第四章 数据库安全性.ppt

数据库系统概论,第四章 数据库安全性,主要内容,4.1 计算机安全性概论4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,问题的提出数据库的一大特点是数据可以共享但数据共享必然带来数据库的安全性问题数据库系统中的数据共享不能是无条件的共享例：军事秘密、国家机密、新产品实验数据、市场需求分析、市场营销策略、销售计划、客户档案、医疗档案、银行储蓄数据,什么是数据库的安全性数据库的安全性是指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。数据库系统的安全保护措施是否有效是数据库系统主要的性能指标之一。,4.1 计算机安全性概论4.1.1 计算机系统的三类安全性问题,什么是计算机系统安全性为计算机系统建立和采取的各种安全保护措施，以保护计算机系统中的硬件、软件及数据，防止其因偶然或恶意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄露等。,三类计算机系统安全性问题技术安全类管理安全类政策法律类,三类计算机系统安全性问题技术安全类管理安全类政策法律类,技术安全：指计算机系统中采用具有一定安全性的硬件、软件来实现对计算机系统及其所存数据的安全保护，当计算机系统受到无意或恶意的攻击时仍能保证系统正常运行，保证系统内的数据不增加、不丢失、不泄露。,三类计算机系统安全性问题技术安全类管理安全类政策法律类,管理安全：管理不善导致的计算机设备和数据介质的物理破坏、丢失等软硬件意外故障以及场地的意外事故等安全问题。,三类计算机系统安全性问题技术安全类管理安全类政策法律类,政策法律：政府部门建立的有关计算机犯罪、数据安全保密的法律道德准则和政策法规、法令。,4.1 计算机安全性概论4.1.2 安全标准简介,为降低进而消除对系统的安全攻击，各国引用或制定了一系列安全标准TCSEC(桔皮书)CC,1985年美国国防部（DoD）正式颁布 DoD可信计算机系统评估标准（简称TCSEC或DoD85）TCSEC又称桔皮书TCSEC标准的目的提供一种标准，使用户可以对其计算机系统内敏感信息安全操作的可信程度做评估。给计算机行业的制造商提供一种可循的指导规则，使其产品能够更好地满足敏感应用的安全需求。,安全标准简介,1991年4月美国NCSC（国家计算机安全中心）颁布了可信计算机系统评估标准关于可信数据库系统的解释（Trusted Database Interpretation 简称TDI）TDI又称紫皮书。它将TCSEC扩展到数据库管理系统。TDI中定义了数据库管理系统的设计与实现中需满足和用以进行安全性级别评估的标准。,TDI/TCSEC标准的基本内容TDI与TCSEC一样，从四个方面来描述安全性级别划分的指标安全策略责任保证文档,四组(division)七个等级 D C（C1，C2）B（B1，B2，B3）A（A1）按系统可靠或可信程度逐渐增高各安全级别之间具有一种偏序向下兼容的关系，即较高安全性级别提供的安全保护要包含较低级别的所有保护要求，同时提供更多或更完善的保护能力。,TCSEC/TDI安全级别划分(七级),D级将一切不符合更高标准的系统均归于D组典型例子：DOS是安全标准为D的操作系统 DOS在安全性方面几乎没有什么专门的机制来保障,C1级非常初级的自主安全保护能够实现对用户和数据的分离，进行自主存取控制（DAC），保护或限制用户权限的传播。,C2级安全产品的最低档次提供受控的存取保护，将C1级的DAC进一步细化，以个人身份注册负责，并实施审计和资源隔离达到C2级的产品在其名称中往往不突出“安全”(Security)这一特色,典型例子操作系统Microsoft的Windows 2000，数字设备公司的Open VMS VAX 6.0和6.1数据库Oracle公司的Oracle 7Sybase公司的 SQL Server 11.0.6,B1级标记安全保护。“安全”(Security)或“可信的”(Trusted)产品。对系统的数据加以标记，对标记的主体和客体实施强制存取控制（MAC）、审计等安全机制,典型例子操作系统数字设备公司的SEVMS VAX Version 6.0惠普公司的HP-UX BLS release 9.0.9+数据库Oracle公司的Trusted Oracle 7Sybase公司的Secure SQL Server version 11.0.6Informix公司的Incorporated INFORMIX-OnLine/Secure 5.0,B2级结构化保护建立形式化的安全策略模型并对系统内的所有主体和客体实施DAC和MAC。经过认证的B2级以上的安全系统非常稀少,B3级安全域。