数据库安全性3学时.ppt

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1、An Introduction to Database System,1,数据库系统概论An Introduction to Database System第四章 数据库安全性,An Introduction to Database System,2,第四章 数据库安全性,1.问题的提出数据库的主要特点是数据共享数据共享必然带来数据库的安全性问题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,An Introduction to Database System,3,第四章 数据库安全性,1.问题的提出

2、数据库的主要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共享不能是无条件的共享,数据库中数据的共享是在DBMS统一严格的控制之下的共享，即只允许有合法使用权限的用户访问允许他存取的数据,因此，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。,An Introduction to Database System,4,2.数据库安全性的定义 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。3.数据的保密 是指用户合法地访问到机密数据后能否对这些数据保密。通过制订法律道德准则和政策法规来保证。,第四章 数据库安全性,An Introduction to

3、Database System,5,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4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,4.1 计算机安全性概述,An Introduction to Database System,6,4.1 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,An Introduction to Database System,7,4.1.1 计算机系统的三类安全性问题,1.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

4、意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄露等。,2.三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,An Introduction to Database System,8,(1)技术安全类 指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。,(2)管理安全类 软硬件意外故障、场地的意外事故、管理不善导致的计算机设备和数据介质的物理破坏、丢失等安全问题。,(3)政策法律类 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。,4.1.1 计算机系

5、统的三类安全性问题,An Introduction to Database System,9,4.1 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,An Introduction to Database System,10,1.安全标准的发展历程 1985年期间 1993年1999年2001年,美国国防部（DoD）正式颁布:DoD可信计算机系统评估准则Trusted Computer System Evaluation Criteria简称TCSEC或DoD85，各国家开始建立在TCSEC上的评估准则 开始，集成被广泛使用的IT安全准则。这一行动称为CC项

6、目。CC V2.1版被ISO采用 被我国采用为国家标准,4.1.2 安全标准简介,An Introduction to Database System,11,4.1.2 安全标准简介,1.安全标准的发展历程,1985年TCSEC,1991年ITSEC,1993年CTCPEC,1993年FC,CCV1.0 96年V2.0 98年V2.1 99年,1999年CC V2.1成为国际标准,2001年成为我国标准,An Introduction to Database System,12,4.1.2 安全标准简介,2.TDI(紫皮书)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

7、估标准关于可信数据库系统的解释（Trusted Database Interpretation 简称TDI）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。,An Introduction to Database System,13,4.1.2 安全标准简介,TCSEC/TDI标准，从四个方面来描述安全性级别划分:安全策略、责任、保证、文档根据计算机系统对上述各项指标的支持情况，TCSEC(TDI)将系统划分为四组七个等级。,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保持

8、偏序向下兼容,An Introduction to Database System,14,4.1.2 安全标准简介（续）,1.D级：最小保护将一切不符合更高标准的系统均归于D组典型例子：DOS操作系统,An Introduction to Database System,15,4.1.2 安全标准简介（续）,3.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，并实施审计和资源隔离C2级产品的名称中一般不突出“安全”(Security)字样,2.C1级初级的自主安全保护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。,An I

9、ntroduction to Database System,16,4.1.2 安全标准简介（续）,4.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,5.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级以上的安全系统很少,An Introduction to Database System,17,4.1.2 安全标准简介（续）,6.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。

10、,7.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。,TCB：是指计算机内保护装置的总体，包括硬件、固件、软件和负责执行安全策略的组合体。它建立了一个基本的保护环境并提供一个可信计算机系统所要求的附加用户服务。,An Introduction to Database System,18,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4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,An Introduction to Database System,19,4.2 数据库安全性控制,1.存在问题 非法使用

11、数据库的情况：用户编写一段合法的程序绕过DBMS及其授权机制，通过操作系统直接存取、修改或备份数据库中的数据；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。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。,破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意的。,An Introduction to Database System,20,2.计算机系统中的安全模型,方法：,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,4.2 数据库安全性控制,An Introduction to Database System,21,4.2

12、数据库安全性控制,An Introduction to Database System,22,4.2 数据库安全性控制,好比：第一把钥匙 身份认证权限；进入大楼 第二把钥匙 数据库访问权；进入某家 第三把钥匙 操作权；打开保险柜,An Introduction to Database System,23,3.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,An Introduction to Database System,24,4.2 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 授权与收回

13、4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,25,4.2.1 用户标识与鉴别,1.用户标识与鉴别：最外层的安全保护措施系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份；,基本方法系统内部记录着所有合法用户的标识；进入系统时，系统核对用户提供的身份标识；通过鉴定后才提供系统使用权。,An Introduction to Database System,26,2.用户名/口令用户名：标明用户的身份口令：进一步核实用户此方法简单易行、容易被人窃取3.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

