攻擊者的角度來看，直接破壞數(shù)據(jù)庫所帶來的利益要比在網(wǎng)絡(luò)中探索數(shù)據(jù)帶來的利益大得多。數(shù)據(jù)庫的安全性包括操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，它是和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性是一樣的。

2 數(shù)據(jù)庫安全管理的目標(biāo)

數(shù)據(jù)的安全就是數(shù)據(jù)庫安全管理的目標(biāo)，具體包括以下五個方面的內(nèi)容：1）提供對數(shù)據(jù)共享，集中統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)；2）應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的訪問進(jìn)行簡化，使得在更為邏輯的層次上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行訪問；3）把數(shù)據(jù)有效性問題進(jìn)行解決，從而使得數(shù)據(jù)的邏輯一致性得到保證；4）使得數(shù)據(jù)的獨(dú)立性得到保證，以及程序?qū)?shù)據(jù)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的依賴得以減少；5）數(shù)據(jù)的安全性得到保證，數(shù)據(jù)所有者的利益在共享環(huán)境下得到保證。數(shù)據(jù)的集中存放和管理能夠保證數(shù)據(jù)庫安全性。數(shù)據(jù)庫安全的具體目標(biāo)就是提供充分的服務(wù)，并且保證關(guān)鍵信息不被泄露。

3 數(shù)據(jù)庫安全的特征

1）數(shù)據(jù)安全性

保證數(shù)據(jù)安全性通常采用的措施有：（1）隔開數(shù)據(jù)庫中需要保護(hù)的部分和其他部分；（2）用戶采用的訪問控制方法應(yīng)該按照授權(quán)規(guī)則進(jìn)行，例如標(biāo)識與鑒別、強(qiáng)制存取、自主存取以及視圖機(jī)制等等；（3）存儲在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過審計(jì)和加密。

2）數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)的正確性、相容性以及有效性都屬于數(shù)據(jù)完整性。數(shù)據(jù)的輸入值與數(shù)據(jù)表對應(yīng)域的類型是一致的就稱為正確性；不同用戶使用的同一數(shù)據(jù)是一樣的就稱為相容性；而對于現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中對該數(shù)值段的約束，數(shù)據(jù)庫中的理論數(shù)值能夠滿足就是所謂的有效性。要想保證數(shù)據(jù)的完整性，就必須對合法用戶使用不符合語義的數(shù)據(jù)輸入和輸出進(jìn)行防止。

3）并發(fā)控制

數(shù)據(jù)庫中的信息資源是可以供多用戶共享的，并且還能夠允許多個用戶能夠同時對數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)進(jìn)行使用，這也就是所謂的多用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在這種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，同一時刻運(yùn)行的用戶事務(wù)可達(dá)數(shù)百個。當(dāng)數(shù)據(jù)庫被多個用戶同一時刻進(jìn)行并發(fā)操作時，那么多個事務(wù)同時存取同一數(shù)據(jù)的情況就會發(fā)生，導(dǎo)致不正確的數(shù)據(jù)存取的發(fā)生，使得數(shù)據(jù)的一致性也受到的破壞，因此就必須進(jìn)行并發(fā)控制。

4）故障恢復(fù)

目前，保護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)免受破壞的措施有很多，它能夠保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性不被破壞以及并發(fā)事務(wù)能夠正確執(zhí)行，但是計(jì)算機(jī)的硬件故障、操作人員的事務(wù)這些是不能夠進(jìn)行避免的。而數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性都會受到它的影響，甚至有時會使得數(shù)據(jù)庫受到破壞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫中的部分或者全部數(shù)據(jù)的丟失。故障恢復(fù)的功能就是能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)向某一已知的正確狀態(tài)方向進(jìn)行恢復(fù)。

4 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫安全管理存在的問題

4.1 操作方面

操作系統(tǒng)存在的問題主要在于病毒、后門、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和操作系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性方面。首先，在病毒方面，特洛伊木馬程序有可能存在于操作系統(tǒng)中從而也極大的威脅了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。一個特洛伊木馬程序?qū)θ腭v程序的密碼進(jìn)行修改，當(dāng)密碼更新之后，信息的密碼也會被入侵者獲得；其次，在操作系統(tǒng)的后面方面，雖然數(shù)據(jù)庫管理員由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征參數(shù)方便了，但是同時后門在在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主機(jī)操作系統(tǒng)中出現(xiàn)了，因此，通過后門黑客就會對訪問數(shù)據(jù)庫；再次，較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性存在于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之間。操作系統(tǒng)所具有的其中一個功能就是文件管理。文件管理可以對各類文件包括數(shù)據(jù)庫文件的授權(quán)通過利用存取控制進(jìn)行讀寫和執(zhí)行等，而且對于用戶登錄和口令鑒別的控制，操作系統(tǒng)的監(jiān)控程序也能進(jìn)行，因此，操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備所提供的環(huán)境就能夠保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性。

