數(shù)據(jù)加密技術論文(2)
數(shù)據(jù)加密技術論文
數(shù)據(jù)加密技術論文篇二
數(shù)據(jù)庫加密技術研究
摘要：文章結合筆者多年工作的實踐經驗，就數(shù)據(jù)庫加密層次的選擇、加密算法的選擇以及數(shù)據(jù)庫加密與外部系統(tǒng)之間的關系進行了分析與闡述。
關鍵詞：數(shù)據(jù)庫加密;加密算法;加密粒度
隨著計算機在社會各個領域的廣泛應用，人們對信息系統(tǒng)的依賴程度越來越高，數(shù)據(jù)庫在計算機和軟件開發(fā)領域的作用是至關重要。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負擔著客戶端對數(shù)據(jù)信息的訪問控制和存儲管理的任務，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)(包括一些機密數(shù)據(jù))一般以明文的形式保存。關鍵數(shù)據(jù)以明文的形式在數(shù)據(jù)庫中存儲使數(shù)據(jù)庫的安全性降低，通過對數(shù)據(jù)庫中關鍵字段的加密可以提高其安全性。
一、加密層次的選擇
可以考慮在3個不同層次實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的加密，這3個層次分別是OS、DBMS內核層和DBMS外層。
第一，從操作系統(tǒng)的角度來看OS層位于DBMS層之下，所以無法辨認數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)關系，也就無法合理地產生、管理和使用密鑰。因此，在OS層對數(shù)據(jù)庫文件進行加密，對于大型數(shù)據(jù)庫來說，目前還難以實現(xiàn)。
第二，DBMS內核層加密是指數(shù)據(jù)在物理存取之前完成加解密工作。這種方式的優(yōu)點是加密功能強，并且加密功能幾乎不會影響DBMS的功能;缺點是在服務器端進行加解密運算，加重了數(shù)據(jù)庫服務器的負載，并且因為加解密是在DBMS內核中完成，就勢必需要數(shù)據(jù)庫供應商對其進行技術支持，這一點不容易實現(xiàn)。
第三，DBMS外層實現(xiàn)加密的優(yōu)點是可擴充性強，數(shù)據(jù)庫的加解密系統(tǒng)可以做成一個獨立于DBMS的平臺，不需要數(shù)據(jù)庫供應商進行技術支持，并且可以將加密密文直接在網上傳輸;缺點是數(shù)據(jù)庫的功能和查詢效率會受一些限制。
根據(jù)以上理論得出，應用程序的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫加密接口轉換成相應的密文保存在數(shù)據(jù)源中;當應用程序需要調用數(shù)據(jù)源時，通過數(shù)據(jù)解密模塊將相應的密文轉換成原本的數(shù)據(jù)。這樣，即使其他非法用戶竊取數(shù)據(jù)庫文件他們也只能得到密文無法得到有意義的明文，從而提高數(shù)據(jù)庫的安全性。
數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)分成兩個功能獨立的主要部件：一個是加密字典管理程序，另一個是數(shù)據(jù)庫加解密引擎。按以上方式實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)具有很多優(yōu)點：首先，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的最終用戶是完全透明的，管理員可以根據(jù)需要進行明文和密文的轉換工作;其次，加密系統(tǒng)完全獨立于數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，無須改動數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密功能;再次，加解密處理在客戶端進行，不會影響數(shù)據(jù)庫服務器的效率。
二、加密算法
數(shù)據(jù)庫加密技術的安全很大程度上取決于加密算法的強度，加密算法直接影響到數(shù)據(jù)庫加密的安全和性能。因此，加密算法的選擇在數(shù)據(jù)庫加密方案中也顯得舉足輕重。選擇算法主要指標是安全和便于使用。
