数据库系统概论王珊萨师煊第四章数据库安全性.ppt

国脉信息学院数据库系统概论,数据库系统概论An Introduction to Database System第四章 数据库安全性,国脉信息学院数据库系统概论,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,国脉信息学院数据库系统概论,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计（Audit）4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性4.7 小结,国脉信息学院数据库系统概论,4.1 计算机安全性概述,4.1.1 计算机系统的三类安全性问题 4.1.2 安全标准简介,国脉信息学院数据库系统概论,4.1.1 计算机系统的三类安全性问题,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。,国脉信息学院数据库系统概论,计算机系统的三类安全性问题（续）,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,国脉信息学院数据库系统概论,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 4.1.2 安全标准简介,国脉信息学院数据库系统概论,4.1.2 安全标准简介,TCSEC标准CC标准,国脉信息学院数据库系统概论,安全标准简介（续）,信息安全标准的发展历史,国脉信息学院数据库系统概论,安全标准简介（续）,TCSEC/TDI标准的基本内容TCSEC/TDI，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,国脉信息学院数据库系统概论,TCSEC/TDI安全级别划分,TCSEC/TDI安全级别划分,国脉信息学院数据库系统概论,TCSEC/TDI安全级别划分（续）,按系统可靠或可信程度逐渐增高各安全级别之间：偏序向下兼容,国脉信息学院数据库系统概论,TCSEC/TDI安全级别划分（续）,B2以上的系统还处于理论研究阶段应用多限于一些特殊的部门，如军队等美国正在大力发展安全产品，试图将目前仅限于少数领域应用的B2安全级别下放到商业应用中来，并逐步成为新的商业标准,国脉信息学院数据库系统概论,CC,CC提出国际公认的表述信息技术安全性的结构把信息产品的安全要求分为安全功能要求安全保证要求,国脉信息学院数据库系统概论,CC（续）,CC文本组成简介和一般模型安全功能要求安全保证要求,国脉信息学院数据库系统概论,CC（续）,CC评估保证级划分,国脉信息学院数据库系统概论,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计（Audit）4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性4.7 小结,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制概述,非法使用数据库的情况编写合法程序绕过DBMS及其授权机制直接或编写应用程序执行非授权操作通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数据,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制概述,通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数据例：某数据库应用系统禁止查询单个人的工资，但允许查任意一组人的平均工资。用户甲想了解张三的工资，于是他：首先查询包括张三在内的一组人的平均工资 然后查用自己替换张三后这组人的平均工资 从而推导出张三的工资破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意的。,国脉信息学院数据库系统概论,数据库安全性控制概述（续）,计算机系统中，安全措施是一级一级层层设置,计算机系统的安全模型,用户标识和鉴定,存取控制审计视图,操作系统 安全保护,密码存储,方法：,国脉信息学院数据库系统概论,数据库安全性控制概述（续）,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,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,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,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.1 用户标识与鉴别,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。用户标识和鉴定可以重复多次,国脉信息学院数据库系统概论,用户标识与鉴别（续）,用户标识口令系统核对口令以鉴别用户身份 用户名和口令易被窃取每个用户预先约定好一个计算过程或者函数系统提供一个随机数用户根据自己预先约定的计算过程或者函数进行计算系统根据用户计算结果是否正确鉴定用户身份有些DBMS除了访问DBMS的账号外，为了访问制定的数据库，还需要另外的账号,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.2 存取控制,存取控制机制组成定义用户权限合法权限检查 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,国脉信息学院数据库系统概论,存取控制（续）,常用存取控制方法自主存取控制（Discretionary Access Control，简称DAC）：用户对不同的数据对象有不同的存取权限，不同用户对同一对象有不同的权限，可转授用户存取权限。C2级 灵活强制存取控制（Mandatory Access Control，简称 MAC）：每一数据对象标以一定密级，每一用户对应某一级别的许可证，只有具有合法许可证的用户才可以存取某一对象。