第4章数据安全性课件

数据库原理数据库原理第第四四章章 数据库安全性数据库安全性2024/7/121第4章 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但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2024/7/122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，即只允许有合法使用权限的用户访问允许他存取的数据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一2024/7/123数据库安全性（续）什么是数据库的安全性数据库的安全性是指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。什么是数据的保密数据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。2024/7/124第4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4.3统计数据库安全性4.4小结2024/7/125第4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4.3统计数据库安全性4.4小结2024/7/1264.1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2024/7/1274.1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2024/7/1284.1.1计算机系统的三类安全性问题什么是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。2024/7/129计算机系统的三类安全性问题（续）计算机安全涉及问题计算机系统本身的技术问题计算机安全理论与策略计算机安全技术管理问题安全管理安全评价安全产品2024/7/1210计算机系统的三类安全性问题（续）计算机安全涉及问题(续)法学计算机安全法律犯罪学计算机犯罪与侦察安全监察心理学2024/7/1211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2024/7/1212计算机系统的三类安全性问题（续）技术安全指计算机系统中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。2024/7/1213计算机系统的三类安全性问题（续）管理安全软硬件意外故障、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2024/7/1214计算机系统的三类安全性问题（续）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2024/7/12154.1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2024/7/12164.1.2可信计算机系统评测标准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TCSEC(桔皮书)TDI(紫皮书)2024/7/1217可信计算机系统评测标准（续）TDI/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安全策略责任保证文档2024/7/1218可信计算机系统评测标准（续）TCSEC/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 Design）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）2024/7/1219可信计算机系统评测标准（续）四组(division)七个等级DC（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具有一种偏序向下兼容的关系，即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要求，同时提供更多或更完善的保护能力。2024/7/1220可信计算机系统评测标准（续）D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DOS在安全性方面几乎没有什么专门的机制来保障2024/7/1221可信计算机系统评测标准（续）C1级非常初级的自主安全保护能够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。2024/7/1222可信计算机系统评测标准（续）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，以个人身份注册负责，并实施审计和资源隔离达到C2级的产品在其名称中往往不突出“安全”(Security)这一特色2024/7/1223可信计算机系统评测标准（续）典型例子操作系统Microsoft的WindowsNT3.5，数字设备公司的OpenVMSVAX6.0和6.1数据库Oracle公司的Oracle7Sybase公司的SQLServer11.0.62024/7/1224可信计算机系统评测标准（续）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2024/7/1225可信计算机系统评测标准（续）典型例子操作系统数字设备公司的SEVMSVAXVersion6.0惠普公司的HP-UXBLSrelease9.0.9+数据库Oracle公司的TrustedOracle7Sybase公司的SecureSQLServerversion11.0.6Informix公司的IncorporatedINFORMIX-OnLine/Secure5.02024/7/1226可信计算机系统评测标准（续）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级以上的安全系统非常稀少2024/7/1227可信计算机系统评测标准（续）典型例子操作系统只有TrustedInformationSystems公司的TrustedXENIX一种产品标准的网络产品只有CryptekSecureCommunications公司的LLCVSLAN一种产品数据库没有符合B2标准的产品2024/7/1228可信计算机系统评测标准（续）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。2024/7/1229可信计算机系统评测标准（续）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。2024/7/1230可信计算机系统评测标准（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。2024/7/1231第4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4.3统计数据库安全性4.4小结2024/7/12324.