[精选]第04章 数据库安全性.pptx

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1、*1数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第四章第四章 数据库安全性数据库安全性*2第四章 数据库安全性l问题的提出数据库的一大特点是数据可以共享共享但数据共享必然带来数据库的安全性问题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共享不能是无条件的共享例：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、销售方案、客户档案、医疗档案、银行储蓄数据*3数据库安全性续数据库中数据的共享是在DBMS统一的严格的控制之下的共享，即只只允允许许有有合合法法使使用用权权限限的用户访问允许他存取的数据数据库系统的安安全全保保护护措措

2、施施是是否否有有效效是数据库系统主要的性能指标之一*4数据库安全性续l什么是数据库的安全性安全性数据库的安全性是指保保护护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。数据泄露、更改或破坏。l什么是数据数据的保密保密数据保密是指指用用户户合合法法地地访访问问到到机机密密数数据据后后能能否否对这些数据保密。对这些数据保密。*5第四章 数据库安全性4.1 计算机安全性概论计算机安全性概论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4.7小结*64.1 计算机安全性概论4.1.1 计算机系统的三类安全性问题计算机系统的三类安全性问题4.1.2可信计算

3、机系统评测标准*74.1.1 计算机系统的三类安全性问题 l什么是计算机系统安全性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硬件、软件软件及数数据据，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。*8计算机系统的三类安全性问题续 l计算机安全涉及问题计算机系统本身的技术问题计算机系统本身的技术问题l计算机安全理论理论与策略策略l计算机安全技术安全技术管理问题管理问题l安全管理l安全评价l安全产品*9计算机系统的三类安全性问题续 l计算机安全涉及问题续法学法学l计算机安全法律犯罪学犯罪学l计算机犯罪与侦察l安全监察心理学心理学*10计算机系

4、统的三类安全性问题续 l三类三类计算机系统安全性问题安全性问题技术安全类管理安全类政策法律类*11计算机系统的三类安全性问题续 l技术安全指计算机系统中采用具有一定安全性安全性的硬件、软件硬件、软件来实现对计算机系统及对计算机系统及其所存数据的安全保护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不增加、不丧失、不泄露增加、不丧失、不泄露。*12计算机系统的三类安全性问题续 l管理安全软硬件意外故障、场地的意外事故、管理不善导致管理不善导致的计算机设备和数据介质的物理破坏、丧失等安全问题*13计算机系统的三类安全性问题续 l政策法律类政府部门建

5、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法律道德准则和政策法规、法令规、法令*144.1 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 可信计算机系统评测标准安全标准可信计算机系统评测标准安全标准*154.1.2 可信计算机系统评测标准l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TCSECTrustedputerSystemEvaluationCriteria桔皮书TDITrustedDatabaseInterpretation紫皮书*16可信计算机系统评测标准续l1985年国防部DoD正式公布DoD可信计算机系统评估标准简称TCSEC或Do

6、D85TCSEC又称桔皮书TCSEC标准的目的l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可信程度做评估评估。l给计算机行业的制造商提供制造商提供一种可循的指导规则指导规则，使其产品能够更好地满足敏感应用的安全需求。*17可信计算机系统评测标准续l1991年4月NCSC国家计算机安全中心公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TrustedDatabaseInterpretation简称TDITDI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。*18可信计算机系统评测标准续lT

7、DI/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l安全策略l责任l保证l文档*19可信计算机系统评测标准续lR1安全策略安全策略SecurityPolicyR1.1自主存取控制DiscretionaryAccessControl，简记为DACR1.2客体重用ObjectReuseR1.3标记LabelsR1.4强制存取控制MandatoryAccessControl，简记为MAC*20可信计算机系统评测标准续lR2责任责任AccountabilityR2.1标识与鉴别Identification&AuthenticationR2.2审计AuditlR3