B1级严格,国脉信息学院数据库系统概论,存取控制（续）,常用存取控制方法自主存取控制DAC：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,国脉信息学院数据库系统概论,存取控制（续）,常用存取控制方法强制存取控制MAC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,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.3 自主存取控制方法,定义存取权限存取权限 存取权限由两个要素组成数据对象操作类型,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.3 自主存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.3 自主存取控制方法,通过 SQL 的 GRANT 语句和 REVOKE 语句实现用户权限组成数据对象操作类型定义用户存取权限：定义用户可以在哪些数据库对象上进行哪些类型的操作定义存取权限称为授权,国脉信息学院数据库系统概论,自主存取控制方法（续）,关系数据库系统中存取控制对象,关系数据库系统中的存取权限,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.4 授权与回收,一、GRANTGRANT语句的一般格式：GRANT,.ON TO,.WITH GRANT OPTION;语义：将对指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户,国脉信息学院数据库系统概论,GRANT（续）,发出GRANT：DBA数据库对象创建者（即属主Owner）拥有该权限的用户按受权限的用户 一个或多个具体用户PUBLIC（全体用户）,国脉信息学院数据库系统概论,WITH GRANT OPTION子句,WITH GRANT OPTION子句:指定：可以再授予没有指定：不能传播不允许循环授权,国脉信息学院数据库系统概论,例题,例1 把查询Student表权限授给用户U1 GRANT SELECT ON TABLE Student TO U1;,国脉信息学院数据库系统概论,例题（续）,例2 把对Student表和Course表的全部权限授予用户U2和U3 GRANT ALL PRIVILIGES ON TABLE Student,Course TO U2,U3;,国脉信息学院数据库系统概论,例题（续）,例3 把对表SC的查询权限授予所有用户 GRANT SELECT ON TABLE SC TO PUBLIC;,国脉信息学院数据库系统概论,例题（续）,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;对属性列的授权时必须明确指出相应属性列名,国脉信息学院数据库系统概论,例题（续）,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;,国脉信息学院数据库系统概论,传播权限,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：例6 GRANT INSERT ON TABLE SC TO U6 WITH GRANT OPTION;同样，U6还可以将此权限授予U7：例7 GRANT INSERT ON TABLE SC TO U7;但U7不能再传播此权限。,国脉信息学院数据库系统概论,传播权限（续）,下表是执行了例1到例7的语句后，学生-课程数据库中的用户权限定义表,国脉信息学院数据库系统概论,授权与回收（续）,二、REVOKE授予的权限可以由DBA或其他授权者用REVOKE语句收回REVOKE语句的一般格式为：REVOKE,.ON FROM,.;,国脉信息学院数据库系统概论,REVOKE（续）,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;,国脉信息学院数据库系统概论,REVOKE（续）,例9 收回所有用户对表SC的查询权限REVOKE SELECT ON TABLE SC FROM PUBLIC;,国脉信息学院数据库系统概论,REVOKE（续）,例10 把用户U5对SC表的INSERT权限收回REVOKE INSERT ON TABLE SC FROM U5 CASCADE;将用户U5的INSERT权限收回的时候必须级联（CASCADE）收回 系统只收回直接或间接从U5处获得的权限,国脉信息学院数据库系统概论,REVOKE（续）,执行例8到例10的语句后，学生-课程数据库中的用户权限定义表,国脉信息学院数据库系统概论,小结:SQL灵活的授权机制,DBA：拥有所有对象的所有权限不同的权限授予不同的用户用户：拥有自己建立的对象的全部的操作权限GRANT：授予其他用户被授权的用户“继续授权”许可：再授予所有授予出去的权力在必要时又都可用REVOKE语句收回,国脉信息学院数据库系统概论,授权与回收（续）,三、创建数据库模式的权限 DBA在创建用户时实现CREATE USER语句格式 CREATE USER WITHDBA|RESOURCE|CONNECT,国脉信息学院数据库系统概论,授权与回收（续）,权限与可执行的操作对照表,国脉信息学院数据库系统概论,授权与回收（续）,一个用户拥有权限的充分必要条件是在权限图中从根结点到该用户结点存在一条路径,国脉信息学院数据库系统概论,授权的一些其他问题,如果一个用户创建了一个对象（关系视图角色），则拥有对此基表的全部权限（包括授予别人权限的权限）！SQL授权的一些缺陷：不能实现元组级的授权（可以通过视图或触发器来实现）视图的一些问题,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.5 数据库角色,数据库角色：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,国脉信息学院数据库系统概论,数据库角色,一、角色的创建CREATE ROLE 二、给角色授权 GRANT，ON 对象名 TO，,国脉信息学院数据库系统概论,数据库角色,三、将一个角色授予其他的角色或用户GRANT，TO，WITH ADMIN OPTION 四、角色权限的收回 REVOKE，ON FROM，,国脉信息学院数据库系统概论,数据库角色（续）,例11通过角色来实现将一组权限授予一个用户。步骤如下：1.首先创建一个角色 R1 CREATE ROLE R1；2.