数据库系统概论第四章数据库的安全性PPT课件.ppt

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1、5/19/2019,An Introduction to Database System,1,数据库系统概论 An Introduction to Database System 第四章 数据库安全性,5/19/2019,An Introduction to Database System,2,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 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,5/19/2019,An Introduction t

2、o Database System,3,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Database System,4,4.1 计算机安全性概述,4.1.1 计算机系统的三类安全性问题 4.1.2 安全标准简介,5/19/2019,An Introduction to Database System,5,4.1.1 计算机系统的三类安全性问题,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

3、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。,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,5/19/2019,An Introduction to Database System,6,4.1 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 安全标准简介,5/19/2019,An Introduction to Database System,7,4.1.2 安全标准简介,TCSEC标准 CC标准,5/19/2019,An Introduction to Database System,8,安全标准简介

4、(续),信息安全标准的发展历史,5/19/2019,An Introduction to Database System,9,安全标准简介(续),TCSEC/TDI标准的基本内容 TCSEC/TDI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,5/19/2019,An Introduction to Database System,10,TCSEC/TDI安全级别划分,TCSEC/TDI安全级别划分,5/19/2019,An Introduction to Database System,11,TCSEC/TDI安全级别划分(续),按系统可靠或可信程度逐渐增高 各安全级别之

5、间:偏序向下兼容,5/19/2019,An Introduction to Database System,12,TCSEC/TDI安全级别划分(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,5/19/2019,An Introduction to Database System,13,CC,CC 提出国际公认的表述信息技术安全性的结构 把信息产品的安全要求分为 安全功能要求 安全保证要求,CC文本组成 简介和一般模型 安全功能要求 安全保证要求,5/

6、19/2019,An Introduction to Database System,14,CC(续),CC评估保证级划分,5/19/2019,An Introduction to Database System,15,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Database System,16,4.2 数据库安全性控制概述,非法使用数据库的情况 编写合法程序绕过DBMS及其授权机制 直接或编写应用程

7、序执行非授权操作 通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数据,5/19/2019,An Introduction to Database System,17,数据库安全性控制概述(续),计算机系统中,安全措施是一级一级层层设置,计算机系统的安全模型,5/19/2019,An Introduction to Database System,18,数据库安全性控制概述(续),数据库安全性控制的常用方法 用户标识和鉴别 存取控制 视图 审计 密码存储,5/19/2019,An Introduction to Database System,19,4.2 数据库安全性控制,4.2.1 用户标识与鉴别

8、 4.2.2 存取控制 4.2.3 自主存取控制方法 4.2.4 授权与回收 4.2.5 数据库角色 4.2.6 强制存取控制方法,5/19/2019,An Introduction to Database System,20,4.2.1 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,5/19/2019,An Introduction to Database System,21,用户标识与鉴别(续),用户标识 口令 系统核对口令以鉴别用户身份 用户名和口令易被窃取 每个用户预先约定好一个计算过程或者函数,5/1

9、9/2019,An Introduction to Database System,22,4.2 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 自主存取控制方法 4.2.4 授权与回收 4.2.5 数据库角色 4.2.6 强制存取控制方法,5/19/2019,An Introduction to Database System,23,4.2.2 存取控制,存取控制机制组成 定义用户权限 合法权限检查,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,5/19/2019,An Introduction to Database System,24,存取控

10、制(续),自主存取控制(Discretionary Access Control ,简称DAC) C2级 灵活 强制存取控制(Mandatory Access Control,简称 MAC) B1级 严格,常用存取控制方法,5/19/2019,An Introduction to Database System,25,4.2 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 自主存取控制方法 4.2.4 授权与回收 4.2.5 数据库角色 4.2.6 强制存取控制方法,5/19/2019,An Introduction to Database System,26,

11、4.2.3 自主存取控制方法,通过 SQL 的 GRANT 语句和 REVOKE 语句实现,用户权限组成 数据对象 操作类型,定义用户存取权限:定义用户可以在哪些数据库对象上进行哪些类型的操作,定义存取权限称为授权,5/19/2019,An Introduction to Database System,27,自主存取控制方法(续),关系数据库系统中存取控制对象,5/19/2019,An Introduction to Database System,28,4.2 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 自主存取控制方法 4.2.4 授权与回收 4.2.