8、保证保证AssuranceR3.1操作保证OperationalAssuranceR3.2生命周期保证LifeCycleAssurance*21可信计算机系统评测标准续lR4文档文档DocumentationR4.1安全特性用户指南SecurityFeaturesUsersGuideR4.2可信设施手册TrustedFacilityManualR4.3测试文档TestDocumentationR4.4设计文档DesignDocumentation*22可信计算机系统评测标准续 lTCSEC/TDI安全级别划分安安 全全 级级 别别 定定 义义A1验证设计（验证设计（Verified Desig

9、n）B3安全域（安全域（Security Domains）B2结构化保护（结构化保护（Structural Protection）B1标记安全保护（标记安全保护（Labeled Security Protection）C2受控的存取保护受控的存取保护（Controlled Access Protection）C1自主安全保护自主安全保护（Discretionary Security Protection）D最小保护（最小保护（Minimal Protection）*23可信计算机系统评测标准续四组division七个等级lDlCC1，C2lBB1，B2，B3lAA1按系统可靠或可信程度逐渐增高

10、各安全级别之间具有一种偏序向下兼容向下兼容的关系，即较高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。要求，同时提供更多或更完善的保护能力。*24可信计算机系统评测标准续lD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lDOS在安全性方面几乎没有什么专门的机制来保障*25可信计算机系统评测标准续lC1级非常初级初级的自主安全保护能够实现对用户和数据的别离，进行自主存取控制DAC，保护或限制用户权限的传保护或限制用户权限的传播。播。*26可信计算机系统评测标准续lC2级安

11、全产品的最低档次安全产品的最低档次提供受控的存取保护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个人身份注册负责，并实施审计和资源隔离到达C2级的产品在其名称中往往不突出不突出“安全安全Security这一特色这一特色*27可信计算机系统评测标准续典型例子l操作系统Microsoft的WindowsNT3.5，数字设备公司的OpenVMSVAX6.0和6.1l数据库Oracle公司的Oracle7Sybase公司的SQL Server 11.0.6*28可信计算机系统评测标准续lB1级标记安全保护。“安全Security或“可信的Trusted产品。

12、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、审计等安全机制*29可信计算机系统评测标准续典型例子l操作系统数字设备公司的SEVMSVAXVersion6.0惠普公司的HP-UXBLSrelease4.0.9+l数据库Oracle公司的TrustedOracle7Sybase公司的SecureSQLServerversion11.0.6Informix公司的IncorporatedINFORMIX-OnLine/Secure5.0*30可信计算机系统评测标准续lB2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主体和客体实施DAC和和MAC。经过认证

13、的B2级以上的安全系统非常稀少非常稀少*31可信计算机系统评测标准续典型例子l操作系统只有TrustedInformationSystems公司的TrustedXENIX一种产品l标准的网络产品只有CryptekSecuremunications公司的LLCVSLAN一种产品l数据库没有符合没有符合B2标准的产品标准的产品*32可信计算机系统评测标准续lB3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。*33可信计算机系统评测标准续lA1级验证设计验证设计，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。*34可信计算机系统

14、评测标准续lB2以上的系统还处于理论研究阶段处于理论研究阶段应用多限于一些特殊的部门如队等正在大力开展安全产品，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。*35可信计算机系统评测标准续*36可信计算机系统评测标准续表示该级不提供对该指标的支持；表示该级新增的对该指标的支持；表示该级对该指标的支持与相邻低一级的等级一样；表示该级对该指标的支持较下一级有所增加或改动。*37第四章 数据库安全性4.1计算机安全性概论4.2 数据库安全性控制数据库安全性控制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4.7小结*384.2 数据库安全性控制4

15、.2.0 数据库安全性控制概述数据库安全性控制概述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DAC方法4.2.4授权Authorization与回收Revoke4.2.5数据库角色4.2.6强制存取控制MAC方法*394.2.0 数据库安全性控制概述l非法使用数据库的情况用户编写一段合法的程序绕过绕过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执行非授权操作；*40数据库安全性控制概述续通过屡次合法查询数据库从中推导出一些保通过屡次合法查询数据库从中推导出一些保密数据密数据例：某数据库应用系统禁止查询单个人的工资，

