数据安全与风险防范讲义.pdf
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1、数据安全与风险防范讲义 2 数据安全与风险防范讲义 一、典型数据安全问题案例 1.1996 年 8 月,AOL 由于维护工作中的人为错误造成24 小时停机,直接损失达 300-500 万美元,股票价格相对于前一天下降26%。2.2001 年 9 月 11 日,美国世贸中心双子大厦遭受了无法预料的恐怖打击。根据 Garter Group的相关调查统计,在这两栋大楼中,共有1200 家公司,其中仅400 加公司执行了他们的灾难恢复预案,而大多数公司因为没有建立灾难恢复系统,数据损毁、丢失,导致业务无法恢复,最后只能宣布倒闭。3.2003 年 7 月 4 日,首都机场离港系统因发生设备故障而瘫痪93
2、 分钟,无法为旅客办理登机手续。共有71 个出港航班因此厌恶,至少3000 名旅客无法准时登机。4.2005 年,花旗集团证实记录有 390 万客户银行账号、历史支付数据以及社会保障卡号的电脑磁盘在运输途中丢失,而直接责任人就是以UPS 标志闻名于世的联合包裹服务公司。在此之前,包括美国银行和时代华纳在内的多家知名大公司都出现过重要客户信息磁盘神秘失踪的现象。“数据门”成为美国民众心中又一道阴影。5.四川省攀枝花市某商业公司旗下有30 家连锁店的大型连锁企业,其服务器是 IBM PCServer,5 块硬盘做 RAID5,07 年 6 月份,阵列损坏,服务器内存放有价值 400 万的储金卡账务
3、信息,还有公司与一千多家供应商的财务往来帐,所有商品的资料、库存信息,所有分店的历史进销存等等重要账目,服务器一停止工作,直接影响了几十万人每天的消费,而此时,没有了信息系统的平台,所有的部门都无法开展工作,实际上整个企业陷入了瘫换。后来,经过包括专业数据恢复公司在内的多方努力,花了五天的处理时间,确认是硬盘部分损坏引起的问题,直接间接花了十万余元,虽然丢失了一部分数据,但也找回了大部分核心数据。但是,几天来因服务器停止给企业带来的直接和间接的损失,又何止能用金钱所能计算的呢,如果不是硬盘部分损坏而是整块硬盘损坏,数据完全丢失的后果和责任又由谁来承担呢,谁又能承担呢,二、数据大集中与数据安全
4、实施数据大集中,可以消除信息孤岛,实现资源共享,加强对分支机构的监管和经营(执法)风险的管控,提高单位的经营管理能力。数据集中工程是我国信息化发展的必然记过,同时,随着数据的集中,为业务信息系统的运行搭建了统一的数据平台,从而减少了数据维护的成本,提高了数据管理的效率,使业务得到了集中。炒股有一个基本原则:“不要把所有的鸡蛋放在一个篮子里”,同理,数据的大集中也带来了风险的集中。数据集中到一起,安全性问题变得更为重要,自然灾害、认为误操作都可能给数据中心带来致命打击,后果不堪设想,灾难备份与恢复工作必须提上议事日程。可以说,数据集中是一把双刃剑。因此,数据大集中赋予了信息安全保障工作新的特点和
5、任务,实施数据大集中必须充分考虑数据安全工作的开展。数据安全的意义:网络不断、系统不停、数据不丢。关键还在于数据不丢。三、信息系统安全组成 物理安全:环境安全、机房、防雷、火、湿、震、电磁辐射、硬件设备的安全 网络安全:防火墙、入侵检测、数据安全:RAID、备份、灾备 应用安全:高可用性和业务连续性;群集、双机热备、操作安全、性能调优、应用级灾 备 四、信息安全的目标 信息安全主要涉及到信息传输的安全、信息存储的安全以及对网络传输信息内容的审计三方面。要了解什么是信息安全,先必须清楚什么是“安全”。一般对信息系统安全的认知与评判方式,包含五项原则:私密性、完整性、身份鉴别、授权、不可否认性。这
6、五项原则虽各自独立,在实际维护系统安全时,却又环环相扣缺一不可。一般设计人员制定协议之时,通常首先强调功能性,而安全性问题则是到最后一刻、甚或不列入考虑范围。在网络应用环境下,安全问题尤须更加注意。五、数据安全面临的主要问题 数据灾难离我们有多远,数据安全风险自信息系统诞生之日起就存在并将一直存在。1.设备物理损坏:硬盘坏、阵列卡坏等 2.故意破坏(黑客、病毒、犯罪等)4.人为误操作 rm*.txt 系统运维中执行了不可逆转的错误命令 5.自然灾害(地震、泥石流、洪水、火灾等)3.系统软件 BUG:6.数据泄密(税收数据外泄,税收征管法和税务机关义务:为纳税人保密:数据提供、硬盘更换)“公务员
7、笔试成绩应经公布,恭喜您入围面试。新源教育将在全省各地市举办面试培训班,权威师资,高通过率为您保驾护航”。税收征管法第八条规定:纳税人、扣缴义务人有权要求税务机关为纳税人、扣缴义务人的情况保密。税务机关应当为纳税人、扣缴义务人的情况保密。第五十四条明确对税务机关查询纳税人、扣缴义务人存款账户,以及税收案件涉嫌人员的储蓄存款时,不得将查询所获得的资料,用于税收以外的用途。第五十九条规定,税务机关进行纳税检查时,有责任为被检查人保守秘密。税务机关在税收执法中除要遵守国家保密法的规定保守国家秘密外,要依法为纳税人的商业秘密和个人隐私保守秘密。商业秘密一般指能为纳税人带来经济等利益,并且已经被纳税人采