14、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,4.2.1 用户标识与鉴别,An Introduction to Database System,27,4.2 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 授权与收回4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,28,4.2.2 存取控制,1.存取控制机制的功能(1)定义用户权限(2)合法权限检查,在数据库系统中，为了保证用户只能访问他有权存取的数据，必须预先对每个用户定义存取权限.,对于通过鉴

15、定获得上机权的用户，系统根据他的存取权限定义对他的各种操作请求进行控制，确保他只执行合法操作。,这就构成了DBMS的安全子系统,An Introduction to Database System,29,2.常用存取控制方法(1)自主存取控制（Discretionary Access Control，简称DAC）C2级,灵活,4.2.2 存取控制,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,An Introduction to Database System,30,2.常用存取控制方法（续）(2)强制存取控制（Manda

16、tory Access Control，简称 MAC）B1级,严格,4.2.2 存取控制,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,An Introduction to Database System,31,4.2 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 授权与收回4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,32,4.2.3 自主存取控制(DAC)方法,SQL标准支持DAC 通

17、过GRANT语句和REVOKE语句实现1.用户权限：由两个要素组成：数据对象 操作类型定义用户的存取权限称为授权。,An Introduction to Database System,33,4.2.3 自主存取控制(DAC)方法,2.关系系统中的存取权限类型 对象类型 数据对象 操作类型 数据库 架构 CREATE SCHEMA 基本表 CREATE TABLE、DROP TABLE 架构 视图 CREATE 索引 CREATE 数据 基本表和视图 查找、插入、修改、删除 REFERENCES、ALL PRIVILEGES 数 据 属性列 同上（只是没有DELETE）,An Introduc

18、tion to Database System,34,4.2 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 授权与收回4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,35,1.SQL Server的身份验证模式 Windows模式、SQL Server模式 设置SQL的验证模式 右击数据库实例，选择“属性”项 在对话框中单击“安全性”选“SQL Server或Windows验证”选项 SQL Server的两个默认登录名 sa 计算机名Windows管理员帐户名,

19、补充,取消“禁用”,An Introduction to Database System,36,2.建立登录账号和用户名(1)鼠标操作创建,补充,逐级展开“数据库实例|安全性|登录名”右击“登录名”，选择“新建登录名”。,在对话框中,“常规”选项：键入登录名，选择SQL Server身份认证，并输入密码和确认密码，将强制实施密码策略的选项去掉。用户映射：选中数据库（或创建用户名）“状态”选项：确定授权已授予和启用。,An Introduction to Database System,37,2.建立登录账号和用户名(2)用T-SQL语句设置：EXEC sp_addlogin 登录账号，密码US

20、E 数据库名 EXEC sp_grantdbaccess 登录账号，用户名,补充,已新建的数据库登录账号登录，能作哪些操作？,(3)用T-SQL语句撤销登录账号USE 数据库名EXEC sp_revokedbaccess 用户名 EXEC sp_droplogin 登录名,An Introduction to Database System,38,1.GRANT语句 语法格式：GRANT,ON，TO,WITH GRANT OPTION 语义：将指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户 使用者：DBA、对象创建者、已拥有该权限的用户,4.2.4 授权与回收,授予继续授权权限,An Introdu

21、ction to Database System,39,例1将Student表的查询权限授予用户U1。GRANT ON TO例2将Course表的全部操作权限授权予用户U1和U2。GRANT ON Course TO U1,U2,4.2.4 授权与回收,ALL PRIVILEGES,SELECT Student U1,An Introduction to Database System,40,例3对表SC的查询权限授予全部用户。GRANT SELECT ON SC TO例4对表student的查询权和修改sname的权限授予用户U4。GRANT SELECT,UPDATE ON STUDENT

22、 TO U4,4.2.4 授权与回收,UPDATE(SNAME),PUBLIC,An Introduction to Database System,41,例5 GRANT INSERT ON SC TO U5 WITH GRANT OPTION,4.2.4 授权与回收,GRANT语句：一次可以向一个或多个用户授权一次可以传播一个对象的多个权限一次可以完成不同对象的授权（2008不支持）,An Introduction to Database System,42,2.REVOKE语句 REVOKE,ON,FROM,CASCADE|RESTRICT,其中：CASCADE：表示级联收回由WITH

23、GRANT OPTION授予的所有权限。缺省值：RESTRICT,4.2.4 授权与回收,An Introduction to Database System,43,例8 把用户U4修改学生姓名的权限收回。REVOKE UPDATE(SNAME)ON Student FROM U4例9 收回所有用户对表SC的SELECT权限。REVOKE SELECT ON SC FROM PUBLIC,4.2.4 授权与回收,An Introduction to Database System,44,例10假设用户U5获得了对SC表的INSERT权限，同时有WITH GRANT OPTION权限，并且用户U