4.2 管理方面

用戶對信息網(wǎng)絡(luò)安全重視程度不夠，沒有真正意識到數(shù)據(jù)庫安全的重要性，沒有落實(shí)安全管理措施，從而使得安全按事件頻頻發(fā)生，這些都是由于管理的忽視導(dǎo)致的安全問題。適當(dāng)限制對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的訪問權(quán)限肯定能夠減少攻擊面，但這并不意味著可以不用修復(fù)補(bǔ)丁。很多調(diào)查都發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫管理員沒有定期修復(fù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的補(bǔ)丁。對于安全來說，定期修復(fù)補(bǔ)丁絕對是有必要的，這樣不至于因?yàn)閹讉€月前未修復(fù)的漏洞而受到攻擊。建立一個測試環(huán)境，然后修復(fù)補(bǔ)丁，確認(rèn)補(bǔ)丁修復(fù)，然后修復(fù)生產(chǎn)環(huán)境的補(bǔ)丁。從實(shí)際中可以看出，引起安全的問題的原因主要有未修補(bǔ)系統(tǒng)安全漏洞以及登錄密碼過于簡單或未進(jìn)行修改，由此可以看出，用戶對相關(guān)的安全防范意識和基本安全防范常識的缺乏。

4.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自身問題

雖然關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用時間較長，特性較強(qiáng)大，產(chǎn)品也較成熟，但是實(shí)際中并沒有在操作系統(tǒng)和現(xiàn)在普遍使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體現(xiàn)出其應(yīng)該具有的某些特征，尤其是那些較為重要的安全特性，由此可見，大多數(shù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的成熟度還是不夠。

5 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)

5.1 用戶標(biāo)識與鑒別

系統(tǒng)提供的最外層安全保護(hù)措施就是用戶標(biāo)識與鑒別。用戶標(biāo)識與鑒別的方法是非常多的，往往在一個系統(tǒng)中是多種方法同時使用的，從而使得系統(tǒng)的安全性更強(qiáng)。比較常用的方法有：用戶身份的表明用輸入用戶名來進(jìn)行；用戶身份通過回答口令進(jìn)行標(biāo)識；用戶身份通過回答對隨機(jī)數(shù)的運(yùn)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行表明等等?？傊祟惙绞皆诩訌?qiáng)安全的同時，也增加了成本，因此，一般都是大型企業(yè)用戶使用。

5.2 安全模型

對于安全的重要方面及其與系統(tǒng)行為的關(guān)系都可以通過安全模型來進(jìn)行準(zhǔn)確的描述，安全模型建立的主要目的就是對成功實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵安全需求的理解層次的提高。安全模型可以分為以下兩個方面：1）多級安全模型。多級安全模型最先是在軍用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全保密中被應(yīng)用的，它能夠使不同密級包含不同的信息。通常情況下，密級由低到高可分為：秘密級、機(jī)密級和絕密級。需要注意的是：每一密級的信息能夠被使用的人是：該密級或者高于該密級權(quán)限的人員。2）多邊安全模型。在數(shù)據(jù)庫安全措施中它又是一項(xiàng)較重要的，對于信息的橫向泄露，多邊安全模型就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行阻止，從而使得數(shù)據(jù)庫信息安全在最大程度上受到保護(hù)。