然后使用GRANT语句，使角色R1拥有Student表的SELECT、UPDATE、INSERT权限 GRANT SELECT，UPDATE，INSERT ON TABLE Student TO R1；,国脉信息学院数据库系统概论,数据库角色（续）,3.将这个角色授予王平，张明，赵玲。使他们具有角色R1所包含的全部权限 GRANT R1 TO 王平，张明，赵玲；4.可以一次性通过R1来回收王平的这3个权限 REVOKE R1 FROM 王平；,国脉信息学院数据库系统概论,数据库角色（续）,例12角色的权限修改 GRANT DELETE ON TABLE Student TO R1,国脉信息学院数据库系统概论,数据库角色（续）,例13 REVOKE SELECT ON TABLE Student FROM R1；,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,国脉信息学院数据库系统概论,自主存取控制缺点,可能存在数据的“无意泄露”原因：这种机制仅仅通过对数据的存取权限来进行安全控制，而数据本身并无安全性标记解决：对系统控制下的所有主客体实施强制存取控制策略,国脉信息学院数据库系统概论,4.2.6 强制存取控制方法,强制存取控制（MAC)保证更高程度的安全性用户能不能直接感知或进行控制适用于对数据有严格而固定密级分类的部门 军事部门 政府部门,国脉信息学院数据库系统概论,强制存取控制方法（续）,主体是系统中的活动实体 DBMS所管理的实际用户 代表用户的各进程客体是系统中的被动实体，是受主体操纵的 文件 基表 索引 视图,国脉信息学院数据库系统概论,强制存取控制方法（续）,敏感度标记（Label）绝密（Top Secret）机密（Secret）可信（Confidential）公开（Public）主体的敏感度标记称为许可证级别（Clearance Level）客体的敏感度标记称为密级（Classification Level）,国脉信息学院数据库系统概论,强制存取控制方法（续）,强制存取控制规则(1)仅当主体的许可证级别大于或等于客体的密级时，该主体才能读取相应的客体(2)仅当主体的许可证级别等于客体的密级时，该主体才能写相应的客体修正规则主体的许可证级别=客体的密级 主体能写客体,国脉信息学院数据库系统概论,强制存取控制方法（续）,规则的共同点禁止了拥有高许可证级别的主体更新低密级的数据对象,国脉信息学院数据库系统概论,MAC与DAC,DAC与MAC共同构成DBMS的安全机制实现MAC时要首先实现DAC原因：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,国脉信息学院数据库系统概论,强制存取控制方法（续）,DAC+MAC安全检查示意图 SQL语法分析&语义检查 DAC 检 查 安全检查 MAC 检 查 继 续,先进行DAC检查，通过DAC检查的数据对象再由系统进行MAC检查，只有通过MAC检查的数据对象方可存取。,国脉信息学院数据库系统概论,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计（Audit）4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性4.7 小结,国脉信息学院数据库系统概论,4.3 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，对数据提供一定程度的安全保护 主要功能是提供数据独立性，无法完全满足要求间接实现了支持存取谓词的用户权限定义,国脉信息学院数据库系统概论,视图机制（续）,例14建立计算机系学生的视图，把对该视图的SELECT权限授于王平，把该视图上的所有操作权限授于张明 先建立计算机系学生的视图CS_Student CREATE VIEW CS_Student AS SELECT*FROM Student WHERE Sdept=CS；,国脉信息学院数据库系统概论,视图机制（续）,在视图上进一步定义存取权限 GRANT SELECT ON CS_Student TO 王平；GRANT ALL PRIVILIGES ON CS_Student TO 张明；,国脉信息学院数据库系统概论,4.2 数据库安全性控制,4.1 计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计（Audit）4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性4.7 小结,国脉信息学院数据库系统概论,4.4 审计,什么是审计审计日志（Audit Log）将用户对数据库的所有操作记录在上面DBA利用审计日志 找出非法存取数据的人、时间和内容C2以上安全级别的DBMS必须具有,国脉信息学院数据库系统概论,审计（续）,审计分为用户级审计针对自己创建的数据库表或视图进行审计 记录所有用户对这些表或视图的一切成功和（或）不成功的访问要求以及各种类型的SQL操作 系统级审计 DBA设置 监测成功或失败的登录要求 监测GRANT和REVOKE操作以及其他数据库级权限下的操作,国脉信息学院数据库系统概论,审计（续）,AUDIT语句：设置审计功能 NOAUDIT语句：取消审计功能,国脉信息学院数据库系统概论,审计（续）,例15对修改SC表结构或修改SC表数据的操作进行审计 AUDIT ALTER，UPDATE ON SC；例16取消对SC表的一切审计 NOAUDIT ALTER，UPDATE ON SC；,国脉信息学院数据库系统概论,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制4.3 视图机制4.4 审计（Audit）4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性4.7 小结,国脉信息学院数据库系统概论,4.7 小结,数据的共享日益加强，数据的安全保密越来越重要DBMS是管理数据的核心，因而其自身必须具有一整套完整而有效的安全性机制TCSEC和CC,国脉信息学院数据库系统概论,小结（续）,实现数据库系统安全性的技术和方法存取控制技术视图技术审计技术自主存取控制功能 通过SQL 的GRANT语句和REVOKE语句实现角色 使用角色来管理数据库权限可以简化授权过程 CREATE ROLE语句创建角色GRANT 语句给角色授权,