An Introduction to Database System
中国人民大学信息学院数据库系统概论
An Introduction to Database System
第四章 数据库安全性
An Introduction to Database System
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,银行储蓄数据数据库安全性
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
4.1.2 安全标准简介
TCSEC标准
CC标准
An Introduction to Database System
安全标准简介（续）
信息安全标准的发展历史
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
TCSEC/TDI安全级别划分
TCSEC/TDI安全级别划分安 全 级 别 定 义
A1 验证设计 （ Verified Design）
B3 安全域 （ Security Domains）
B2 结构化保护 （ Structural Protection）
B1 标记安全保护 （ Labeled Security Protection）
C2 受控的存取保护 （ Controlled Access Protection）
C1 自主安全保护 （ Discretionary Security Protection）
D 最小保护 （ Minimal Protection）
An Introduction to Database System
TCSEC/TDI安全级别划分（续）
按系统可靠或可信程度逐渐增高
各安全级别之间：偏序向下兼容
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
CC（续）
CC文本组成
简介和一般模型
安全功能要求
安全保证要求
An Introduction to Database System
CC（续）
CC评估保证级划分评估保证级定 义 TCSEC安全级别（近似相当）
EAL1 功能测试（ functionally tested）
EAL2 结构测试（ structurally tested） C1
EAL3 系统地测试和检查（ methodically tested and checked） C2
EAL4 系统地设计、测试和复查（ methodically designed，
tested,and reviewed）
B1
EAL5 半形式化设计和测试（ semiformally designed and
tested）
B2
EAL6 半形式化验证的设计和测试（ semiformally verified
design and
B3
tested）
EAL7 形式化验证的设计和测试（ formally verified design
and tested）
A1
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
存取控制（续）
常用存取控制方法
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
自主存取控制方法（续）
关系数据库系统中存取控制对象对象类型 对象 操 作 类 型数据库 模式 CREATE SCHEMA
基本表 CREATE TABLE,ALTER TABLE
模式 视图 CREATE VIEW
索引 CREATE INDEX
数据 基本表和视图 SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE,REFERENCES，
ALL PRIVILEGES
数据 属性列 SELECT,INSERT,UPDATE,REFERENCES
ALL PRIVILEGES
关系数据库系统中的存取权限
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
4.2.4 授权与回收一,GRANT
GRANT语句的一般格式：
GRANT <权限 >[,<权限 >]...
[ON <对象类型 > <对象名 >]
TO <用户 >[,<用户 >]...
[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
An Introduction to Database System
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（全体用户）
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
例题
[例 1] 把查询 Student表权限授给用户 U1
GRANT SELECT
ON TABLE Student
TO U1;
An Introduction to Database System
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 PRIVILIGES
ON TABLE Student,Course
TO U2,U3;
An Introduction to Database System
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;
An Introduction to Database System
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 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
An Introduction to Database System
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 OPTION;
An Introduction to Database System
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 。
An Introduction to Database System
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
DBA U1 关系 Student SELECT 不能
DBA U2 关系 Student ALL 不能
DBA U2 关系 Course ALL 不能
DBA U3 关系 Student ALL 不能
DBA U3 关系 Course ALL 不能
DBA PUBLIC 关系 SC SELECT 不能
DBA U4 关系 Student SELECT 不能
DBA U4 属性列 Student.Sno UPDATE 不能
DBA U5 关系 SC INSERT 能
U5 U6 关系 SC INSERT 能
U6 U7 关系 SC INSERT 不能
An Introduction to Database System
授权与回收（续）
二,REVOKE
授予的权限可以由 DBA或其他授权者用 REVOKE
语句收回
REVOKE语句的一般格式为：
REVOKE <权限 >[,<权限 >]...