8、取措施加以保护的商业信息、技术信息等。个人隐私一般是指纳税人不愿意为其他人知晓的个人信息、兴趣、经历等。按照税收征管法第八十七条的规定,在税收执法中未依法为纳税人、扣缴义务人、检举人保密的,对直接负责的主管人员和其他直接责任人员,由所在单位或者有关单位依法给予行政处分。数据不得随意泄露,只有经授权的相关业务人员可以有权限利用和管理数据;系统开发 和外包技术人员没有利用和察看权限;经正式批准需要借阅数据时必须登记,并由借阅人签字;保密数据不得以明码形式存储和传输;根据数据的保密规定和用途,确定数据使用人员的存取权限、存取方式和审批手续。六、数据安全技术 “道高一尺,魔高一丈”的问题。面对数据风险
9、,最好的解决办法就是防和备。“居安思危,思则有备,有备无患。”春秋左传?襄公十一年 1.RAID 技术 独立磁盘冗余数组(RAID,Redundant Array of Independent Disks)简称磁盘阵列,其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来,成为一个磁盘数组组,使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的级别不同,RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处:增强数据集成度,增强容错功能,增加处理量或容量。另外,磁盘数组对于电脑来说,看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。分为 RAID-0,RAID-1,RAID-2,RAID-3,RAID-4,RAID-
10、5,RAID-6,RAID-7,RAID-10/01,RAID-50,RAID1.5;RAID 1E,RAID 5E,RAID 5EE,RAID ADG,RAID 3DP。简单来说,RAID 把多个硬盘组合成为一个逻辑扇区,因此,操作系统只会把它当作一个硬盘。RAID 常被用在服务器电脑上,并且常使用完全相同的硬盘作为组合。由于硬盘价格的不断下降与 RAID 功能更加有效地与主板集成,它也成为了玩家的一个选择,特别是需要大容量存储空间的工作,如:视频与音频制作。最初的 RAID 分成了不同的等级,每种等级都有其理论上的优缺点,不同的等级在两个目标间取得平衡,分别是增加数据可靠性以及增加 inp
11、ut/output 性能。这些年来,出现了对于 RAID 观念不同的应用。RAID 0:无差错控制的带区组 要实现 RAID0 必须要有两个以上硬盘驱动器,RAID0 实现了带区组,数据并不是保存在一个硬盘上,而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上,所以数据吞吐率大大提高,驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码,实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制,如果一个驱动器中的数据发生错误,即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象(包括动画)编辑和其它要求传输比较大的场合使用
12、RAID0 比较合适。同时,RAID可以提高数据传输速率,比如所需读取的文件分布在两个硬盘上,这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为 1/2。在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的。但是 RAID 0 没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。RAID 1:镜象结构 对于使用这种 RAID1 结构的设备来说,RAID 控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。通过下面的结构图您也可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象结构在一组盘出现问题时,可以使用镜象,提高系统的容错能力。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据,也就是
13、说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。因为 RAID1 的校验十分完备,因此对系统的处理能力有很大的影响,通常的 RAID 功能由软件实现,而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。当您的系统需要极高的可靠性时,如进行数据统计,那么使用 RAID1 比较合适。而且 RAID1 技术支持“热替换”,即不断电的情况下对故障磁盘进行更换,更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时,镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘,可想而知,这种硬盘模式的安全 性是非常高的,RAID 1 的数据安全性在所有的 RAID 级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有