24、5又将该权限授予用户U6。现要收回用户U5的INSERT权限。REVOKE INSERT ON SC FROM U5 CASCADE,4.2.4 授权与回收,总结：三种用户的操作权限用户可以“自主”地决定将数据的存取权限授予何人或从何人收回。因此称为“自主存取控制”,An Introduction to Database System,45,4.2.4 授权与回收,检查存取权限对于获得上机权后又进一步发出存取数据库操作的用户：(1)DBMS查找数据字典，根据其存取权限对操作的合法性进行检查(2)若用户的操作请求超出了定义的权限，系统将拒绝执行此操作,An Introduction to Dat

25、abase System,46,3.创建数据库架构的权限 数据库架构的权限由DBA在创建用户时实现语法格式：CREATE USER WITHDBA|RESOURCE|CONNECT,4.2.4 授权与回收,说明：只有系统的超级用户才能创建一个新的数据库用户,An Introduction to Database System,47,3.创建数据库模式的权限,4.2.4 授权与回收,An Introduction to Database System,48,1.角色的创建2.给角色授权3.角色中用户的管理4.角色权限的收回,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的

26、集合用角色管理数据库的权限,An Introduction to Database System,49,1.角色的创建(1)用T-SQL语句创建 USE 数据库名 EXEC sp_addrole 角色名(2)用“企业管理器”创建展开“*数据库|安全性”,右击“角色”选“新建角色”输入角色名称添加用户,4.2.5 数据库角色,An Introduction to Database System,50,2.给角色授权 GRANT,ON,TO,3.给角色添加用户或其它角色 sp_addrolemember 角色1,用户名4.从角色中删除用户 sp_droprolemember 角色1,用户名,4.2

27、.5 数据库角色,An Introduction to Database System,51,5.角色权限回收 REVOKE,ON,FROM,6.用户(角色)拒绝操作权限 DENY ON TO 用户名7.删除角色 EXEC sp_droprole 角色名,4.2.5 数据库角色,An Introduction to Database System,52,阅读如下代码：EXEC sp_addlogin 王华,123;USE xscjEXEC sp_grantdbaccess 王华,lucky;GRANT select,insert,update on student to public;GRAN

28、T all on student to lucky;REVOKE select on student from lucky;DENY update on student to lucky,回答以下问题：1.第1行的123是什么？2.第3行的王华表示什么？Lucky是什么？3.若以账户王华登录服务器，能否对xscj中的表student进行select和update操作，为什么？4.登录时用哪个名称，授权时用哪个名称？,登录账号,数据库用户,An Introduction to Database System,53,4.2 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

29、 自主存取控制方法4.2.4 授权与收回4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,54,4.2.6 强制存取控制方法,1.强制存取控制(MAC)是指系统为保证更高程度的安全性，按照TCSEC/TDI标准中安全策略的要求，所采取的强制存取检查手段。MAC不是用户能直接感知或进行控制的。MAC适用于对数据有严格而固定密级分类的部门 如：军事部门、政府部门,An Introduction to Database System,55,4.2.6 强制存取控制方法,2.主体与客体在MAC中，DBMS所管理的全部实体被分为两类

30、:主体：客体：,是系统中的活动实体 DBMS所管理的实际用户,包括用户的各进程 是系统中的被动实体，是受主体操纵的 文件、基表、索引、视图,An Introduction to Database System,56,3.敏感度标记对于主体和客体，DBMS为它们每个实例（值）指派一个敏感度标记（Label）敏感度标记分成若干级别 绝密（Top Secret）机密（Secret）可信（Confidential）公开（Public）,4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,57,3.敏感度标记（续）,主体的敏感度标记称为许可证级别（Clea

31、rance Level）客体的敏感度标记称为密级（Classification Level）MAC机制就是通过对比主体的Label和客体的Label，最终确定主体是否能够存取客体,4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Database System,58,4.强制存取控制规则 当某一用户（或某一主体）以标记label注册进入系统时，系统要求他对任何客体的存取必须遵循下面规则：(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(或低于)客体的密级时，该主体才能写相应的客体。,4.2.6 强制存取控制方法,An

32、Introduction to Database System,59,4.强制存取控制规则,含义：用户可为写入的数据对象赋予高于自己的许可证级别的密级一旦数据被写入，该用户自己不能再读该数据对象,4.2.6 强制存取控制方法,共同特点：禁止了拥有高许可证级别的主体更新低密级的数据对象,An Introduction to Database System,60,5.强制存取控制的特点MAC是对数据本身进行密级标记无论数据如何复制，标记与数据是一个不可分的整体只有符合密级标记要求的用户才可以操纵数据从而提供了更高级别的安全性,4.2.6 强制存取控制方法,An Introduction to Da

