淺談數據庫系統的數據安全

摘要本文就如何有效地保證數據庫系統的安全，對數據庫系統的安全機制展開討論。

關鍵詞數據庫系統安全機制加密

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A

數據庫的應用已深入到社會的各個領域，數據庫系統也承載著各類信息，其安全性就不言而喻了，關系到用戶的榮辱成敗。有關篡改數據、竊取數據等安全問題，越來越引起人們的高度重視，也成為重要的研究課題之一。本文就如何有效地保證數據庫系統的安全，對數據庫系統的安全機制展開討論。

1 數據庫安全概述

1.1 概念

數據庫的安全指數據庫中的數據不允許未經授權就被訪問或修改，防止造成嚴重的數據丟失。有價值的數據資源都存放在數據庫中，數據庫是網絡系統的核心部分。

1.2 數據庫安全系統特性

(1)數據獨立性。數據庫系統的數據獨立性可分為物理獨立性和邏輯獨立性，數據應獨立于應用程序之外。(2)數據安全性。(3)數據的完整性。數據完整性包括數據的正確性、有效性和一致性。(4)并發控制。當一個用戶正在修改數據時，另一個或幾個用戶也要讀取該數據，但此時新的數據還在修改中，沒有存入到數據庫里，所以其他用戶讀出的數據就是錯誤的。因此就要采用并發操作來避免這種錯誤的發生，以確保數據的正確性和完整性。(5)故障恢復。當數據庫系統運行時，會出現物理或邏輯上的錯誤，系統應能盡快排除故障，恢復系統的正常運行。

2 數據庫安全的威脅

對數據庫安全構成的威脅主要以下幾種情況:非法篡改數據。指未經授權非法修改數據庫中的數據，使原有數據失去真實性;數據丟失。指數據庫中的數據真正丟失了，無法恢復。如:數據庫部分或全部被刪除或移走;利用黑客技術竊取機密數據。指對機密數據采用復制等手段取走，如:商業間諜、竊取國家機密的間諜等人采取的非法手段;數據庫的故障。指從保護安全的角度出發，數據庫系統中會發生事務內部的故障、系統故障、介質故障和計算機病毒與黑客等故障類型。

3 數據庫系統的安全機制

數據庫系統安全機制指實現數據庫的各種安全策略的功能的有效集合，以此實現保護數據庫系統安全的目標。目前，對用戶的標識與鑒別、存取控制、數據庫加密及備份與恢復等技術研究取得不少進展。

3.1 用戶標識與鑒別機制

標識機制必須保證標識的惟一性，惟一標識進入系統的每個用戶的身份。鑒別指系統檢驗用戶的身份證明，看身份是否具有合法性。標識和鑒別機制保證只有合法用戶才能存取系統中的資源。由于數據庫用戶安全等級不同，所以分配給他們的權限也不一樣，數據庫系統必須建立嚴格的用戶認證機制。隨著標識與鑒別技術的發展，有關實體認證的新技術在數據庫系統安全中得到新的應用。目前，常用的方法有數字證書認證、智能卡認證和個人特征識別等技術。

3.2 訪問控制機制

訪問控制機制確保用戶對數據庫只允許經過授權的相關操作。

傳統的訪問控制機制有兩種，即自主存取控制和強制存取控制。自主存取控制訪問控制基于訪問者和對象的身份;強制存取控制對于不同類型的信息采取不同層次的安全策略，對不同類型的數據來進行訪問授權。與自主存取控制相比，強制存取控制機制比較嚴格。

3.3 對數據庫中的數據加密

數據庫的數據安全既包括在傳輸過程中采用加密保護措施和控制非法訪問，還包括對敏感數據的加密保護措施。利用操作系統的漏洞竊取數據庫文件，或者篡改數據庫文件內容，是黑客常用的技術手段。另外，數據庫管理員不受制約任意訪問所有類型的數據，超出職責范圍，造成數據外泄的安全隱患。用戶可以用自己的密鑰加密，而數據庫管理員無權訪問，也無法進行正常解密，從而實現保護用戶的個人信息。

