周萍
摘要:近年來,網(wǎng)絡(luò)安全問題,尤其是大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全問題成為人們關(guān)注的重點。文章就大型數(shù)據(jù)庫的安全風(fēng)險及安全策略進(jìn)行了研究,首先對數(shù)據(jù)庫及其安全內(nèi)容進(jìn)行了闡述;其次簡述了數(shù)據(jù)庫發(fā)展和常用數(shù)據(jù)庫的功能特點,并重點對數(shù)據(jù)庫安全體系進(jìn)行了詳細(xì)探討;再次,對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險進(jìn)行了分析,并提出了策略和措施;最后,設(shè)計研究了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險評估體系,在了解其設(shè)計背景的基礎(chǔ)上,介紹了具體評估方法、工具,分析了發(fā)展問題,并詳述評估過程,以便有效地保護(hù)整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);風(fēng)險系統(tǒng);安全策略;信息管理;評估體系
中圖分類號:TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)07-
1 數(shù)據(jù)庫及其安全問題概述
數(shù)據(jù)庫是存儲在一起的相關(guān)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的集合,這些相關(guān)數(shù)據(jù)是無損害和不贅余的。它產(chǎn)生于距今50年前,隨著信息技術(shù)和市場的發(fā)展,特別是20世紀(jì)90年代以后,已經(jīng)服務(wù)于多種領(lǐng)域,包括國防、教育、商貿(mào)等;并且成為企業(yè)、部門及個人日常工作、生產(chǎn)和生活必不可少的一部分。當(dāng)某個系統(tǒng)中存在結(jié)構(gòu)上完全分開的若干個數(shù)據(jù)庫時,則該系統(tǒng)包含一個“數(shù)據(jù)庫集合”。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為信息的聚集體,其數(shù)據(jù)安全相關(guān)問題成為人們高度關(guān)注的重點??傮w來說,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全問題主要包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全兩個部分。前者指的是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)癱瘓、存儲媒體損壞及用戶操作失誤的情況下,數(shù)據(jù)信息仍存在而無丟失的安全現(xiàn)象;后者指的是嚴(yán)格預(yù)防和控制非法用戶侵入數(shù)據(jù)庫,避免產(chǎn)生系統(tǒng)漏洞的安全現(xiàn)象。其中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全問題是“重中之重”。日常使用和操作中,必須合理設(shè)置口令、密碼,嚴(yán)格核實用戶身份,杜絕非法用戶侵入系統(tǒng)而造成數(shù)據(jù)泄露或損壞。
2 數(shù)據(jù)庫發(fā)展及安全體系構(gòu)建
隨著信息管理內(nèi)容的不斷擴(kuò)展,數(shù)據(jù)管理不止僅限于存儲和管理數(shù)據(jù)信息,而逐漸向著提供用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理方式的方向變化。出現(xiàn)了豐富多樣的數(shù)據(jù)模型,經(jīng)歷了從最簡單的表格存儲到海量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展過程,出現(xiàn)了許多大型的數(shù)據(jù)庫,適用性逐漸增強(qiáng)。經(jīng)過長期研究,我們借助數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的選擇依據(jù),比較、分析了四種常用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能特點:(1)ORACLE:開發(fā)工具豐富,覆蓋全面;使用第四代語言開發(fā)的工具和圖文界面;具有數(shù)據(jù)保護(hù)和分布優(yōu)化查詢功能;數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)透明,支撐B/S體系和混合的體系組成結(jié)構(gòu);實現(xiàn)了兩階段提交、多線索查詢手段。(2)SYBASE 10:完全的客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),能為數(shù)百用戶提供高性能需求;采用單進(jìn)程多線索技術(shù)進(jìn)行查詢,節(jié)省系統(tǒng)開銷,提高內(nèi)存的利用率;支持存儲過程,改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的運行效率,增加數(shù)據(jù)庫的服務(wù)容量;提供日志與數(shù)據(jù)庫的鏡象,提高數(shù)據(jù)庫容錯能力;支持計算機(jī)蔟族(CLUSTER)環(huán)境下的快速故障切換。