信息系统安全第六讲数据库安全精选PPT.ppt
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1、信息系统安全第六讲数据库安全第1页，此课件共23页哦目 录1 1 1 1、信息系统安全信息系统安全信息系统安全信息系统安全的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念2 2 2 2、密码学密码学密码学密码学(1)(1)(1)(1)3 3 3 3、密码密码密码密码学学学学(2)(2)(2)(2)4 4 4 4、操作系统安全、操作系统安全、操作系统安全、操作系统安全(1)(1)(1)(1)5 5 5 5、操作系统安全、操作系统安全、操作系统安全、操作系统安全(2)(2)(2)(2)6 6 6 6、数据库安全数据库安全数据库安全数据库安全(1)(1)(1)(1)7 7 7 7、数据库安全、数据库安全、数
2、据库安全、数据库安全(2)(2)(2)(2)8 8 8 8、可信计算、可信计算、可信计算、可信计算(1)(1)(1)(1)9 9 9 9、可信计算、可信计算、可信计算、可信计算(2)(2)(2)(2)第2页，此课件共23页哦一、数据库安全的概念一、数据库安全的概念1 1、数据库安全的重要性、数据库安全的重要性bb数据库是重要的应用软件。数据库是重要的应用软件。数据库是重要的应用软件。数据库是重要的应用软件。bb数据库集中存储和管理着大量的重要数据，如军事、数据库集中存储和管理着大量的重要数据，如军事、数据库集中存储和管理着大量的重要数据，如军事、数据库集中存储和管理着大量的重要数据，如军事、政
3、治、金融等数据。政治、金融等数据。政治、金融等数据。政治、金融等数据。bb数据库成为不法分子攻击的主要目标。数据库成为不法分子攻击的主要目标。数据库成为不法分子攻击的主要目标。数据库成为不法分子攻击的主要目标。bb数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，而且数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，而且数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，而且数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，而且存储的数据量大、时间长是其重要特点。存储的数据量大、时间长是其重要特点。存储的数据量大、时间长是其重要特点。存储的数据量大、时间长是其重要特点。bb数据库的安全措施应适应数据库的特点数据库的安全措施应适
4、应数据库的特点数据库的安全措施应适应数据库的特点数据库的安全措施应适应数据库的特点。第3页，此课件共23页哦一、数据库安全的概念一、数据库安全的概念2 2、数据库加密的困难性、数据库加密的困难性bb对数据库加密是确保数据安全的重要措施。对数据库加密是确保数据安全的重要措施。对数据库加密是确保数据安全的重要措施。对数据库加密是确保数据安全的重要措施。bb数据量大，要求加解密速度快。数据量大，要求加解密速度快。数据量大，要求加解密速度快。数据量大，要求加解密速度快。bb数据存储时间长，为了安全密钥应经常更换，需要对数据存储时间长，为了安全密钥应经常更换，需要对数据存储时间长，为了安全密钥应经常更换
5、，需要对数据存储时间长，为了安全密钥应经常更换，需要对数据解密再加密很麻烦。如不经常更换密钥，时间一数据解密再加密很麻烦。如不经常更换密钥，时间一数据解密再加密很麻烦。如不经常更换密钥，时间一数据解密再加密很麻烦。如不经常更换密钥，时间一长就可能不安全。长就可能不安全。长就可能不安全。长就可能不安全。bb数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，数据库要支持查询、插入、删除、更新等操作，最好能在密文状态下进行上述操作，即需要同最好能在密文状态下进行上述操作，即需要同最好能在密文状态下进行上述操作，即需要同最好能
6、在密文状态下进行上述操作，即需要同态加密。态加密。态加密。态加密。第4页，此课件共23页哦二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念 统计数据库的概念统计数据库的概念bb统计数据库（统计数据库（统计数据库（统计数据库（Statistical databaseStatistical databaseStatistical databaseStatistical database）是数据库）是数据库）是数据库）是数据库的一种。的一种。的一种。的一种。bb统计数据库是一些数据项的集合，其中每个数统计数据库是一些数据项的集合，其中每个数统计数据库是一些数据项的集合，其中每个数统计数据库是一些数据项的集合