16、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，成心的，恶意的。*41计算机系统中的安全模型应用应用DBMSOS DB 低低 高高安全性控制层次安全性控制层次 方法：方法：用户标识用户标识和鉴定和鉴定 存取控制存取控制审计审计视图视图 操作系统操作系统 安全保护安全保护 数据密码存储数据密码存储*42数据库安全性控制概述续l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*434.2 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

17、4.2.2存取控制4.2.3自主存取控制DAC方法4.2.4授权Authorization与回收Revoke4.2.5数据库角色4.2.6强制存取控制MAC方法*444.2.1 用户标识与鉴别l用户标识与鉴别Identification&Authentication系统提供的最外层安全保护措施*454.2.1 用户标识与鉴别基本方法l系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份；l系统内部记录着所有合法用户的标识；l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；l通过鉴定后才提供机器使用权。l用户标识和鉴定可以重复屡次*46用户标识自己的名字或身份l用户名用户名/口令口令简单易行，容易

18、被人窃取l解决方法：每个用户预先约定好一个计算过程计算过程或者函数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*474.2 数据库安全性控制4.2.1用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3自主存取控制DAC方法4.2.4授权Authorization与回收Revoke4.2.5数据库角色4.2.6强制存取控制MAC方法*484.2.2 存取控制l存取控制机制的功能存取控制机制的组成l定义存取权限l检查存取权限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*49存取控制续定义存取权限定义存取权限l在数据库系

19、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。检查存取权限检查存取权限l对于通过鉴定获得上机权的用户即合法用户，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。*50存取控制续l常用存取控制方法自主存取控制自主存取控制DiscretionaryAccessControl，简称DAClC2级l灵活强制存取控制强制存取控制MandatoryAccessControl，简称MAClB1级l严格*514.2.3 自主存取控制自主存取控制DAC方法方法4.2.1用户标识与鉴别4.2.2存取控制4.2.3 自主存取控制自主存取控制DAC方法方法4.2

20、.4授权Authorization与回收Revoke4.2.5数据库角色4.2.6强制存取控制MAC方法*52自主存取控制DAC方法l同一用户同一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限l不同的用户不同的用户对同一对象也有不同的权限l用户还可将其拥有的存取权限转授转授给其他用户*53自主存取控制DAC方法l定义存取权限存取权限l存取权限由两个要素组成数据对象操作类型*54自主存取控制DAC方法续关系系统中的存取权限l类型数据对象操作类型模式模式建立、修改、删除、检索外模式建立、修改、删除、检索内模式建立、删除、检索数据 表查找、插入、修改、删除属性列查找、插入、修改、删除*55自主存取控制DAC

21、方法续关系系统中的存取权限续l定义方法GRANT/REVOKE*56自主存取控制DAC方法续关系系统中的存取权限续l例:一张授权表用户名数据对象名允许的操作类型王平关系StudentSELECT张明霞关系StudentUPDATE张明霞关系CourseALL张明霞SC.GradeUPDATE张明霞SC.SnoSELECT张明霞SC.CnoSELECT*57自主存取控制DAC方法续l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lDBMS查找数据字典，根据其存取权限对操作的合法性进行检查l假设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*58自主存取控制DAC方法续l授权粒

22、度粒度授权粒度是指可以定义的数据对象的范围对象的范围l它是衡量授权机制是否灵活是否灵活的一个重要指标。l授权定义中数据对象的粒度越细越细，即可以定义的数据对象的范围越小范围越小，授权子系统就越灵活越灵活。*59自主存取控制DAC方法续关系数据库中授权的数据对象粒度l数据库l表l属性列l行能否提供与数据值有关的授权反映了授权子授权子系统精巧程度系统精巧程度*60自主存取控制DAC方法续l实现与数据值有关的授权利用存取谓词l存取谓词可以很复杂可以引用系统变量，如终端设备号，系统时钟等，实现与时间地点有关的存取权限，这样用户只能在某段时间内，某台终端上存取有关数据例：规定“教师只能在每年1月份和7月