(3)INGRES:開放的客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),允許用戶建立多個多線索服務(wù)器;減小CPU負(fù)載,減小網(wǎng)絡(luò)開銷;智能優(yōu)化功能;數(shù)據(jù)的在線備份;減少I/O量;具有數(shù)據(jù)庫規(guī)則系統(tǒng),確保數(shù)據(jù)庫的一致性;資源控制與查詢優(yōu)化相結(jié)合。(4)INFORMIX:雙引擎和多線索查詢機(jī)制;具有三個任務(wù)隊列和虛擬處理器;提供并行索引功能;具有對復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具。(5)DB2:支持異種網(wǎng)絡(luò)連接。與此同時,隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)水平的不斷提高,數(shù)據(jù)庫攻擊者的手段也更加先進(jìn),這就要求必須采取嚴(yán)格、有效的措施來防范數(shù)據(jù)庫安全風(fēng)險,避免給企業(yè)或者用戶造成損失。為實現(xiàn)這種目的,下面對構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫安全防御體系進(jìn)行了相關(guān)分析。
2.1 體系特征
綜合分析,該體系數(shù)據(jù)信息具有如下特征:
2.1.1 獨立性,保持不同數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)之間的相互獨立。利于數(shù)據(jù)有序管理,避免混亂、交叉造成安全風(fēng)險。
2.1.2 安全性,對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密處理,嚴(yán)格核實身份,避免安全風(fēng)險。
2.1.3 完整性,要求保證數(shù)據(jù)信息在安全狀態(tài)下的同時,確保內(nèi)容、排序和程序的完好。
2.1.4 可調(diào)性,用戶結(jié)合數(shù)據(jù)庫運行狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和控制,以保證數(shù)據(jù)庫的安全性能要求。
2.2 查殺病毒
通常來講,該安全體系的病毒查殺過程包含以下四方面內(nèi)容:
2.2.1 檢查軟件。利用惡意軟件掃描器或其他常用殺毒軟件,掃描、查殺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并定期綜合查殺數(shù)據(jù)庫。
2.2.2 檢查內(nèi)存。計算機(jī)在長期運行過程中難免出現(xiàn)許多安全隱患,若內(nèi)存存儲空間嚴(yán)重不足,將嚴(yán)重阻礙數(shù)據(jù)庫操控系統(tǒng)。因此,需要選擇適當(dāng)?shù)姆绞讲闅阂廛浖⒓皶r清除惡意程序,提高網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境。
2.2.3 檢查端口。數(shù)據(jù)庫端口具有開發(fā)性特征,導(dǎo)致入侵者易盜取數(shù)據(jù)信息。因此需要選擇合理工具核查開放端口實況,保證資源共享,同時滿足安全要求。
2.2.4 檢查流量。用戶采用自身攜帶的分析工具檢查流量狀況,作為輔助,配合其他檢查內(nèi)容防御數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險。
此外,新的計算機(jī)技術(shù)也不斷涌現(xiàn),出現(xiàn)了諸如數(shù)據(jù)流、Web數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等一系列前沿技術(shù)。其中計算機(jī)挖掘技術(shù)的安全應(yīng)用功能可體現(xiàn)為:(1)聯(lián)系功能。對數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,保證所得結(jié)果的安全可靠性。(2)聚類功能。對數(shù)據(jù)資源的性質(zhì)、內(nèi)容、體系進(jìn)行調(diào)整、分配及歸類,了解如何設(shè)計數(shù)據(jù)庫。(3)預(yù)測功能。對現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)資源進(jìn)行詳細(xì)、合理分析,在確保切合實際的前提下,達(dá)到預(yù)測效果。(4)檢測功能。對挖掘結(jié)果進(jìn)行檢查,保證安全體系的完整性,并及時發(fā)現(xiàn)漏洞。
3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險和策略、措施
3.1 風(fēng)險分析
近年來隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遭受攻擊的現(xiàn)象越來越頻繁,以上文字中,我們不難看出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在實際應(yīng)用中存在來自各方面的安全風(fēng)險。歸納起來,破壞者主要通過以下方式威脅到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):