7、，其中每个数据项个体都是保密的、不允许访问的，但是访据项个体都是保密的、不允许访问的，但是访据项个体都是保密的、不允许访问的，但是访据项个体都是保密的、不允许访问的，但是访问获得其数据项的统计信息则是允许的。问获得其数据项的统计信息则是允许的。问获得其数据项的统计信息则是允许的。问获得其数据项的统计信息则是允许的。bb如，公民健康状况数据库：公民个人的健康状况属于如，公民健康状况数据库：公民个人的健康状况属于如，公民健康状况数据库：公民个人的健康状况属于如，公民健康状况数据库：公民个人的健康状况属于个人隐私，应是保密的（特别是一些领袖人物），但个人隐私，应是保密的（特别是一些领袖人物），但个人
8、隐私，应是保密的（特别是一些领袖人物），但个人隐私，应是保密的（特别是一些领袖人物），但是其统计信息又是应当公开的，如某疾病的发病率等。是其统计信息又是应当公开的，如某疾病的发病率等。是其统计信息又是应当公开的，如某疾病的发病率等。是其统计信息又是应当公开的，如某疾病的发病率等。第5页，此课件共23页哦二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念 统计数据库的概念统计数据库的概念bb又如，公民存款数据库：公民个人的存又如，公民存款数据库：公民个人的存款信息属于个人隐私，应是保密的，但款信息属于个人隐私，应是保密的，但是其统计信息又是应当公开的，如公民是其统计信息又是应当公开的，如公民存款上升率等。
9、存款上升率等。bb近年来数据挖掘的研究涉及个人隐私保近年来数据挖掘的研究涉及个人隐私保护问题，这与统计数据库安全技术相关。护问题，这与统计数据库安全技术相关。第6页，此课件共23页哦二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念 统计数据库的理论模型统计数据库的理论模型1 1、特征刻画模型、特征刻画模型bb把数据库看成是许多记录的集合。把数据库看成是许多记录的集合。把数据库看成是许多记录的集合。把数据库看成是许多记录的集合。bb每个记录是一个实体的描述。每个记录是一个实体的描述。每个记录是一个实体的描述。每个记录是一个实体的描述。bb每个实体以其具有（或不具有）某些特性而与其他每个实体以其具有（或不
10、具有）某些特性而与其他每个实体以其具有（或不具有）某些特性而与其他每个实体以其具有（或不具有）某些特性而与其他实体相区别。实体相区别。实体相区别。实体相区别。bb设有设有设有设有k k k k种特征，在记录中用种特征，在记录中用种特征，在记录中用种特征，在记录中用k k k k位二进制位与之相对应。位二进制位与之相对应。位二进制位与之相对应。位二进制位与之相对应。用用用用1 1 1 1表示具备该特征，用表示具备该特征，用表示具备该特征，用表示具备该特征，用0 0 0 0表示不具备该特征。这表示不具备该特征。这表示不具备该特征。这表示不具备该特征。这样，样，样，样，一个一个一个一个k k k k
11、位二进制数便唯一标识一个实体。位二进制数便唯一标识一个实体。位二进制数便唯一标识一个实体。位二进制数便唯一标识一个实体。第7页，此课件共23页哦 统计数据库的理论模型统计数据库的理论模型1 1、特征刻画模型、特征刻画模型bb模型：数据库是模型：数据库是模型：数据库是模型：数据库是k k k k位二进制数到实数位二进制数到实数位二进制数到实数位二进制数到实数R R R R的部分函数的部分函数的部分函数的部分函数DCDCDCDC：DCDCDCDC：0000，1111k k k kRRRRbb称称称称DCDCDCDC为部分函数是因为对于某些特征的集合，数据库为部分函数是因为对于某些特征的集合，数据库
12、为部分函数是因为对于某些特征的集合，数据库为部分函数是因为对于某些特征的集合，数据库中可能不存在对应的记录。中可能不存在对应的记录。中可能不存在对应的记录。中可能不存在对应的记录。bb如果对于所有如果对于所有如果对于所有如果对于所有2 2 2 2k k k k个特征组合，数据库中都存在对应的个特征组合，数据库中都存在对应的个特征组合，数据库中都存在对应的个特征组合，数据库中都存在对应的记录，则记录，则记录，则记录，则DCDCDCDC就是全函数。就是全函数。就是全函数。就是全函数。二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念第8页，此课件共23页哦 统计数据库的理论模型统计数据库的理论模型1 1 1