5.3 訪問控制

確保具有數(shù)據(jù)庫使用權(quán)的用戶正常訪問數(shù)據(jù)庫這就是訪問控制的目的，訪問控制是最重要的數(shù)據(jù)庫安全策略之一。訪問控制的功能就是為了防止非法的主體進(jìn)入受保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)資源、允許合法用戶訪問受保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)資源、防止合法的用戶對受保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行非授權(quán)的訪問。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)活動主要是在主體與客體之間進(jìn)行的。主體對客體訪問的合法性是通過計(jì)算機(jī)安全的核心問題得到保證的，也就是說，通過對數(shù)據(jù)的輸入、修改、刪除等管理，來使得主體對客體的訪問確保是授權(quán)的，對于非授權(quán)的訪問進(jìn)行拒絕，從而使得信息的機(jī)密性、可用性和完整性得到保證。作為資源訪問處理的一部分——訪問控制，它主要非為自主訪問控制和強(qiáng)制訪問控制。自主訪問控制，是指由用戶有權(quán)對自身所創(chuàng)建的訪問對象(文件、數(shù)據(jù)表等)進(jìn)行訪問，并可將對這些對象的訪問權(quán)授予其他用戶和從授予權(quán)限的用戶收回其訪問權(quán)限。這種資源訪問可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建者可以隨意指定可以進(jìn)行訪問的人，那么用戶就可以選擇和其他用戶共享資源。強(qiáng)制訪問控制，是指由系統(tǒng)(通過專門設(shè)置的系統(tǒng)安全員)對用戶所創(chuàng)建的對象進(jìn)行統(tǒng)一的強(qiáng)制性控制，按照規(guī)定的規(guī)則決定哪些用戶可以對哪些對象進(jìn)行什么樣操作系統(tǒng)類型的訪問，即使是創(chuàng)建者用戶，在創(chuàng)建一個對象后，也可能無權(quán)訪問該對象。在這種訪問控制中，不同的安全屬性被分配到了主客體上，對于客體的安全屬性用戶是不能改變的，訪問權(quán)限只能由系統(tǒng)管理員進(jìn)行確定，主體是否能夠訪問客體是系統(tǒng)通過比較客體和主體的安全屬性來決定的。

5.4 安全審計(jì)

在數(shù)據(jù)庫安全管理系統(tǒng)中審計(jì)是一項(xiàng)較為重要的功能。安全審計(jì)應(yīng)為審計(jì)管理員提供一組可進(jìn)行分析的管理數(shù)據(jù)，從而能夠使違反安全方案的事件的發(fā)生地被發(fā)現(xiàn)。很多企業(yè)僅用審計(jì)功能以努力提高數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能，如果性能是企業(yè)關(guān)注的主要問題的話，那么可以考慮使用數(shù)據(jù)庫活動監(jiān)控解決方案來為企業(yè)提供審計(jì)和其他功能。關(guān)閉審計(jì)功能會加大調(diào)查數(shù)據(jù)泄漏原因的難度，并且會影響企業(yè)的合規(guī)。對于安全出現(xiàn)的漏洞可以通過安全審計(jì)進(jìn)行添堵。系統(tǒng)在運(yùn)行時將數(shù)據(jù)庫的所有操作記錄在審計(jì)日志中，這樣數(shù)據(jù)庫管理員就可以利用審計(jì)跟蹤非法存取數(shù)據(jù)信息，能夠找出非法存取數(shù)據(jù)的人、時間和內(nèi)容等。審計(jì)安全使得數(shù)據(jù)的物理完整性得到了保證。

5.5 粒度細(xì)化

一般情況下，訪問控制的粒度級別決定了安全敏感標(biāo)記的級別，可見二者關(guān)系非常密切。計(jì)算機(jī)中強(qiáng)制訪問控制的依據(jù)就是敏感標(biāo)識。訪問控制可以達(dá)到的最小單位就是訪問控制的粒度。一般情況下，強(qiáng)制訪問控制下安全級別都被標(biāo)記在那個單位上。對于主體而言，數(shù)據(jù)庫的訪問控制中，粒度一般位于用戶一級。對于客體而言，表一級一般為自主訪控制的粒度，此時的客體包括表、視圖、存儲過程等等。

6 結(jié)束語

數(shù)據(jù)安全問題存在于所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，它并非只是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)獨(dú)有的特性。數(shù)據(jù)庫安全，和其他所有安全問題一樣，都是圍繞減輕風(fēng)險的，而不是消除風(fēng)險，你不可能消除所有的風(fēng)險，但是你能夠控制這些風(fēng)險，以確保這些安全風(fēng)險不會給企業(yè)帶來麻煩。數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)的倉庫，它除了要使數(shù)據(jù)共享得到保證以外，還要使數(shù)據(jù)安全性也要得到保證。數(shù)據(jù)庫的安全與系統(tǒng)安全以及網(wǎng)絡(luò)安全是密不可分的，在很多情況下，數(shù)據(jù)庫安全中都會用到系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)在很大程度上對數(shù)據(jù)庫安全管理具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

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