安全的算法是可靠的算法。一個算法要可靠應該至少滿足這樣一些條件：首先，核心加密必須公認可靠，如DES和RSA算法，他們經過二十多年的考驗、鑒定，數(shù)人攻擊而無人承認攻破;加密算法復雜度，主要是解密算法的復雜性要強，事實證明，僅靠對算法保密是不安全的，因為軟件加密可以通過反匯編可執(zhí)行程序來發(fā)現(xiàn);另外加密算法必須支持足夠長的密鑰，加密算法的實現(xiàn)必須可靠，這樣才能具有較強的抗分析破譯能力。
三、數(shù)據(jù)庫加密與操作系統(tǒng)的關系
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是建立在操作系統(tǒng)的平臺上，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的安全離不開操作系統(tǒng)的安全，沒有操作系統(tǒng)的安全，就不能真正解決數(shù)據(jù)庫的安全。作為加強數(shù)據(jù)庫安全技術之一，數(shù)據(jù)庫加密，必須依賴操作系統(tǒng)自身的安全。如數(shù)據(jù)以加密形式存儲于數(shù)據(jù)庫中，一旦訪問這些加密數(shù)據(jù)，往往需要把它們調入內存并解密。這時，如果內存的安全得不到保障，那么這些數(shù)據(jù)就可能被攻擊者竊取，即使再好的加密方法也是無效的。而內存的安全問題通常由操作系統(tǒng)解決。典型的，操作系統(tǒng)提供的安全機制有：
第一，訪問控制機制。操作系統(tǒng)提供了訪問控制機制，用來標識、鑒別、審核用戶，只有通過認證的用戶才能根據(jù)授權訪問特定的數(shù)據(jù)。但是，操作系統(tǒng)中的對象一般是文件系統(tǒng)，粒度較粗。而數(shù)據(jù)庫需要處理更為精細粒度的數(shù)據(jù)，如記錄、字段值，所以，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也提供了訪問控制機制，以便更好控制數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的訪問。數(shù)據(jù)庫加密和數(shù)據(jù)庫訪問控制室兩種不同的安全措施，二者不可互相替換。
數(shù)據(jù)庫加密以犧牲性能為代價，并且不能提供靈活的訪問控制。因此，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)加密后，一方面應該對特權用戶(DBA，SA)的訪問進行限制，使只有經過授權的用戶才能訪問密文數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)增加進一步的保護;另一方面也不能單純?yōu)榱税踩远ㄟ^分配密鑰控制數(shù)據(jù)庫的訪問，因為這樣極大地犧牲了系統(tǒng)性能，破壞了安全性和可用性的平衡，并且失去了靈活的控制策略。
加密技術和訪問控制技術是兩種不同的安全措施，可以這么說，如果訪問控制是保護數(shù)據(jù)庫的第一道防線，那么加密技術就是進一步保護數(shù)據(jù)庫的第二道防線，有了加密技術的保護，數(shù)據(jù)庫更加安全。二者的結合，可以對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行深度的保護。
第二，內存保護。在多道程序運行的系統(tǒng)中，需要對緩沖區(qū)中的各用戶(私人)空間采取隔離措施，使之不要互相干擾。用戶進程一旦退出，應當及時清空用戶數(shù)據(jù)。
第三，提供最小特權管理。操作系統(tǒng)提供了最小特權管理，不給用戶超過執(zhí)行任務所需要特權以外的特權，使特權用戶(如系統(tǒng)管理員)只具有完成其任務所需要的特權，盡量減少誤操作、惡意操作、特權用戶口令丟失所引起的損失。
第四，監(jiān)控機制。提供審計、隱蔽通道分析、病毒防護等措施。當然，僅僅依靠目前操作系統(tǒng)的安全措施，還不能夠完全保證數(shù)據(jù)庫的安全。對于數(shù)據(jù)庫，操作系統(tǒng)的安全措施是防御攻擊者攻擊數(shù)據(jù)庫的一道基本屏障，而加密措施則是加固數(shù)據(jù)庫安全的又一道防線，兩者結合起來，能夠更加有效地增強數(shù)據(jù)庫的安全。
總之，數(shù)據(jù)庫加密技術是提高數(shù)據(jù)庫安全的一個重要手段，但加密數(shù)據(jù)并提高安全性的同時也帶來了其他問題，頻繁的加密和解密使得數(shù)據(jù)庫的性能降低用戶體驗降低，故此還需進一步做研究，進一步提高數(shù)據(jù)庫加密技術的各項性能。
(作者單位：浙江省氣象信息網絡中心)
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