23、份星期一至星期五上午8点到下午5点处理学生成绩数据。*61自主存取控制DAC方法续例：扩充后的授权表用户名数据对象名允许的操作类型存取谓词王平关系StudentSELECTSdept=CS张明霞关系StudentUPDATESname=张明霞张明霞关系CourseALL空*62自主存取控制DAC方法续l自主存取控制小结定义存取权限l用户检查存取权限lDBMS*63自主存取控制DAC方法续l自主存取控制小结续授权粒度l数据对象粒度：数据库、表、属性列、行数据值粒度：存取谓词l授权粒度越细，授权子系统就越灵活，能够提供的安全性就越完善。但另一方面，因数据字典变大变复杂，系统定义与检查权限的开销也会

24、相应地增大。*64自主存取控制DAC方法续l自主存取控制小结续优点l能够通过授权机制有效地控制其他用户对敏感数据的存取*65自主存取控制DAC方法续l自主存取控制小结续缺点l可能存在数据的“无意泄露l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。l解决：对系统控制下的所有主客体实施强制存取控制策略*664.2.4 授权与回收授权与回收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DAC方法4.2.4 授权授权Authorization与回收与回收Revoke4.2.5数据库角色4.2.6强制存取控制MAC方法*674.2.4 授权与回收授权与

25、回收l某个用户对某类数据库对象具有何种操作权力是个政策问题而不是技术问题政策问题而不是技术问题。lDBMS的功能是保证这些决定的执行。*684.2.4 授权与回收授权与回收lGRANT语句的一般格式：GRANT,.ON TO,.WITH GRANT OPTION;l谁定义？DBA和表的建立者即表的属主lREVOKE功能：将对指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户。*691 操作权限对象对象类型操作权限属性列TABLESELECT,INSERT,UPDATEDELETE,ALL PRIVILEGES视图TABLESELECT,INSERT,UPDATEDELETE,ALL PRIVILEGES

26、基本表TABLESELECT,INSERT,UPDATEDELETE ALTERALTER,INDEXINDEX,ALL PRIVILEGES数据库DATABASECREATETAB*702 用户的权限l建表CREATETAB的权限:属于DBAlDBA授予-普通用户l基本表或视图的属主拥有对该表或视图的一切操作权限l接受权限的用户:一个或多个具体用户 PUBLIC全体用户*714 WITH GRANT OPTION子句l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再授予别的用户。l没有指定WITH GRANT OPTION子句:获得某种权限的用户只能使

27、用该权限，不能传播不能传播该权限*72例题 例1 把查询Student表权限授给用户U1GRANTSELECTONTABLEStudentTO U1;*73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 PRIVILEGESALL PRIVILEGES ON TABLE Student,Course TO U2,U3;*74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 PUBLICPUBLIC;*75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 UPDAT

28、EUPDATESnoSno,SELECT ON TABLE Student TO U4;*76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 OPTIONWITH GRANT OPTION;*77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：GRANT INSERT ON TABLE SC TO U6TO U6 WITH GRANT OPTION;WITH GRANT OPTION;同样，U6还可以将此权限授予U7：GRANT INSE

29、RT ON TABLE SC TO U7TO U7;但但U7U7不能再传播此权限。不能再传播此权限。U5-U6-U7*78例题续例6 DBA把在数据库S_C中建立表的权限授予用户U8GRANT CREATETABON DATABASE S_C TO U8;*79收回权限收回权限RevokelREVOKE语句的一般格式为：REVOKE,.ON FROM,.;l功能：从指定用用户户那里收回对指定对对象象的指定权限权限*80例题例7 把用户U4修改学生学号的权限收回REVOKE UPDATESnoON TABLE Student FROM U4;*81例题续例8 收回所有用户对表SC的查询权限REV