數據加密的核心是加密算法，一個好的加密算法可以很好地產生加密效果。竊密者很難通過對密文分析獲得解密，從而達到保護數據的目的。常用的加密算法有對稱密鑰算法和非對稱密鑰算法。對稱密鑰算法的特點:解密密鑰和加密密鑰相同，或解密密鑰由加密密鑰推出。非對稱密鑰算法特點:解密密鑰不同于加密密鑰;加密密鑰公開，解密密鑰是用戶的私有密鑰。公開密鑰算法有RSA等常用算法，目前還沒有公認的專門針對數據庫加密的加密算法，一般根據數據庫特點選擇現有的加密算法對數據庫加密。但是，對數據庫加密也有一定的局限性:加密技術一定程度保證了數據的安全，但也給數據庫系統的可用性帶來了影響。如:系統運行效率受到一定程度的影響;難實現對數據完整性約束的定義;SQL函數受到應用制約;密文容易引起攻擊者的關注和破壞，造成新的不安全因素?？傊瑪祿旒用茏鳛榘踩Ｗo數據的有力手段，將得到越來越多的重視。但是也會面臨很多的實際挑戰。

3.4 數據庫的數據備份

數據庫備份的常用方法有冷備份、熱備份和邏輯備份三種。

冷備份指關閉數據庫系統，在系統無人使用的時候進行備份。這種方法在保持數據的完整性方面是最好的一種。

熱備份指數據庫正在運行時所進行的備份。數據庫在熱備份時要依賴系統的日志文件，日志文件需要將進行數據更新的指令“堆起來”，并不進行真正的物理更新，數據庫被完整地備份下來。備份結束后，系統再按照被日志文件“堆起來”的指令對數據庫進行真正的物理更新。所以，被備份的數據保持了數據一致性狀態。

邏輯備份指使用軟件技術從數據庫中讀取數據，將結果寫入一個輸出文件中。該輸出文件只是表中所有數據的映像而已，所以邏輯備份文件只能用來對數據庫進行邏輯恢復，而不能進行物理恢復。邏輯備份一般用于增量備份，即備份那些在上次備份以后修改的增加數據。

3.5 數據庫的數據恢復

數據恢復指系統發生故障，磁盤損壞或數據庫崩潰時，利用一定的技術手段，如通過轉儲或卸載的備份重新安裝和恢復數據庫中數據，把數據庫恢復到原來狀態的技術?；驹硎抢谩叭哂唷边M行數據庫恢復?；謴图夹g一般可分為:單純以備份為基礎的恢復技術;以備份和運行日志為基礎，把數據庫中的數據周期性地復制或轉儲到外存儲器中，需要時加以恢復的技術。

數據庫恢復技術一般有四種策略:基于備份數據的恢復;基于運行日志文件的恢復;易地更新恢復技術;基于鏡像數據庫的數據恢復。

3.5.1 基于備份數據的恢復

基于備份數據的恢復指周期性地備份數據庫中的數據。當數據庫失效時，取最近一次的數據庫備份來恢復數據庫，把備份數據拷貝到原位置上。數據庫只能恢復到最近一次備份的狀態，最近備份到故障產生時的所有數據更新將丟失。數據備份的周期越長，丟失的更新數據越多。

3.5.2 基于運行日志文件的恢復

運行日志文件記錄對數據庫的每一次更新。當系統突然失效，導致事務中斷時，可重新裝入數據庫的副本，恢復到上一次備份時的數據庫狀態。然后系統自動掃描日志文件，將故障發生前所有提交的事務放到重做隊列，將未提交的事務放到撤銷隊列執行，這樣就把數據庫恢復到故障發生前某一時刻的數據一致性狀態。當數據庫遇到硬盤故障、病毒破壞等問題時，重裝轉儲后備數據庫副本，然后運行日志文件，恢復數據，重建數據庫。

3.5.3 易地更新恢復技術

更新數據時，舊頁保留不變，將新內容寫入新的頁。同時，頁表指針從舊頁指向新頁，更新頁表的指針。舊頁實際上起到前像的作用。由于存儲介質可能發生故障，后像還是必須的。

3.5.4 基于鏡像數據庫的數據恢復

鏡像數據庫指在另一個磁盤上復制數據庫作為實時副本。當主數據庫更新時，數據庫管理系統自動地把更新數據復制到鏡像數據中，始終保持鏡像數據與主數據的一致性。當主數據發生故障時，由鏡像磁盤代替，提供數據庫的數據支持，同時自動利用鏡像磁盤數據進行數據庫恢復。鏡像策略可以大大提高數據庫的可靠性，但通過復制數據，頻繁的復制會降低計算機系統的運行效率。為了兩者兼顧，可選擇性地鏡像關鍵數據。

總之，數據庫系統的安全關系到用戶的切身利益。我們必須高度重視數據庫的安全，學習相關技術，做好數據庫安全機制工作。