该级的TCB必须满足访问监控器的要求，审计跟踪能力更强，并提供系统恢复过程。,A1级验证设计，即提供B3级保护的同时给出系统的形式化设计说明和验证以确信各安全保护真正实现。,内容回顾,以上简单介绍了：三类计算机系统安全性问题安全标准,主要内容,4.1 计算机安全性概论4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,计算机系统中的安全模型,方法：,用户标识和鉴定,数据库安全保护存取控制视图审计,操作系统 安全保护,密码存储,数据库安全性控制的常用方法用户标识和鉴定存取控制视图审计密码存储,4.2 数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别,用户标识与鉴别（Identification&Authentication）系统提供的最外层安全保护措施基本方法系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份；系统内部记录着所有合法用户的标识；每次用户要求进入系统时，由系统核对用户提供的身份标识；通过鉴定后才提供机器使用权DBMS进一步进行用户标识和鉴定。用户标识和鉴定可以重复多次。,SQL Server2005的登录号和数据库用户,练习：登录号：登录服务器数据库用户：使用数据库在Management Studio中执行如下操作：创建登录号：U1、U2、U3、U7使用U1登录，执行use stu，看看能否成功？将U1、U2、U3、U7设置为学生课程数据库的用户使用U1登录，执行use stu，看看能否成功？,使用U1登录在学生课程数据库中执行 CREATE TABLE myStudent(Sno CHAR(9)PRIMARY KEY,Sname CHAR(20)看看能否成功？在学生课程数据库中执行 select*from student 看看能否成功？,4.2 数据库安全性控制4.2.2 存取控制,DBMS的存取控制机制存取控制机制的组成 定义用户存取权限，并将用户权限登记到数据字典中 合法权限检查用户权限定义和合法权检查机制一起组成了DBMS的安全子系统,用户对某一数据对象的操作权力称为权限提供DCL来定义用户权限存放在数据字典中,常用存取控制方法自主存取控制（Discretionary Access Control，简称DAC）C2级灵活强制存取控制（Mandatory Access Control，简称 MAC）B1级严格,同一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限不同的用户对同一对象也有不同的权限用户还可将其拥有的存取权限转授给其他用户,每一个数据对象被标以一定的密级每一个用户也被授予某一个级别的许可证对于任意一个对象，只有具有合法许可证的用户才可以存取,权限由两个要素组成：数据对象和操作类型,表4.3 关系数据库系统中的存取权限,4.2 数据库安全性控制4.2.3 自主存取控制方法,4.2 数据库安全性控制4.2.4 授权与回收,谁定义？DBA数据库对象创建者（即属主）已拥有该权限并且有转授能力的用户如何定义？SQL语句：GRANT：授予对数据的操作权限REVOKE：收回对数据的操作权限,一、授 权：GRANT,GRANT语句的一般格式：GRANT,.ON TO,.WITH GRANT OPTION;GRANT功能：将对指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户。,例1 把查询Student表权限授给用户U1 GRANT SELECT ON TABLE Student TO U1;,说明：在SQL Server 2005中没有TABLE保留字！以sa登录或选择Windows身份验证执行授权。执行授权后，再使用U1登录，执行 select*from student 看看能否成功？,例2 把对Student表和Course表的全部权限授予用户U2和U3 GRANT ALL PRIVILEGES ON TABLE Student,Course TO U2,U3;说明：在SQL Server 2005中ON后面只能出现一个对象，例如只出现Student以sa登录或选择Windows身份验证执行授权。右击Student表，选择属性，然后，在左侧选择“权限”，在右侧查看U2、U3获得的权限,例3 把对表SC的查询权限授予所有用户 GRANT SELECT ON TABLE SC TO PUBLIC;说明：以sa登录或选择Windows身份验证执行授权。