數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)思考

摘 要：近幾年里，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸深入到各行業(yè)中，為行業(yè)帶來(lái)全新發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的風(fēng)險(xiǎn)，其中最為突出的就是數(shù)據(jù)庫(kù)安全問(wèn)題。因此，本文針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)進(jìn)行分析，在簡(jiǎn)單了解的具體的設(shè)計(jì)方案后，從實(shí)際出發(fā)，深入探討加密系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù);加密系統(tǒng);數(shù)據(jù)安全;隱私保護(hù)

引言：當(dāng)前，數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題困擾著每個(gè)行業(yè)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足人民的實(shí)際需求，必須要得到根本上的改善。數(shù)據(jù)庫(kù)在信息系統(tǒng)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位，一旦數(shù)據(jù)庫(kù)的信息安全無(wú)法保證，那么國(guó)民的財(cái)產(chǎn)安全也會(huì)受到非常嚴(yán)重的負(fù)面影響，可以說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)的最后屏障，必須得到重視。

一、數(shù)據(jù)加解密模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)安全策略本身是一個(gè)很大的范疇，設(shè)計(jì)物理控制、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理等部分，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)并不能完全解決數(shù)據(jù)庫(kù)的安全問(wèn)題，因此需要采用加密的方法來(lái)增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全。這樣不僅可以規(guī)避數(shù)據(jù)失密的問(wèn)題，也能夠避免密鑰被非法修改，數(shù)據(jù)完整性得到了根本上的保證。數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)起到的是一個(gè)保護(hù)作用，是一種數(shù)據(jù)庫(kù)外層工具，根據(jù)系統(tǒng)情況可以分為用戶登錄保護(hù)、權(quán)限識(shí)別保護(hù)以及數(shù)據(jù)加密保護(hù)三個(gè)層次。在數(shù)據(jù)加密技術(shù)中，加解密模塊是最為重要的內(nèi)容，使用三種加密模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，并且實(shí)現(xiàn)SQL查詢，可以最大程度提高數(shù)據(jù)安全性。本文使用的是SSDB體系結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行加密處理，其中包括三種加密模型，分別為：等值加密、保序加密以及同態(tài)加密。等值加密的安全性最高，可以支持密文進(jìn)行等值比較，有效避免明文信息暴露問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中采用兩層加密方式，生成密文。保序加密是一種單層加密法，在不暴露明文的前提下，保留明文原有的順序關(guān)系，可以直接進(jìn)行順序比較。同態(tài)加密也是一種單層加密法，可以在密文上直接完成一些基本的數(shù)據(jù)庫(kù)sum和avg操作。

二、密鑰管理模塊和元數(shù)據(jù)管理模塊

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的具體情況，有針對(duì)性的選擇加解密模塊，因此密鑰管理工作必須要得到落實(shí)，在SSDB體系結(jié)構(gòu)中，密鑰管理方案分為兩種，一種是針對(duì)等值加密模型動(dòng)態(tài)生成的工作密鑰，另一種是針對(duì)保序加密以及同態(tài)加密模型生成的列密鑰。在等值加密模型中，密鑰管理會(huì)根據(jù)加密目標(biāo)列的列名和主密鑰生成工作密鑰，并且提供具體的加密算法。對(duì)于保序加密以及同態(tài)加密模型，會(huì)將對(duì)應(yīng)的密鑰存儲(chǔ)在元數(shù)據(jù)表中，避免密鑰被竊取。元數(shù)據(jù)表在存儲(chǔ)前會(huì)對(duì)密鑰進(jìn)行進(jìn)一步加密，可以從元數(shù)據(jù)表中獲取這些密鑰，但無(wú)法進(jìn)行加密和解密。用戶在利用數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中，需要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)表，為了保證數(shù)據(jù)安全，更好的隱藏明文屬性信息，要將明文字段類型改變?yōu)槊芪淖侄晤愋蚚1]。此時(shí)，就需要利用到元數(shù)據(jù)表，預(yù)先存儲(chǔ)明文屬性信息。此外，保序加密以及同態(tài)加密模型的密鑰也需要存放到元數(shù)據(jù)表中。由此可知，元數(shù)據(jù)表承擔(dān)著非常重要的存儲(chǔ)和獲取的功能，具體包括：表名、列名、明文列類型、OPEA密鑰、HEA密鑰。

三、語(yǔ)句重寫和數(shù)據(jù)庫(kù)連接模塊

在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，想要構(gòu)建一個(gè)完善科學(xué)的加密系統(tǒng)，SQL語(yǔ)句重寫和數(shù)據(jù)庫(kù)連接模塊都不能夠忽視。其中SQL語(yǔ)句重寫模塊主要承擔(dān)著解析任務(wù)，利用這一模塊可以對(duì)用戶提交的SQL語(yǔ)句進(jìn)行解析并且查詢具體類型，同時(shí)對(duì)語(yǔ)句中含有的明文數(shù)據(jù)進(jìn)行全面加密，從根本上保證數(shù)據(jù)的安全性，也能夠從相應(yīng)的加密模型中獲取得到具體密文。數(shù)據(jù)庫(kù)連接模塊主要負(fù)責(zé)將加密系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)連接在一起，利用該模塊存儲(chǔ)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)連接信息，并且利用該模塊改變遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并且啟用新的連接方式。

四、數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)體系的實(shí)際應(yīng)用情況

在完成數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)分析后，從實(shí)際應(yīng)用入手，驗(yàn)證該系統(tǒng)的具體應(yīng)用情況和性能?？紤]到數(shù)據(jù)庫(kù)為MySQL，編程語(yǔ)言采用Java，使用JSQLParser開(kāi)源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句SQL語(yǔ)句解析功能。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，為了更好地完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，使用了BASE64編碼對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終以字符類型存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過(guò)增刪改查等操作來(lái)測(cè)試語(yǔ)句，并且和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)可以在密文的基礎(chǔ)上直接完成增刪改查功能，具有實(shí)用價(jià)值，執(zhí)行效率也優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)有效性較高。從空間開(kāi)銷的角度上看，采用SSDB系統(tǒng)最多的加密模型為兩層結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)空間較小，在小數(shù)據(jù)量的情況下，可以將額外空間開(kāi)銷控制在一定范圍內(nèi)。這種系統(tǒng)可以在密文上直接執(zhí)行復(fù)雜的SQL語(yǔ)句，包括創(chuàng)建表、插入操作、選擇查詢、更新、刪除等，不僅如此，還能夠支持多種不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，切實(shí)提高了保密性和安全性，在一定程度上，讓查詢效率也得到了提高[2]。

綜上所述，數(shù)據(jù)加密技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中必須要解決的問(wèn)題，傳統(tǒng)保護(hù)方式就是將隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后進(jìn)行存儲(chǔ)，但是這種方式存在一定的缺陷。通過(guò)本文分析，設(shè)計(jì)形成了數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的通信加密，這種加密算法不會(huì)改變數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)量，而且可以快速響應(yīng)用戶，在第一時(shí)間完成轉(zhuǎn)換工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]何文才，馬鵬斐，劉培鶴，等.基于Android平臺(tái)的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)加密研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2019，36（10）：310-315+333.

[2]張占義.探討基于云計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)加密保護(hù)系統(tǒng)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（21）：57-58.

作者簡(jiǎn)介：

蔡雅慧（1996-），女，籍貫：海南;職稱和學(xué)歷：本科;研究方向或?qū)I(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。