3.1.1 竊聽、重傳,通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲得敏感信息或?qū)⑹孪全@得的信息發(fā)送給接收者。
3.1.2 偽造、篡改,將偽造的信息發(fā)送給接收者,或?qū)戏ㄓ脩糁g的通訊信息惡意改造后發(fā)送給接收者。
3.1.3 阻止服務(wù),惡意破壞導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
3.1.4 行為否認(rèn),否認(rèn)已經(jīng)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)操作行為。
3.1.5 非授權(quán)訪問,冒充別人身份非法侵入系統(tǒng),造成破壞。
3.1.6 病毒傳播,通過網(wǎng)絡(luò)傳播計算機(jī)病毒,嚴(yán)重破壞數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
通過上述分析可知,造成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全風(fēng)險的原因有很多,包括來自內(nèi)部和外界的原因。具體看來,主要有來自操作系統(tǒng)、管理、用戶、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部四個方面的風(fēng)險問題,體現(xiàn)為:(1)操作系統(tǒng)風(fēng)險問題,主要是由病毒、后門、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和操作系統(tǒng)之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性三方面引起的問題。(2)管理風(fēng)險問題,表現(xiàn)為用戶安全意識薄弱、不足夠重視信息網(wǎng)絡(luò)安全、不落實安全管理措施、發(fā)生安全事件等:(3)用戶風(fēng)險問題,主要表現(xiàn)在兩個方面問題,一是未進(jìn)行軟件安全漏洞修補工作,未及時更改登錄密碼或密碼太過簡單;二是密碼長度不夠、存在對重要數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫的非法訪問、竊取或惡意損壞等。(4)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部風(fēng)險問題,表現(xiàn)為在很多時候,標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安全設(shè)施也并不具備操作系統(tǒng)所具備的所有安全特性要求,安全性、可靠性低,導(dǎo)致問題出現(xiàn)。
3.2 策略、措施研究
安全策略是進(jìn)行信息安全保護(hù)的相應(yīng)對策,包括方法、管理和法規(guī)等。一般來講,主要有以下幾方面的策略:
3.2.1 安全管理策略,該策略又包括集中控制和分散控制。前者是單一影響整體的情況,即指由單個侵權(quán)者控制系統(tǒng)的整個安全維護(hù)的各個方面;后者則相對而言,指用不同的管理程序控制數(shù)據(jù)庫的各個部分。相比之下,后者有效性更強(qiáng),且較方便。
3.2.2 存取控制策略,主要包括定義用戶權(quán)限和合法權(quán)限檢查兩部分。前者指將用戶權(quán)限登記到數(shù)據(jù)字典中;后者指在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中按操作請求查找數(shù)據(jù)字典,超出權(quán)限范圍,則不予操作。兩者的最終目的都是確保只授權(quán)給有資格的用戶訪問數(shù)據(jù)庫的
權(quán)限,同時令所有未被授權(quán)的人員無法接近數(shù)據(jù)。
3.2.3 信息流控制策略,包括存取控制和分散控制兩種方式。前者是不具選擇性的控制方式,規(guī)定數(shù)據(jù)屬于某類別或某部門,避免信息泄漏給非法程序;后者指進(jìn)行信息本身類別劃分和等級劃分,進(jìn)而劃分安全級,避免信息安全級由高到低
流動。
此外,為加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫安全,我們還制定了一些必要的措施,主要有:(1)建立嚴(yán)格的管理制度,這是降低數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)風(fēng)險的首要措施。建立和健全安全管理制度,需要“持之以恒”,始終將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全管理作為一項必要措施來管理,對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理人員進(jìn)行恰當(dāng)、合理的培訓(xùn),保證管理工作的持久、高效性。