右击SC表，选择属性，然后，在左侧选择“权限”，在右侧查看PUBLIC获得的权限PUBLIC是一个角色，U1、U2、U3都属于这个角色，所以可以获得角色所拥有的权限,例4 把查询Student表和修改学生学号的权限授给用户U4 GRANT UPDATE(Sno),SELECT ON TABLE Student TO U4;说明：以sa登录或选择Windows身份验证执行授权。右击Student表，选择属性，然后，在左侧选择“权限”，在右侧查看U4获得的权限。选中“Update”权限，进一步查看“列权限”。,例5 把对表SC的INSERT权限授予U5用户，并允许他再将此权限授予其他用户 GRANT INSERT ON TABLE SC TO U5 WITH GRANT OPTION;说明：以sa登录或选择Windows身份验证执行授权。右击SC表，选择属性，然后，在左侧选择“权限”，在右侧查看U5获得的权限,注意“具有授予权限”为选中状态。,执行例5后，U5不仅拥有了对表SC的INSERT权限，还可以传播此权限：以U5登录执行以下授权：GRANT INSERT ON TABLE SC TO U6 WITH GRANT OPTION;,同样，U6还可以将此权限授予U7：以U6登录执行以下授权：GRANT INSERT ON TABLE SC TO U7;但U7不能再传播此权限。总结：U5U6U7,WITH GRANT OPTION：,指定了WITH GRANT OPTION子句:获得某种权限的用户还可以把这种权限再授予别的用户。没有指定WITH GRANT OPTION子句:获得某种权限的用户只能使用该权限，不能传播该权限。,二、收回,授予的权限可以由DBA或其他授权者收回用REVOKE语句收回权限,REVOKE语句的一般格式为：REVOKE,.ON FROM,.;功能：从指定用户那里收回对指定对象的指定权限,例8 把用户U4修改学生学号的权限收回REVOKE UPDATE(Sno)ON TABLE Student FROM U4;说明：以sa登录或选择Windows身份验证执行。,例9 收回所有用户对表SC的查询权限REVOKE SELECT ON TABLE SC FROM PUBLIC;说明：以sa登录或选择Windows身份验证执行。,例10 把用户U5对SC表的INSERT权限收回REVOKE INSERT ON SC FROM U5 CASCADE;说明：以sa登录或选择Windows身份验证执行。系统将收回直接或间接从U5处获得的对SC表的INSERT权限,总结：,DBA 拥有对数据库中所有对象的所有权限，并可以根据实际情况将不同的权限授予不同的用户。用户对自己建立的基本表和视图拥有全部的操作权限，并且可以用GRANT语句把其中某些权限授予其他用户。如果被授权的用户有“传播权限”的许可，还可以把获得的权限再授予其他用户所有授予出去的权力在必要时又都可以用REVOKE语句收回。,SQL Server2005可视化授予和回收权限,从对象角度从用户角度,三、创建数据库模式的权限,CREATE USER WITH DBA|RESOURCE|CONNECT;说明：SQL Server2005不完全支持该语法；,SQL Server2005创建数据库模式的权限：USE STUGRANT CONTROL ON SCHEMA:dbo TO U1GRANT CREATE TABLE TO U1说明：可以通过可视化操作完成以上授权：右击架构“dbo”，选择属性，在左边选择“权限”，右边进行设置右击数据库“stu”，选择属性，在左边选择“权限”，右边进行设置,4.2 数据库安全性控制4.2.5 数据库角色,数据库角色是被命名的一组与数据库操作相关的权限，角色是权限的集合。可以为一组具有相同权限的用户创建一个角色。简化授权的过程。SQL Server2005中系统定义的数据库角色。,数据库角色创建角色,CREATE ROLE 说明：刚创建的角色是空的，没有任何内容。可以用GRANT为角色授权,数据库角色给角色授权,GRANT,ON 对象名TO,数据库角色角色权限的收回,REVOKE,.ON FROM,.;,数据库角色将角色授予用户,GRANT,TO,WITH ADMIN OPTION,应用数据库角色,例11 通过角色来实现将一组权限授予一个用户。