12、5 数据库角色 4.2.6 强制存取控制方法,5/19/2019,An Introduction to Database System,29,4.2.4 授权与回收,一、GRANT GRANT语句的一般格式: GRANT , . ON , . TO , . 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,5/19/2019,An Introduction to Database System,30,GRANT(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

13、用户),5/19/2019,An Introduction to Database System,31,WITH GRANT OPTION子句,WITH GRANT OPTION子句: 指定:可以再授予 没有指定:不能传播,不允许循环授权,5/19/2019,An Introduction to Database System,32,例题,例1 把查询Student表权限授给用户U1 GRANT SELECT ON TABLE Student TO U1;,例2 把对Student表和Course表的全部权限授予用户U2和U3 GRANT ALL PRIVILIGES ON TABLE Stu

14、dent, Course TO U2, U3;,5/19/2019,An Introduction to Database System,33,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 PUBLIC;,例4 把查询Student表和修改学生学号的权限授给用户U4 GRANT UPDATE(Sno), SELECT ON TABLE Student TO U4; 对属性列的授权时必须明确指出相应属性列名,5/19/2019,An Introduction to Database System,34,例题(续),例5 把对表SC的I

15、NSERT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 OPTION;,5/19/2019,An Introduction to Database System,35,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6 GRANT INSERT ON TABLE SC TO U6 WITH GRANT OPTION;,同样,U6还可以将此权限授予U7: 例7 GRANT INSERT ON TABLE SC TO U7; 但U7不能再传播此权限。,5/19/2019,

16、An Introduction to Database System,36,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,5/19/2019,An Introduction to Database System,37,授权与回收(续),二、REVOKE,REVOKE语句的一般格式为: REVOKE , . ON , . FROM , . ;,授予的权限可以由DBA或其他授权者用REVOKE语句收回,5/19/2019,An Introduction to Database System,38,REVOKE(续),例8 把用户U4修改学生学号的权限收回 RE

17、VOKE UPDATE(Sno) ON TABLE Student FROM U4;,例9 收回所有用户对表SC的查询权限 REVOKE SELECT ON TABLE SC FROM PUBLIC;,5/19/2019,An Introduction to Database System,39,REVOKE(续),例10 把用户U5对SC表的INSERT权限收回 REVOKE INSERT ON TABLE SC FROM U5 CASCADE ;,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,5/19/2019,An Intr

18、oduction to Database System,40,REVOKE(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,5/19/2019,An Introduction to Database System,41,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,5/19/2019,An Introduction to Database System,42,授权与回收(续

19、),三、创建数据库模式的权限 DBA在创建用户时实现 CREATE USER语句格式: CREATE USER WITHDBA | RESOURCE | CONNECT,5/19/2019,An Introduction to Database System,43,授权与回收(续),权限与可执行的操作对照表,5/19/2019,An Introduction to Database System,44,4.2 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 自主存取控制方法 4.2.4 授权与回收 4.2.5 数据库角色 4.2.6 强制存取控制方法,5/19/

20、2019,An Introduction to Database System,45,4.2.5 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,5/19/2019,An Introduction to Database System,46,数据库角色,角色的创建 CREATE ROLE ,给角色授权 GRANT , ON 对象名 TO ,,5/19/2019,An Introduction to Database System,47,数据库角色,将一个角色授予其他的角色或用户 GRANT , TO , W

21、ITH ADMIN OPTION,角色权限的收回 REVOKE , ON FROM ,,5/19/2019,An Introduction to Database System,48,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。,1. 首先创建一个角色 R1 CREATE ROLE R1;,2. 然后使用GRANT语句,使角色R1拥有Student表的SELECT、UPDATE、INSERT权限 GRANT SELECT,UPDATE,INSERT ON TABLE Student TO R1;,5/19/2019,An Introduction to Database S

22、ystem,49,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 GRANT R1 TO 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 REVOKE R1 FROM 王平;,5/19/2019,An Introduction to Database System,50,数据库角色(续),例12 角色的权限修改 GRANT DELETE ON TABLE Student TO R1;,例13 REVOKE SELECT ON TABLE Student FROM R1;,5/19/2019,An Introduction to D

23、atabase System,51,4.2 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 自主存取控制方法 4.2.4 授权与回收 4.2.5 数据库角色 4.2.6 强制存取控制方法,5/19/2019,An Introduction to Database System,52,自主存取控制缺点,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,5/19/2019,An Introduction to Database System,53,4.2.6

24、 强制存取控制方法,强制存取控制(MAC) 保证更高程度的安全性 用户能不能直接感知或进行控制 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,5/19/2019,An Introduction to Database System,54,强制存取控制方法(续),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,5/19/2019,An Introduction to Database System,55,强制存取控制方法(续),敏感度标记(Label) 绝密(Top Secret) 机密(Secre

25、t) 可信(Confidential) 公开(Public) 主体的敏感度标记称为许可证级别(Clearance Level) 客体的敏感度标记称为密级(Classification Level),5/19/2019,An Introduction to Database System,56,强制存取控制方法(续),强制存取控制规则 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 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 修正规则 主体的许可证级别 客体的密级 主体能写客体,5/19/2019,An Introduction to Database S