(2)加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫密碼管理,數(shù)據(jù)庫密碼管理是防止數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)出現(xiàn)問題的重要措施,需要對密碼管理工作進(jìn)行細(xì)心、嚴(yán)格的督察,形成安全機(jī)制,力爭建立更加完善的安全標(biāo)準(zhǔn),保證用戶密碼選擇的有力和安全。(3)建立數(shù)據(jù)的跟蹤審查制度,該制度可通過校驗來實現(xiàn)。在合理使用和配置的條件下,校驗系統(tǒng)在可以詳細(xì)而全面地記錄下信息和事件,為用戶提供可靠的安全防范和警告信息。(4)設(shè)置數(shù)據(jù)的分級加密制度,根據(jù)信息機(jī)密和安全程度分級進(jìn)行查詢數(shù)據(jù)、內(nèi)容設(shè)置和系統(tǒng)維護(hù)的管理和控制。
4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險評估體系研究
面對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遭受的安全問題,進(jìn)行充分有效的系統(tǒng)安全風(fēng)險分析和評估是極其必要的,它是系統(tǒng)安全防御中的一項重要技術(shù),其原理分析、統(tǒng)計系統(tǒng)所有安全要素的多種評測數(shù)據(jù),確定系統(tǒng)存在的安全隱患和風(fēng)險級別。根據(jù)測評結(jié)果向系統(tǒng)管理員提供周密可靠的安全性分析報告,可以更好地了解系統(tǒng)目前與未來的風(fēng)險所在,估量這些風(fēng)險可能帶來的安全威脅與影響程度,從而將系統(tǒng)的風(fēng)險降到一個可以接受的程度,為提高系統(tǒng)安全整體水平提供重要依據(jù)。
4.1 設(shè)計背景
安全風(fēng)險評估體系是建立在評估原理的基礎(chǔ)上,采用B/S和數(shù)據(jù)庫結(jié)合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)向評估,依托正向評估工具、漏洞掃描評估工具、綜合評估方法工具、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),最終生成評估報告。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險評估體系是建立在My SQL平臺基礎(chǔ)上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由評估信息庫、評估知識庫、數(shù)據(jù)庫管理工具三部分組成,很大程度上影響著整個安全評估系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫部分為評估知識庫和評估信息庫,其中評估信息庫主要由系統(tǒng)評估過程中所涉及的對應(yīng)各評估指標(biāo)的安全要素、系統(tǒng)漏洞威脅信息構(gòu)成,涵蓋了最新的詳細(xì)的系統(tǒng)安全信息;評估知識庫主要包括系統(tǒng)評估時用到的安全要素的各種評估權(quán)重值、系統(tǒng)評估數(shù)據(jù)等信息。這兩部分的數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)存取相對獨立,有利于數(shù)據(jù)物理位置上的分開存放和系統(tǒng)的更新、升級。
在設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險評估體系結(jié)構(gòu)時,采用行為設(shè)計方法的同時,緊密結(jié)合了自頂向下、逐步細(xì)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計。即采用由整體到局部的流程,表現(xiàn)為:首先按要求形成系統(tǒng)總體模塊;其次逐步細(xì)化,對每一個功能模塊進(jìn)行分解,至單一獨立的功能,形成完整的體系結(jié)構(gòu);最后,綜合考慮工作、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)等因素進(jìn)行校驗、修改,直至完成。
4.2 評估方法、工具
在系統(tǒng)安全風(fēng)險評估過程中,評估方法的選擇非常重要,可以影響評估過程的每個環(huán)節(jié),甚至改變評估結(jié)果。我們需要結(jié)合系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行評估。具體風(fēng)險評估方法有:
4.2.1 定量風(fēng)險評估法,指運用數(shù)量指標(biāo)來對風(fēng)險進(jìn)行評估。包括因子分析法、回歸分析法、聚類分析法等。該方法具有很強(qiáng)的科學(xué)性和客觀性。
4.2.2 定性風(fēng)險評估法,指依據(jù)先前的知識經(jīng)驗等非量化資料,結(jié)合基本資料(調(diào)查對象的深入訪談做出的個案記錄),進(jìn)行理論推導(dǎo)和編碼整理,對系統(tǒng)風(fēng)險狀況進(jìn)行判斷,得出調(diào)查結(jié)論的過程。包括因素分析法、專家評分法、經(jīng)驗比較法等。該方法使得評估結(jié)果更為全面、深刻。