30、OKE SELECT ON TABLE SC FROM PUBLICPUBLIC;*82例题续例9 把用户U5对SC表的INSERT权限收回REVOKE INSERT REVOKE INSERT ON TABLE SC ON TABLE SC FROM U5;FROM U5;*834.2.5 数据库角色数据库角色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DAC方法4.2.4授权Authorization与回收Revoke4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6强制存取控制MAC方法*844.2.5 数据库角色数据库角色l数据库角色是被命名的一组与数据库操作相关的权限。l

31、角色是权限的集合。l为一组具有相同权限的用户创立一个角色，并使用角色来管理权限可以简化授权的过程。*854.2.5 数据库角色数据库角色l角色的创立*864.2.5 数据库角色数据库角色l角色授权Grant，on对象名TO，*874.2.5 数据库角色数据库角色l例题使用角色R1拥有Student表的Select,Update,Insert权限。Grantselect,update,insertOntablestudentToR1*884.2.5 数据库角色数据库角色l将一个角色授予其他的角色或用户Grant，To，withcheckoption*894.2.5 数据库角色数据库角色l例题l将

32、R1角色授予U1,U2,U3。使他们具有角色R1的全部权限。GrantR1ToU1,U2,U3*904.2.5 数据库角色数据库角色l角色权限的收回Revoke，On,，From，*914.2.5 数据库角色数据库角色l例题l一次性通过R1来收回U1的3个权限。RevokeR1FromU1*924.2 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DAC方法4.2.4授权Authorization与回收Revoke4.2.5数据库角色4.2.6 强制存取控制强制存取控制MAC方法方法*934.2.6 强制存取控制方法l什么是强制存取控制强制存取控制MAC是指系

33、统为保证更高程度的安全性，按照TDI/TCSEC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分类的部门l事部门l政府部门*94强制存取控制方法续l主体与客体在MAC中，DBMS所管理的全部实体被分为主体和客体两大类主体主体是系统中的活动实体lDBMS所管理的实际用户l代表用户的各进程客体客体是系统中的被动实体，是受主体操纵的l文件l基表l索引l视图*95强制存取控制方法续l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敏感度标记分成假设干级别l绝密TopSecretl机密Secretl可信C

34、onfidentiall公开Public*96强制存取控制方法续主体的敏感度标记称为许可证级别ClearanceLevel客体的敏感度标记称为ClassificationLevelMAC机制就是通过比照主体的Label和客体的Label，最终确定主体是否能够存取客体*97强制存取控制方法续l强制存取控制规则当某一用户或某一主体以标记label注册入系统时，系统要求他对任何客体的存取必须遵循下面两条规则：1仅当主体的许可证级别大于或等于大于或等于客体的时，该主体才能读读取相应的客体；2仅当主体的许可证级别等于等于客体的时，该主体才能写写相应的客体。*98强制存取控制方法续l修正规则：主体的许可证

35、级别 得到的利益得到的利益*1264.7 小结小结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4.7 小结小结*1274.7 小结l随着计算机网络的开展，数据的共享日益加强，数据的安全保密越来越重要lDBMS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。*128小结续l可信计算机系统评测标准TCSEC/TDI是目前各国所引用或制定的一系列安全标准中最重要的一个。lCSEC/TDI从安全策略、责任、保证安全策略、责任、保证和文档文档四个方面描述了安全性级别的指标*129小结续l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存取控制技术和审计审计技术。目前许多大型DBMS到达了C2级，其安全版本到达了B1C2级的DBMS必须具有自主存取控制自主存取控制功能和初步的审初步的审计计功能B1级的DBMS必须具有强制存取控制强制存取控制和增强的审计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*130*131第四章作业lP300/1485、8、9