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12334.2.1数据库安全性控制概述非法使用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；2024/7/1234数据库安全性控制概述（续）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。2024/7/1235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 密码存储密码存储2024/7/1236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2024/7/12374.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12384.2.2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2024/7/12394.2.2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2024/7/1240用户标识自己的名字或身份用户名/口令简单易行，容易被人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2024/7/12414.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12424.2.3存取控制存取控制机制的功能存取控制机制的组成定义存取权限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2024/7/1243存取控制（续）定义存取权限在数据库系统中，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。检查存取权限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。2024/7/1244存取控制（续）常用存取控制方法自主存取控制（DiscretionaryAccessControl，简称DAC）C2级灵活强制存取控制（MandatoryAccessControl，简称MAC）B1级严格2024/7/1245自主存取控制方法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2024/7/1246强制存取控制方法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2024/7/12474.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12484.2.4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2024/7/1249自主存取控制方法（续）关系系统中的存取权限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2024/7/1250自主存取控制方法（续）关系系统中的存取权限(续)定义方法GRANT/REVOKE2024/7/1251自主存取控制方法（续）关系系统中的存取权限(续)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.CnoSELECT2024/7/1252自主存取控制方法（续）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2024/7/1253自主存取控制方法（续）授权粒度授权粒度是指可以定义的数据对象的范围它是衡量授权机制是否灵活的一个重要指标。授权定义中数据对象的粒度越细，即可以定义的数据对象的范围越小，授权子系统就越灵活。2024/7/1254自主存取控制方法（续）关系数据库中授权的数据对象粒度数据库表属性列行能否提供与数据值有关的授权反映了授权子系统精巧程度2024/7/1255自主存取控制方法（续）实现与数据值有关的授权利用存取谓词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”。2024/7/1256自主存取控制方法（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2024/7/1257自主存取控制方法（续）自主存取控制小结定义存取权限用户检查存取权限DBMS2024/7/1258自主存取控制方法（续）自主存取控制小结(续)授权粒度数据对象粒度：数据库、表、属性列、行数据值粒度：存取谓词授权粒度越细，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相应地增大。2024/7/1259自主存取控制方法（续）自主存取控制小结(续)优点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2024/7/1260自主存取控制方法（续）自主存取控制小结(续)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2024/7/12614.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12624.2.5授权与回收一、一、GRANTGRANT语句的一般格式：GRANT,.ONTO,.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2024/7/1263GRANT（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）2024/7/1264WITHGRANTOPTION子句WITHGRANTOPTION子句:指定：可以再授予没有指定：不能传播不允许循环授权2024/7/1265例题例1 把查询Student表权限授给用户U1GRANTSELECTONTABLEStudentTOU1;例2把对Student表和Course表的全部权限授予用户U2和U3GRANTALLPRIVILIGESONTABLEStudent,CourseTOU2,U3;2024/7/1266例题（续）例3把对表SC的查询权限授予所有用户GRANTSELECTONTABLESCTOPUBLIC;例4把查询Student表和修改学生学号的权限授给用户U4GRANTUPDATE(Sno),SELECTONTABLEStudentTOU4;对属性列的授权时必须明确指出相应属性列名2024/7/1267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GRANTINSERTONTABLESCTOU5WITHGRANTOPTION;2024/7/1268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6GRANTINSERTONTABLESCTOU6WITHGRANTOPTION;同样，U6还可以将此权限授予U7：例7GRANTINSERTONTABLESCTOU7;但U7不能再传播此权限。