解析數(shù)據(jù)加密解密原理和方法分析

林秀麗

摘 要：應用數(shù)據(jù)庫的領域越來越廣泛，數(shù)據(jù)的保密機制不可忽視，數(shù)據(jù)要安全就必須采取相關措施，通常數(shù)據(jù)加密是數(shù)據(jù)安全的最后一道關卡。文章主要從教學的角度闡述數(shù)據(jù)加密原理、數(shù)據(jù)加密解密方法，避免數(shù)據(jù)被泄露、被修改。

關鍵詞：數(shù)據(jù)庫；加密；解密

數(shù)據(jù)的安全措施在現(xiàn)實應用中有很多，如：隔離數(shù)據(jù)庫、角色授權(quán)、審核、密碼等，本文講解SQL Server應用中的數(shù)據(jù)加密[1]。

1 數(shù)據(jù)加密原理

數(shù)據(jù)加密是保護數(shù)據(jù)的一種有效機制。目的是將明文即原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成不可直接讀的密文。原理是：明文同密鑰的值捆綁一起經(jīng)過數(shù)學公式處理完成其數(shù)據(jù)加密，變成密文不可讀。接收方若要想讀取數(shù)據(jù)，必須用正確的解密密鑰和反向的數(shù)學過程完成解密。

加密密鑰的長短決定了加、解密運算的復雜性，同時也影響計算機處理時間的長短，以及存儲空間與成本。

最主要的加密類型有兩種：（1）對稱加密。特點是使用相同的密鑰進行文件加密和解密，即對稱密碼編碼技術。加解密過程，通信雙方都用同一密鑰即公共密鑰加解密，如：甲、乙通信，甲將自己明文信息用公鑰加密成密文，乙收到密文后用公鑰解密成明文。常用的加密算法有RC2，3DES，IDEA，AES。密鑰短，破譯難，使用起來便捷。（2）非對稱加密。特點是加解密雙方各自有一個密鑰對，分別稱為私鑰和公鑰。加解密過程，如甲、乙通信，甲將自己的私鑰保密公鑰告訴乙，乙也同樣保密自己的私鑰公鑰告訴甲，甲向乙發(fā)送信息時用乙的公鑰加密，乙收到密文后用自己的私鑰解密變成明文。乙向甲發(fā)送信息采用相同的方法加解密數(shù)據(jù)。常用的加密算法有RSA和DSA。非對稱加密同對稱加密相比，算法強度要復雜得多，因加密與解密密鑰不同，一致認為非對稱加密比對稱加密更安全，但加密速度要慢很多。所以對大量數(shù)據(jù)進行加、解密時一般使用對稱加密。

SQL Server支持3種類型加密，且已內(nèi)置。對稱加密、非對稱加密以及另一種形式的非對稱加密證書加密。

SQL Server的加密結(jié)構(gòu)是分層進行的，自上而下分別為：WINDOWS級別和SQL Server級別使用服務主密鑰對下級的數(shù)據(jù)庫進行加密；數(shù)據(jù)庫級別使用數(shù)據(jù)庫主密鑰對數(shù)據(jù)進行加密。進行加密時，都是上級層使用對稱密鑰（見圖1）、非對稱密鑰（見圖2）、證書的組合對下級層加密[2]。

圖2 非對稱加密

2 數(shù)據(jù)加解密方法

數(shù)據(jù)庫的實際應用中常有一些敏感數(shù)據(jù)，必須要將其加密，避免泄露，如：銀行卡卡號、用戶的各種密碼、職工的工資甚至一些機密文件等。保存加密后的數(shù)據(jù)，即使被盜了數(shù)據(jù)，對方也無法查看敏感數(shù)據(jù)，因沒有解密的密鑰[3-4]。

以下通過一個案例講述數(shù)據(jù)加、解密。本案例的數(shù)據(jù)庫為測試數(shù)據(jù)庫SALES，其中EMPLOYEE職工表中有職工的工資WAGES要保密，通過對稱加密算法對WAGES列數(shù)據(jù)進行加密，步驟如下。