33、tabase System,61,6.DAC与MAC共同构成DBMS的安全机制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,DAC+MAC安全检查示意图 SQL语法分析&语义检查 DAC 检 查 MAC 检 查 执行操作,4.2.6 强制存取控制方法,安全检查,An Introduction to Database System,62,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4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,An Introduction to Database System,63,4.3 视图机制,视图的作用(1)对数

34、据提供一定程度的安全保护;(2)提供数据独立性。,视图机制与授权机制配合使用:(1)首先用视图机制屏蔽掉一部分保密数据(2)对视图再进一步定义存取权限(3)间接实现了支持存取谓词的用户权限定义,An Introduction to Database System,64,例：设置王平只能检索计算机系学生的信息的权限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；,在视图上进一步定义存取权限 GRANT SELECT ON CS_Student TO 王平；,4.3 视图机制,A

35、n Introduction to Database System,65,例：用户登录后只能检索他自己的个人信息先建立个人信息视图user_n CREATE VIEW user_n AS SELECT*FROM student WHERE sname=user,在视图上进一步定义存取权限 GRANT select On user_n TO PUBLIC,4.3 视图机制,An Introduction to Database System,66,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4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,An In

36、troduction to Database System,67,4.4 审计,1.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,An Introduction to Database System,68,4.4 审计,2.审计功能的可选性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。,强制性机制：用户识别和鉴定、存取控制、视图预防监测手段：审计技术,An Introduction to Database System,69,第四

37、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4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,An Introduction to Database System,70,4.5 数据加密,数据加密是防止数据库中数据在存储和传输中失密的有效手段。,1.加密的基本思想根据一定的算法将原始数据（明文）变换为不可直接识别的格式（密文）不知道解密算法的人无法获知数据的内容,An Introduction to Database System,71,4.5 数据加密,2.加密方法(1)替换方法使用密钥将明文中的每个字符转换为密文中的一个字符,(2)置换方法将明文的

38、字符按不同的顺序重新排列,(3)混合方法 美国1977年制定的官方加密标准：数据加密标准（Data Encryption Standard，简称DES）,An Introduction to Database System,72,例1:希腊密码（二维字母编码查表）：公元前2世纪,明文：HELLO,密文：2315313134,An Introduction to Database System,73,3.DBMS中的数据加密策略有些数据库产品提供了数据加密程序有些数据库产品本身未提供加密程序，但提供了接口,数据加密功能通常作为可选特征，允许用户自由选择，主要原因：数据加密与解密是比较费时的操作数

39、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,4.5 数据加密,An Introduction to Database System,74,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4.5 数据加密4.6 统计数据库安全性,An Introduction to Database System,75,4.6 统计数据库安全性,1.统计数据库的特点允许用户查询聚集类型的信息（如合计、平均值等）不允许查询单个记录信息 例：允许查询“程序员的平均工资是多少？”不允许查询“程序员张勇的工资？”,2.统计数据库中特殊的安全性问题 隐蔽

40、的信息通道，使得从合法的查询中推导出不合法的信息。,An Introduction to Database System,76,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,4.6 统计数据库安全性,An Introduction to Database System,77,例2：用户A发出下面两个合法查询：1.用户A和其他N个程序员的工资总额是多少？2.用户B和其他N个程序员的工资总额是多少？若第一个查询的

41、结果是X，第二个查询的结果是Y；其中用户A是自己(工资是Z)，那么他可以计算出用户B的工资=Y-(X-Z)。原因：两个查询之间有很多重复的数据项,规则2：任意两个查询的相交数据项不能超过M个,4.6 统计数据库安全性,An Introduction to Database System,78,可以证明，在上述两条规定下，如果想获知用户B的工资额,A至少需要进行1+(N-2)/M次查询,规则3：任一用户的查询次数不能超过1+(N-2)/M,提醒：如果两个用户合作查询就可以使这一规定失效,数据库安全机制的设计目标：试图破坏安全的人所花费的代价 得到的利益,4.6 统计数据库安全性,An Intro

42、duction to Database System,79,9.5 小结,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/TDI从安全策略、责任、保证和文档四个方面描述了安全性级别的指标,An Introduction to Database System,80,小结（续）,实现数据库系统安全性的技术和方法有多种，最重要的是存取控制技术和审计技术。目前许多大型DBMS 达到了C2级，其安全版本达到了B1C2级的DBMS必须具有自主存取控制功能和初步的审计功能B1级的DBMS必须具有强制存取控制和增强的审计功能自主存取控制功能一般是通过SQL 的GRANT语句和REVOKE语句来实现的,An Introduction to Database System,81,下课了。,休息一会儿。,认真,