13、 1、特征刻画模型、特征刻画模型、特征刻画模型、特征刻画模型bb统计函数为统计函数为统计函数为统计函数为f f f f，如计数、平均值、最大值、最小值等。，如计数、平均值、最大值、最小值等。，如计数、平均值、最大值、最小值等。，如计数、平均值、最大值、最小值等。bb查询以（查询以（查询以（查询以（1 1 1 1，0 0 0 0，1 1 1 1，*）形式提出，其中）形式提出，其中）形式提出，其中）形式提出，其中1 1 1 1表示具有某特征，表示具有某特征，表示具有某特征，表示具有某特征，0 0 0 0表示表示表示表示不具有某特征，不具有某特征，不具有某特征，不具有某特征，*为通配符。为通配符。为
14、通配符。为通配符。bb查询提出后，数据库首先查找满足查询特征的所有记录。查询提出后，数据库首先查找满足查询特征的所有记录。查询提出后，数据库首先查找满足查询特征的所有记录。查询提出后，数据库首先查找满足查询特征的所有记录。如果只有一个记录满足要求，为了避免泄露数据个体，系如果只有一个记录满足要求，为了避免泄露数据个体，系如果只有一个记录满足要求，为了避免泄露数据个体，系如果只有一个记录满足要求，为了避免泄露数据个体，系统将拒绝回答。否则，系统对所有满足要求的记录计算统统将拒绝回答。否则，系统对所有满足要求的记录计算统统将拒绝回答。否则，系统对所有满足要求的记录计算统统将拒绝回答。否则，系统对所
15、有满足要求的记录计算统计函数计函数计函数计函数f f f f，并给出统计值。，并给出统计值。，并给出统计值。，并给出统计值。二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念第9页，此课件共23页哦 统计数据库的理论模型统计数据库的理论模型2 2 2 2、键刻画模型、键刻画模型、键刻画模型、键刻画模型bb把数据库看成把数据库看成把数据库看成把数据库看成N N N N个记录的集合。个记录的集合。个记录的集合。个记录的集合。bb每个记录有一个记录号每个记录有一个记录号每个记录有一个记录号每个记录有一个记录号i i i i，称为键。记录可通过键值来查找。，称为键。记录可通过键值来查找。，称为键。记录可通过键值
16、来查找。，称为键。记录可通过键值来查找。bb于是可把数据库看成是键值集合于是可把数据库看成是键值集合于是可把数据库看成是键值集合于是可把数据库看成是键值集合1111，2 2 2 2，.，NNNN到实数到实数到实数到实数R R R R的全函的全函的全函的全函数：数：数：数：DKDKDKDK：1 1 1 1，2 2 2 2，.，N N N N R R R R二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念第10页，此课件共23页哦 统计数据库的理论模型统计数据库的理论模型2 2 2 2、键刻画模型、键刻画模型、键刻画模型、键刻画模型bb允许的查询是允许的查询是允许的查询是允许的查询是iiii1 1 1 1
17、，i i i i2 2 2 2，.，i i i ik k k kk2k2k2k2，jmjmjmjm时时时时i i i ij j j jiiiim m m m。因为。因为。因为。因为若若若若k=1k=1k=1k=1，则查询变为，则查询变为，则查询变为，则查询变为iiii，这是对记录，这是对记录，这是对记录，这是对记录i i i i的直接访问，这当的直接访问，这当的直接访问，这当的直接访问，这当然是不允许的。如果然是不允许的。如果然是不允许的。如果然是不允许的。如果ijijijij时时时时i i i ij j j j=i=i=i=im m m m，则攻击者可以用查询，则攻击者可以用查询，则攻击者可
18、以用查询，则攻击者可以用查询iiii1 1 1 1，i i i i2 2 2 2，.，i i i ik k k k 来迫使数据库泄露记录来迫使数据库泄露记录来迫使数据库泄露记录来迫使数据库泄露记录i i i i。bb统计函数为统计函数为统计函数为统计函数为f f f f，如计数、平均值、最大值、最小值等。，如计数、平均值、最大值、最小值等。，如计数、平均值、最大值、最小值等。，如计数、平均值、最大值、最小值等。bb系统对查询的回答是系统对查询的回答是系统对查询的回答是系统对查询的回答是f f f f（DK(DK(DK(DK(i i i i1 1 1 1)，DK(DK(DK(DK(i i i i