14、 50%,是所有 RAID 级别中最低的。RAID3:带奇偶校验码的并行传送 这种校验码与 RAID2 不同,只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区,这样可以提高读取和写入速度,它像 RAID 0 一样以并行的方式来存放数据,但速度没有 RAID 0 快。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器,写入速率与读出速率都很高,因为校验位比较少,因此计算时间相对而言比较少。它主要用于图形(包括动画)等要求吞吐率比较高的场合。不同于 RAID 2,RAID 3 使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。如果奇偶
15、盘失效,则不影响数据使用。RAID 3 对于大量的连续数据可提供很好的传输率,但对于随机数据,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为(n-1)/n。RAID5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构 从它的示意图上可以看到,它的奇偶校验码存在于所有磁盘上,其中的 p0 代表第 0 带区的奇偶校验值,其它的意思也相同。RAID5 的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上,所以提高了可靠性,允许单个磁盘出错。RAID 5 也是以数据的校验位来保证数据的安全,但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位,
16、而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样,任何一个硬盘损坏,都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。硬盘的利用率为 n-1。但是它对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。RAID 3 与 RAID 5 相比,重要的区别在于 RAID 3 每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。而对于 RAID 5 来说,大部分数据传输只对一块磁盘操作,可进行并行操作。在 RAID 5 中有“写损失”,即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。RAID-5 的话,优点是提供了冗余性(支持一块盘掉线后仍然正常运行),磁盘空间利
17、用率较高(N-1/N),读写速度较快(N-1 倍)。RAID5 最大的好处是在一块盘掉线的情况下,RAID 照常工作,相对于 RAID0 必须每一块盘都正常才可以正常工作的状况容错性能好多了。因此 RAID5 是 RAID 级别中最常见的一个类型。RAID5校验位即 P 位是通过其它条带数据做异或(xor)求得的。RAID10/01:高可靠性与高效磁盘结构 这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构,因为两种结构各有优缺点,因此可以相互补充,达到既高效又高速还可以互为镜像的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高,可扩充性不好。主要用于要求速度和差错控制的数据库
18、中。RAID 10 是先镜射再分区数据。是将所有硬盘分为两组,视为是 RAID 0 的最低组合,然后将这两组各自视为 RAID 1 运作。RAID 10 有着不错的读取速度,而且拥有比 RAID 0 更高的数据保护性。RAID 01 则是跟 RAID 10 的程序相反,是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组,变成 RAID 1 的最低组合,而将两组硬盘各自视为 RAID 0运作。RAID 01 比起 RAID 10 有着更快的读写速度,不过也多了一些会让整个硬盘组停止运转的机率;因为只要同一组的硬盘全部损毁,RAID 01 就会停止运作,而RAID 10 则可以在牺牲 RAID