4.2.3 綜合風(fēng)險評估法,包括:(1)定性與定量相結(jié)合的簡單評估方法。兩者相互依存,不可分開而論,定量分析是前提,定性分析則是靈魂。定性分析應(yīng)建立在定量分析的基礎(chǔ)上,最終保證結(jié)果科學(xué)化、全面化、精確化。(2)層次分析法(AHP),是定性與定量相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法,主要表現(xiàn)為量化經(jīng)驗,從而為決策者提供決策依據(jù)。具有層次化、規(guī)范化特征,可以解決尚無統(tǒng)一度量標(biāo)尺的復(fù)雜問題。運用流程分三步走:進(jìn)行系統(tǒng)分解,建構(gòu)層次模型;成立判斷矩陣,依據(jù)單層次進(jìn)行,判斷安全性;按照層次進(jìn)行綜合排序,完成結(jié)果判斷。
此外,各大企業(yè)和公司在研究安全體系、評估標(biāo)準(zhǔn)、評估方法的同時,也相應(yīng)選擇或推出適用性較強(qiáng)的評估工具完成研究成果。依據(jù)技術(shù)手段或者評估標(biāo)準(zhǔn),有以下幾種典型評估工具:SAFESuite套件、WebTrends Security Analyzer套件,Cobra和CC tools??紤]到系統(tǒng)的易受損性,使用這些工具節(jié)省了工作時間,保證了評估過程的客觀性。
4.3 發(fā)展問題
目前,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全問題已經(jīng)作為一項系統(tǒng)的工程,被人們廣泛認(rèn)同和接受。同時安全風(fēng)險評估作為基礎(chǔ)和前提,也愈發(fā)受到重視。但系統(tǒng)研究中尚存在如下問題:
4.3.1 安全評估體系所應(yīng)包括的相應(yīng)組織內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系尚不完善。
4.3.2 尚且存在將風(fēng)險評估體系當(dāng)作一種產(chǎn)品和工具的錯誤認(rèn)知,需要進(jìn)一步完善體系,建立囊括組織內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的體系。
4.3.3 在運用評估標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),這就導(dǎo)致各標(biāo)準(zhǔn)的重點內(nèi)容各不相同,使得評估結(jié)果的比較意義不大,沒有實際價值。同時國內(nèi)尚缺乏獨立自主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)評估標(biāo)準(zhǔn)。
4.4 評估過程
在評估標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下,結(jié)合評估技術(shù)、方法和工具,全方位、系統(tǒng)地進(jìn)行風(fēng)險評估工作,闡釋了風(fēng)險評估的具體過程:
4.4.1 確定信息系統(tǒng)的資產(chǎn)。作為評估體系的第一步,需要了解資產(chǎn)的范圍,從關(guān)鍵業(yè)務(wù)開始,對所有資產(chǎn)加以保護(hù)和確定。
4.4.2 分析資產(chǎn)的脆弱性和安全威脅。全面分析資產(chǎn)相關(guān)內(nèi)容和特征,發(fā)現(xiàn)其可能存在的漏洞和不足,記錄、統(tǒng)計威脅發(fā)生的可能性及損失情況。
4.4.3 制定及評估控制措施。該階段無需做決策,在分析威脅概率的基礎(chǔ)上,采取相應(yīng)手段,制定全面、合理的安全防范措施,有針對性地從根本上解決安全風(fēng)險問題。
4.4.4 決策。從接受、避免和轉(zhuǎn)移風(fēng)險三個角度出發(fā),以人為主體參與決策過程,制定最終決策。
4.4.5 針對決策進(jìn)行溝通與交流。作為關(guān)鍵過程,該階段需要各級管理層次人員就決策結(jié)果進(jìn)行溝通和探討,以便能發(fā)現(xiàn)潛在威脅。
4.4.6 監(jiān)督安全措施的實施。監(jiān)督實施過程,保證決策貫穿整個工作流程,并不斷采用新發(fā)展的方法實時采取措施,遵循評估過程動態(tài)循環(huán)變化規(guī)律。
5 結(jié)語
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全管理是一項長期而艱巨的工作,需要各環(huán)節(jié)和技術(shù)人員持續(xù)不斷地良好運行。同時,為了滿足計算機(jī)用戶對數(shù)據(jù)庫安全性能的更高要求,需要提升計算機(jī)技術(shù)水平,以便能更加保證數(shù)據(jù)庫信息的有效性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全風(fēng)險評估體系對保護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有重要作用,但伴隨著網(wǎng)絡(luò)的更高層次利用,需要進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全風(fēng)險分析、評估工作,從而更有力地解決系統(tǒng)安全問題。
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(責(zé)任編輯:吳 濤)