2024/7/1269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授权用户名被授权用户名数据库对象名允许的操作类型能否转授权DBAU1关系StudentSELECT不能DBAU2关系StudentALL不能DBAU2关系CourseALL不能DBAU3关系StudentALL不能DBAU3关系CourseALL不能DBAPUBLIC关系SCSELECT不能DBAU4关系StudentSELECT不能DBAU4属性列Student.SnoUPDATE不能DBAU5关系SCINSERT能U5U6关系SCINSERT能U6U7关系SCINSERT不能2024/7/1270授权与回收（续）二、二、REVOKEREVOKE语句的一般格式为：REVOKE,.ONFROM,.;授予的权限可以由DBA或其他授权者用REVOKE语句收回2024/7/1271REVOKE（续）例8把用户U4修改学生学号的权限收回REVOKEUPDATE(Sno)ONTABLEStudentFROMU4;例9收回所有用户对表SC的查询权限REVOKESELECTONTABLESCFROMPUBLIC;2024/7/1272REVOKE（续）例10把用户U5对SC表的INSERT权限收回REVOKEINSERTONTABLESCFROMU5CASCADE;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2024/7/1273REVOKE（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授权用户名被授权用户名数据库对象名允许的操作类型能否转授权DBAU1关系StudentSELECT不能DBAU2关系StudentALL不能DBAU2关系CourseALL不能DBAU3关系StudentALL不能DBAU3关系CourseALL不能DBAU4关系StudentSELECT不能2024/7/1274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2024/7/1275授权与回收（续）三、创建数据库模式的权限三、创建数据库模式的权限 DBA在创建用户时实现。(1)只有系统的超级用户才有权创建一个新的数据库用户；(2)新创建的数据库用户有三种权限：CONNECT、RESOURCE和DBA。默认为CONNECT权限。CREATEUSER语句格式CREATEUSERWITHDBA|RESOURCE|CONNECT2024/7/1276授权与回收（续）拥有的权限可否执行的操作CREATE USERCREATE SCHEMACREATE TABLE登录数据库执行数据查询和操纵DBA可以可以可以可以RESOURCE不可以不可以可以可以CONNECT不可以不可以不可以可以，但必须拥有相应权限权限与可执行的操作对照表 2024/7/12774.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12784.2.6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2024/7/1279数据库角色一、角色的创建一、角色的创建CREATEROLE刚刚创建的角色是空的，没有任何内容。可以用GRANT为角色授权。二、给角色授权二、给角色授权GRANT，ON对象名TO，DBA和用户可以利用GRANT语句将权限授予某一个或几个角色。2024/7/1280数据库角色三、将一（多）个角色授予其他的角色或用户三、将一（多）个角色授予其他的角色或用户GRANT，TO，WITHADMINOPTION这样，一个角色（如角色3）所拥有的权限就是授予它的全部角色（如角色1和角色2）所包含的权限的总和。授予者或是角色的创建者，或是拥有在这个角色上的ADMINOPTION。若指定了WITHADMINOPTION子句，则获得某种权限的角色或用户还可以把把这种权限再授予其它的角色。四、角色权限的收回四、角色权限的收回 REVOKE，ONFROM，用户可收回角色的权限，从而修改角色拥有的权限。REVOKE动作的执行者或是角色的创建者，或拥有在这个（些）角色上的ADMIN OPTION2024/7/1281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R1CREATEROLER1；2.然后使用GRANT语句，使角色R1拥有Student表的SELECT、UPDATE、INSERT权限GRANTSELECT，UPDATE，INSERTONTABLEStudentTOR1；2024/7/1282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GRANTR1TO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REVOKER1FROM王平；2024/7/1283数据库角色（续）例12角色的权限修改GRANTDELETEONTABLEStudentTOR1例13REVOKESELECTONTABLEStudentFROMR1；2024/7/12844.2数据库安全性控制4.2.1数据库安全性控制概述4.2.2用户标识与鉴别4.2.3存取控制4.2.4自主存取控制方法4.2.5授权与回收4.2.6数据库角色(简介)4.2.7强制存取控制方法4.2.8视图机制4.2.9审计4.2.10数据加密2024/7/12854.2.7强制存取控制方法什么是强制存取控制强制存取控制(MAC)是指系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密级分类的部门军事部门政府部门2024/7/1286强制存取控制方法（续）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2024/7/1287强制存取控制方法（续）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（TopSecret）机密（Secret）可信（Confidential）公开（Public）2024/7/1288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密级（ClassificationLevel）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2024/7/1289强制存取控制方法（续）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。2024/7/1290强制存取控制方法（续）修正规则：主体的许可证级别得到的利益2024/7/12118第4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4.3统计数据库安全性4.4小结2024/7/121194.4小结随着计算机网络的发展，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。2024/7/12120小结（续）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。CSEC/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2024/7/12121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2024/7/12122 下课了。休息一会儿。休息一会儿。2024/7/12123