19、 0 的优势下正常运作。RAID 10 巧妙的利用了 RAID 0 的速度以及 RAID 1 的保护两种特性,不过它的缺点是需要的硬盘数较多,因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。RAID 级别 RAID0 RAID1 RAID3 RAID5 RAID1+0 别名 条带 镜像 专用奇偶检验带 分布奇偶检验带 镜像加条带 容错性 无 有 有 有 有 冗余类型 无 有 有 有 有 热备盘选无 有 有 有 有 项 读性能 高 低 高 高 中间 随机写性高 低 最低 低 中间 能 连续写性高 低 低 低 中间 能 需要的磁1 2n(n=1)=3=3 2n(n=2)盘数 可用容量 100%50%(
20、n-1)/n(n-1)/n 50%无故障的迅速读写,随机数据写入,连续数据传输,安全随机数据传输,安要求安全性高,数安全要求不高,如测安全性要求高,典型应用 行要求较高,如视频全行要求较高,用据量大。用于金融试系统,图形工作站如服务器、数据编辑,数据仓库等 于数据库存储 等领域 等 库存储 2.备份 数据备份顾名思义,就是将数据以某种方式加以保留,以便在系统遭受破坏或其他特定情况下,重新加以利用的一个过程。在日常生活中,我们经常需要为自己家的房门多配几把钥匙,为自己的爱车准备一个备胎,这些都是备份思想的体现。当然,在系统正常工作的情况下,数据备份工作毕竟算是系统的一个额外负担,或多或少的会给正
21、常业务系统带来一定性能和功能上的影响。所以,架设数据备份系统时,如何尽量减少这种额外负担,从而更充分的保证系统正常业务的高效运行,也是数据备份技术发展的一个重要方向。简单的说,一份数据备份的作用,不仅仅像房门的备用钥匙一样,当原来的钥匙丢失或损坏了,才能派上用场。有时候,数据备份的作用,更像是我们为了留住美好时光而拍摄的照片,把暂时的状态永久的保存了下来,供我们分析和研究。当然我们不可能凭借一张儿时的照片就回到从前,在这一点上,数据备份就更显神奇,一个存储系统乃至整个网络系统,完全可以回到过去的某个时间状态,或者重新克隆一个指定时间状态的系统,只要在这个时间点上,我们有一个完整的系统数据备份。
22、还有一个需要澄清的问题,数据备份更多的是指数据从在线状态,剥离到离线状态的过程,这与服务器高可用集群技术以及远程容灾技术,在本质上有所区别。虽然从目的上讲,这些技术都是为了消除或减弱意外事件给系统带来的影响,但是,由于其侧重的方向不同,实现的手段和产生的效果也不尽相同。集群和容灾技术的目的,是为了保证系统的可用性,也就是说,当意外发生时,系统所提供的服务和功能不会因此而间断。对数据而言,集群和容灾技术是保护系统的在线状态,保证数据可以随时被访问。而相对来说,备份技术的目的,是将整个系统的数据或状态保存下来,这种方式不仅可以挽回硬件设备坏损带来的损失,也 可以挽回逻辑错误和人为恶意破坏的损失。然
23、而,一般来说,数据备份技术并不保证系统的实时可用性。也就是说,一旦意外发生,备份技术只保证数据可以恢复,但是恢复过程需要一定的时间,在此期间,系统是不可用的。在具有一定规模的系统中,备份技术、集群技术和容灾技术互相不可替代,并且稳定和谐的配合工作,共同保证着系统的正常运转。1.三种常用的数据备份方式 A.全备份(Full Backup)所谓全备份,就是对整个服务器系统或整个数据库进行备份。这种备份方式的特点就是备份的数据最全面、最完整。但它也有不足之处:首先,由于是对整个服务器系统进行备份,因此数据量非常大,占用备份的磁带设备比较多,备份时间比较长。如果每天进行这种全备分,则在备份数据中会有大
24、量内容是完全重复的,例如操作系统与应用程序。这些重复的数据占用了大量的磁带空间,这对用户来说就意味着增加成本。这种备份方式通常只是在备份的最开始一、两天采用。B.增量备份(Incremental Backup)增量备份指每次备份的数据只是相当于上一次备份后增加的和修改过的数据,注意是相对上一次备份而增加或修改过的数据。这种备份的优点很明显:没有重复的备份数据,节省磁带空间,又缩短了备份时间。但它的缺点在于当发生灾难时,恢复数据比较麻烦。举例来说,如果系统在星期四的早晨发生故障,那么现在就需要将系统恢复到星期三晚上的状态。这时,管理员需要找出星期一的完全备份磁带进行系统恢复,然后再找出星期二的磁
25、带来恢复星期二的数据,最后再找出星期三的磁带来恢复星期三的数据。很明显,这比第一种策略要麻烦得多。另外,在这种备份下,各磁带间的关系就像链子一样,一环套一环,其中任何一盘磁带出了问题,都会导致整条链子脱节。这种备份方式适用于进行了完全备份后的后续备份。C.差分备份(Differential Backup)差分备份就是每次备份的数据是相对于上一次全备份之后新增加的和修改过的数据,注意这是相对上一次全备份之后新增加或修改过的数据,而并不一定是相对上一次备份。管理员先在星期一进行一次系统完全备份;然后在接下来的几天里,再将当天所有与星期一不同的数据(增加的或修改的)备份到磁带上。差分备份无需每天都做
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