26、ystem,57,强制存取控制方法(续),规则的共同点 禁止了拥有高许可证级别的主体更新低密级的数 据对象,5/19/2019,An Introduction to Database System,58,MAC与DAC,DAC与MAC共同构成DBMS的安全机制 实现MAC时要首先实现DAC 原因: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,5/19/2019,An Introduction to Database System,59,强制存取控制方法(续),DAC + MAC安全检查示意图 SQL语法分析 & 语义检查 DAC 检 查 安全检查 MAC 检 查 继 续,先进行DAC检

27、查,通过DAC检查的数据对象再由系统进行MAC检查,只有通过MAC检查的数据对象方可存取。,5/19/2019,An Introduction to Database System,60,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Database System,61,4.3 视图机制,把要保密的数据对无权存取这些数据的用户隐藏起来,对数据提供一定程度的安全保护 主要功能是提供数据独立性,无法完全满足要求

28、 间接实现了支持存取谓词的用户权限定义,5/19/2019,An Introduction to Database System,62,视图机制(续),例14建立计算机系学生的视图,把对该视图的SELECT权限授于王平,把该视图上的所有操作权限授于张明,先建立计算机系学生的视图CS_Student CREATE VIEW CS_Student AS SELECT * FROM Student WHERE Sdept=CS;,5/19/2019,An Introduction to Database System,63,视图机制(续),在视图上进一步定义存取权限 GRANT SELECT ON

29、VIEW CS_Student TO 王平 ;,GRANT ALL PRIVILIGES ON VIEW CS_Student TO 张明;,5/19/2019,An Introduction to Database System,64,4.2 数据库安全性控制,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Database System,65,4.4 审计,什么是审计 审计日志(Audit Log) 将用户对数据库的所有操作记

30、录在上面 DBA利用审计日志 找出非法存取数据的人、时间和内容 C2以上安全级别的DBMS必须具有,5/19/2019,An Introduction to Database System,66,审计(续),审计分为 用户级审计 针对自己创建的数据库表或视图进行审计 记录所有用户对这些表或视图的一切成功和(或)不成功的访问要求以及各种类型的SQL操作,系统级审计 DBA设置 监测成功或失败的登录要求 监测GRANT和REVOKE操作以及其他数据库级权限下的操作,5/19/2019,An Introduction to Database System,67,审计(续),AUDIT语句:设置审计功

31、能 NOAUDIT语句:取消审计功能,5/19/2019,An Introduction to Database System,68,审计(续),例15对修改SC表结构或修改SC表数据的操作进行审计 AUDIT ALTER,UPDATE ON SC;,例16取消对SC表的一切审计 NOAUDIT ALTER,UPDATE ON SC;,5/19/2019,An Introduction to Database System,69,4.2 数据库安全性控制,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性

32、 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Database System,70,4.5 数据加密,数据加密 防止数据库中数据在存储和传输中失密的有效手段 加密的基本思想 加密方法 替换方法 置换方法 混合方法 DBMS中的数据加密,5/19/2019,An Introduction to Database System,71,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Da

33、tabase System,72,4.6 统计数据库安全性,统计数据库 允许用户查询聚集类型的信息(如合计、平均值等) 不允许查询单个记录信息,统计数据库中特殊的安全性问题 隐蔽的信息通道 能从合法的查询中推导出不合法的信息,5/19/2019,An Introduction to Database System,73,统计数据库安全性(续),规则1:任何查询至少要涉及N(N足够大)个以上的记录 规则2:任意两个查询的相交数据项不能超过M个 规则3:任一用户的查询次数不能超过1+(N-2)/M,5/19/2019,An Introduction to Database System,74,统计

34、数据库安全性(续),数据库安全机制的设计目标: 试图破坏安全的人所花费的代价 得到的利益,5/19/2019,An Introduction to Database System,75,第四章 数据库安全性,4.1 计算机安全性概述 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计(Audit) 4.5 数据加密 4.6 统计数据库安全性 4.7 小结,5/19/2019,An Introduction to Database System,76,4.7 小结,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 TCSEC和CC,5/19/2019,An Introduction to Database System,77,小结(续),实现数据库系统安全性的技术和方法 存取控制技术 视图技术 审计技术 自主存取控制功能 通过SQL 的GRANT语句和REVOKE语句实现 角色 使用角色来管理数据库权限可以简化授权过程 CREATE ROLE语句创建角色 GRANT 语句给角色授权,5/19/2019,An Introduction to Database System,78,下课了。,休息一会儿。,认 真,

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