19、2 2 2 2),.,DK(i,.,DK(i,.,DK(i,.,DK(ik k k k)。二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念第11页，此课件共23页哦 统计数据库的理论模型统计数据库的理论模型3 3 3 3、关系模型、关系模型、关系模型、关系模型bb设有属性设有属性设有属性设有属性A A A A1 1 1 1,A,A,A,A2 2 2 2,A,Ak k他们分别在值域他们分别在值域他们分别在值域他们分别在值域D D1 1,D,D2 2,D,Dk k上取值，则笛卡儿空间上取值，则笛卡儿空间上取值，则笛卡儿空间上取值，则笛卡儿空间D D1 1DD2 2 D Dk k的任一子集称为一个关系，记作
20、的任一子集称为一个关系，记作的任一子集称为一个关系，记作的任一子集称为一个关系，记作D D。bb关系数据库可看成是关系数据库可看成是关系数据库可看成是关系数据库可看成是D D到实数到实数到实数到实数R R的部分函数的部分函数的部分函数的部分函数DR DR：DR DR：D R D R bb关系数据库中的记录由属性字段关系数据库中的记录由属性字段关系数据库中的记录由属性字段关系数据库中的记录由属性字段A A A A1 1 1 1,A,A,A,A2 2 2 2,A,Ak k所确定。对数据库的访问是由所确定。对数据库的访问是由所确定。对数据库的访问是由所确定。对数据库的访问是由属性字段的不同取值及由与
21、、或、非组成的逻辑表达式所决定的。属性字段的不同取值及由与、或、非组成的逻辑表达式所决定的。属性字段的不同取值及由与、或、非组成的逻辑表达式所决定的。属性字段的不同取值及由与、或、非组成的逻辑表达式所决定的。bb称属性字段的逻辑表达式为特征公式。称属性字段的逻辑表达式为特征公式。称属性字段的逻辑表达式为特征公式。称属性字段的逻辑表达式为特征公式。bb当满足特征公式的记录只有一个时，系统拒绝回答，否则给出统计值。当满足特征公式的记录只有一个时，系统拒绝回答，否则给出统计值。当满足特征公式的记录只有一个时，系统拒绝回答，否则给出统计值。当满足特征公式的记录只有一个时，系统拒绝回答，否则给出统计值。
22、二、统计数据库的概念二、统计数据库的概念第12页，此课件共23页哦三、统计数据库的安全性三、统计数据库的安全性l l由于统计数据库允许访问统计信息而不允许访问个体信息这一特性，由于统计数据库允许访问统计信息而不允许访问个体信息这一特性，由于统计数据库允许访问统计信息而不允许访问个体信息这一特性，由于统计数据库允许访问统计信息而不允许访问个体信息这一特性，使得攻击者可能通过精心策划的多次合法访问，推理求出个体数使得攻击者可能通过精心策划的多次合法访问，推理求出个体数使得攻击者可能通过精心策划的多次合法访问，推理求出个体数使得攻击者可能通过精心策划的多次合法访问，推理求出个体数据，从而攻破数据库。
23、据，从而攻破数据库。据，从而攻破数据库。据，从而攻破数据库。l l称这种攻击为推理攻击（称这种攻击为推理攻击（称这种攻击为推理攻击（称这种攻击为推理攻击（Inference AttackInference AttackInference AttackInference Attack）。）。）。）。l l在推理攻击面前，统计数据库显得十分脆弱。在推理攻击面前，统计数据库显得十分脆弱。在推理攻击面前，统计数据库显得十分脆弱。在推理攻击面前，统计数据库显得十分脆弱。第13页，此课件共23页哦三、统计数据库的安全性三、统计数据库的安全性1 1 1 1、对特征刻画数据库的攻击、对特征刻画数据库的攻击、对
24、特征刻画数据库的攻击、对特征刻画数据库的攻击bb攻击者在实施攻击前往往已经具有统计数据库一些知识。攻击者在实施攻击前往往已经具有统计数据库一些知识。攻击者在实施攻击前往往已经具有统计数据库一些知识。攻击者在实施攻击前往往已经具有统计数据库一些知识。记录的取值范围，即使是大致的范围；记录的取值范围，即使是大致的范围；记录的取值范围，即使是大致的范围；记录的取值范围，即使是大致的范围；某些记录的取值；某些记录的取值；某些记录的取值；某些记录的取值；某一特征的记录存在，某一特征的记录不存在。某一特征的记录存在，某一特征的记录不存在。某一特征的记录存在，某一特征的记录不存在。某一特征的记录存在，某一特
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