首先,创建角色R1:CREATE ROLE R1;/*SQL Server2005中也可以执行存储过程：EXEC sp_addrole r1*/说明：在对象资源管理器中，右击“R1”，选择“属性”在左侧选择“常规”，在右侧查看“角色成员”，目前没有成员在左侧选择“安全对象”，在右侧 查看“安全对象”，单击“添加”，选择“属于该架构的所有对象”，从下拉列表中选择“dbo”，单击“确定”，观察角色拥有的对象权限，目前没有,应用数据库角色（续）,其次，授予角色R1一定的权限：GRANT SELECT,UPDATE,INSERTON TABLE StudentTO R1;说明：在对象资源管理器中，右击“R1”，选择“属性”在左侧选择“安全对象”，在右侧 查看“安全对象”，单击“添加”，选择“属于该架构的所有对象”，从下拉列表中选择“dbo”，单击“确定”，选择“Student”表，观察角色拥有的对象权限,应用数据库角色（续）,接下来，将角色授予用户U5、U6、U7GRANT R1 TO U5,U6,U7；说明：SQL Server2005中使用系统存储过程完成对应操作：EXEC sp_addrolemember NR1,NU5EXEC sp_addrolemember NR1,NU6 EXEC sp_addrolemember NR1,NU7查看角色成员查看数据库用户U6的“安全对象”使用U6连接数据库服务器，执行Select*From student,应用数据库角色（续）,最后，从U6收回角色R1REVOKE R1 FROM U6;说明：SQL Server2005中使用系统存储过程完成对应操作:EXEC sp_droprolemember NR1,NU6查看角色成员查看数据库用户U6的“安全对象”使用U6连接数据库服务器，执行Select*From student,SQL Server2005的角色,服务器角色固定服务器角色，不能添加、删除或修改权限数据库角色固定数据库角色，不能删除或修改权限用户自定义的角色Management Studio查看并管理角色成员思考：一般情况下，Management Studio可以做任何操作，从安全性角度分析其原因？,SQL Server2005的安全性总结：,对于一个登录号：赋予一定的服务器角色，实现对数据库服务器的相关管理工作对于一个数据库用户赋予一定的数据库角色，实现对数据库的管理和数据库模式的操作能力赋予对对象的一定的存取权限,内容回顾,以上详细讲解了：数据库安全控制方法授权与回收数据库角色,主要内容,4.1 计算机安全性概论4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,4.3 视图机制,视图机制把要保密的数据对无权存取这些数据的用户隐藏起来视图机制更主要的功能在于提供数据独立性，其安全保护功能太不精细，往往远不能达到应用系统的要求。视图机制与授权机制配合使用:首先用视图机制屏蔽掉一部分保密数据视图上面再进一步定义存取权限，间接实现了支持存取谓词的用户权限定义例如，P145,4.4 审计,什么是审计启用一个专用的审计日志（Audit Log）将用户对数据库的所有操作记录在上面DBA可以利用审计日志中的追踪信息找出非法存取数据的人C2以上安全级别的DBMS必须具有审计功能分为用户级审计和系统级审计审计很费时间和空间，DBA可以根据应用对安全性的要求，灵活地打开或关闭审计功能。,SQL Server2005的审计功能：在对象资源管理器中，右击服务器“WIN2K3”，选择“属性”，在左侧选择“安全性”，在右侧选中“启用C2审核跟踪”，重新启动服务器C2 审核模式数据保存在默认实例的 MSSQLData 目录中的某个文件内使用sa连接服务器，并执行select*from student；打开C2 审核模式数据，查看审计日志关闭C2审核功能，重新启动服务器；使用sa连接服务器，并执行select*from sc；打开C2 审核模式数据，查看审计日志搜索“C2审核”，查看更多详细信息,4.5 数据加密,数据加密防止数据库中数据在存储和传输中失密的有效手段加密的基本思想根据一定的算法将原始数据（术语为明文，Plain text）变换为不可直接识别的格式（术语为密文，Cipher text）不知道解密算法的人无法获知数据的内容,DBMS中的数据加密有些数据库产品提供了数据加密例行程序有些数据库产品本身未提供加密程序，但提供了接口数据加密功能通常也作为可选特征，允许用户自由选择数据加密与解密是比较费时的操作数据加密与解密程序会占用大量系统资源应该只对高度机密的数据加密,4.6 统计数据库安全性,统计数据库的特点允许用户查询聚集类型的信息（例如合计、平均值等）不允许查询单个记录信息,统计数据库中特殊的安全性问题 隐蔽的信息通道 从合法的查询中推导出不合法的信息,例1：下面两个查询都是合法的：1本公司共有多少女高级程序员？2本公司女高级程序员的工资总额是多少？如果第一个查询的结果是“1”，那么第二个查询的结果显然就是这个程序员的工资数。规则1：任何查询至少要涉及N(N足够大)个以上的记录,内容回顾,本章讲解了：计算机安全性概论数据库安全控制视图机制审计数据加密统计数据库安全性,作业：,实验：教材以及讲义中的例题实验16 数据库安全性,Thank You!,