2.1 服務主密鑰

服務主密鑰是第一次用它來加密其他密鑰時自動生成，此密鑰是加密保護本地計算機密鑰而被使用的。主服務密鑰的打開權(quán)限只有創(chuàng)建它的操作系統(tǒng)賬戶或有權(quán)限訪問服務賬戶的用戶才可以。

2.2 數(shù)據(jù)庫主密鑰的創(chuàng)建

數(shù)據(jù)庫主密鑰用于數(shù)據(jù)庫級別加密。此密鑰不能自動生成，由管理員創(chuàng)建，且主密鑰對每個數(shù)據(jù)庫只建一次。代碼如下：

use SALES

go

create master key

ENCRYPTION BY PASSWORD=' enter @your@ secret @code.'；

2.3 證書APCERT的創(chuàng)建

證書的頒發(fā)和簽名由證書機構(gòu)CA完成。證書是驗證身份的一種方式，常含有以下信息：證書序列號，是唯一的；證書主題，即標識符信息；證書有效期；證書發(fā)行者簽名等。

USE SALES ；

go

CREATE CERTIFICATE APCRT

WITH SUBJECT = 'ENTER APCRT PASSWORD！'，

EXPIRY_DATE = '2015/1/3'；

go

2.4 對稱密鑰PKEY的創(chuàng)建

對稱密鑰是用來加密保密數(shù)據(jù)。使用才創(chuàng)建的證書APCERT，AES 256加密算法對此密鑰進行加密。

use SALES

go

create symmetric key PKEY

with algorithm=aes_256

encryption by certificate APCRT；

2.5 打開對稱密鑰

只有對稱密鑰打開才能綁定到會話進行數(shù)據(jù)加、解密。

use SALES

go

open symmetric key PKEY

decryption by certificate APCRT

2.6 加密成密文

用于數(shù)據(jù)加密的函數(shù)ENCRYPTBYKEY（），用于數(shù)據(jù)解密的函數(shù)DECRYPTBYKEY（）。兩函數(shù)使用的都是對稱密鑰。

—用加密的函數(shù)ENCRYPTBYKEY（）加密成密文

use SALES

go

create table employee

（Employee_ID char（4）NOT NULL primary key，

password varbinary（500） not null）

go

select * from employeeendprint

go

insert into employee values （'E1'，ENCRYPTBYKEY（KEY_GUID （'PKEY'），'p@ssword1'））

insert into employee values （'E2'，ENCRYPTBYKEY（KEY_GUID （'PKEY'），'pp'））

insert into employee values （'E3'，ENCRYPTBYKEY（KEY_GUID （'PKEY'），'aaa'））

go

select * from employee

go

—用解密的函數(shù)DECRYPTBYKEY（）解密出明文

SELECT Employee_ID ，password from employee

select Employee_ID ，CONVERT （varchar（50），decryptbykey（password）） from employee

go

2.7 關閉對稱密鑰

注意：加密的函數(shù)ENCRYPTBYKEY（）同解密的函數(shù)DECRYPTBYKEY（）只有在密鑰打開的情況下才有效。

CLOSE SYMMETRIC KEY PKEY；

GO

3 結(jié)語

網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術都在不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫安全是一個永久性問題，入侵技術不斷提高，數(shù)據(jù)庫安全技術的提升勢在必行。針對數(shù)據(jù)庫安全技術的新問題、新情況，加強研究數(shù)據(jù)庫安全必須首先從一線的課堂教學深入加強，在思想上對安全技術重視起來，讓安全技術穩(wěn)步發(fā)展。

[參考文獻]

[1]王永樂，徐書欣.SQL Server2008數(shù)據(jù)庫管理及應用[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2]李愛武.SQL Server2008數(shù)據(jù)庫技術內(nèi)幕[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[3]俞榕剛.SQL Server 2012實施與管理實戰(zhàn)指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[4]徐慧.數(shù)據(jù)庫技術與應用[M].北京：北京理工大學出版社，2010.endprint