[ON <对象类型 > <对象名 >]
FROM <用户 >[,<用户 >]...;
An Introduction to Database System
REVOKE（续）
[例 8] 把用户 U4修改学生学号的权限收回
REVOKE UPDATE(Sno)
ON TABLE Student
FROM U4;
An Introduction to Database System
REVOKE（续）
[例 9] 收回所有用户对表 SC的查询权限
REVOKE SELECT
ON TABLE SC
FROM PUBLIC;
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
DBA U1 关系 Student SELECT 不能
DBA U2 关系 Student ALL 不能
DBA U2 关系 Course ALL 不能
DBA U3 关系 Student ALL 不能
DBA U3 关系 Course ALL 不能
DBA U4 关系 Student SELECT 不能
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
授权与回收（续）
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 <username>
［ WITH］［ DBA | RESOURCE | CONNECT］
An Introduction to Database System
授权与回收（续）
拥有的权限 可否执行的操作
CREATE USER CREATE SCHEMA CREATE 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 不可以 不可以
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
数据库角色
一、角色的创建
CREATE ROLE <角色名 >
二、给角色授权
GRANT <权限 >［,<权限 >］ …
ON <对象类型 >对象名
TO <角色 >［,<角色 >］ …
An Introduction to Database System
数据库角色
三、将一个角色授予其他的角色或用户
GRANT <角色 1>［,<角色 2>］ …
TO <角色 3>［,<用户 1>］ …
［ WITH ADMIN OPTION］
四、角色权限的收回
REVOKE <权限 >［,<权限 >］ …
ON <对象类型 > <对象名 >
FROM <角色 >［,<角色 >］ …
An Introduction to Database System
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 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；
An Introduction to Database System
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；
An Introduction to Database System
数据库角色（续）
[例 12] 角色的权限修改
GRANT DELETE
ON TABLE Student
TO R1
An Introduction to Database System
数据库角色（续）
[例 13]
REVOKE SELECT
ON TABLE Student
FROM R1；
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
4.2.6 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
强制存取控制方法（续）
敏感度标记（ Label）
绝密（ Top Secret）
机密（ Secret）
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）
An Introduction to Database System
强制存取控制方法（续）
强制存取控制规则
(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
修正规则
主体的许可证级别 <=客体的密级? 主体能写客体
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
间接实现了支持存取谓词的用户权限定义
An Introduction to Database System
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'；
An Introduction to Database System
视图机制（续）
在视图上进一步定义存取权限
GRANT SELECT
ON CS_Student
TO 王平 ；
GRANT ALL PRIVILIGES
ON CS_Student
TO 张明；
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
审计（续）
AUDIT语句：设置审计功能
NOAUDIT语句：取消审计功能
An Introduction to Database System
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；
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
下课了。。。
休息一会儿。。。
中国人民大学信息学院数据库系统概论
An Introduction to Database System
第四章 数据库安全性
An Introduction to Database System
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,银行储蓄数据数据库安全性
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
4.1.2 安全标准简介
TCSEC标准
CC标准
An Introduction to Database System
安全标准简介（续）
信息安全标准的发展历史
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
TCSEC/TDI安全级别划分
TCSEC/TDI安全级别划分安 全 级 别 定 义
A1 验证设计 （ Verified Design）
B3 安全域 （ Security Domains）
B2 结构化保护 （ Structural Protection）
B1 标记安全保护 （ Labeled Security Protection）
C2 受控的存取保护 （ Controlled Access Protection）
C1 自主安全保护 （ Discretionary Security Protection）
D 最小保护 （ Minimal Protection）
An Introduction to Database System
TCSEC/TDI安全级别划分（续）
按系统可靠或可信程度逐渐增高
各安全级别之间：偏序向下兼容
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
CC（续）
CC文本组成
简介和一般模型
安全功能要求
安全保证要求
An Introduction to Database System
CC（续）
CC评估保证级划分评估保证级定 义 TCSEC安全级别（近似相当）
EAL1 功能测试（ functionally tested）
EAL2 结构测试（ structurally tested） C1
EAL3 系统地测试和检查（ methodically tested and checked） C2
EAL4 系统地设计、测试和复查（ methodically designed，
tested,and reviewed）
B1
EAL5 半形式化设计和测试（ semiformally designed and
tested）
B2
EAL6 半形式化验证的设计和测试（ semiformally verified
design and
B3
tested）
EAL7 形式化验证的设计和测试（ formally verified design
and tested）
A1
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
存取控制（续）
常用存取控制方法
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
自主存取控制方法（续）
关系数据库系统中存取控制对象对象类型 对象 操 作 类 型数据库 模式 CREATE SCHEMA
基本表 CREATE TABLE,ALTER TABLE
模式 视图 CREATE VIEW
索引 CREATE INDEX
数据 基本表和视图 SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE,REFERENCES，
ALL PRIVILEGES
数据 属性列 SELECT,INSERT,UPDATE,REFERENCES
ALL PRIVILEGES
关系数据库系统中的存取权限
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
4.2.4 授权与回收一,GRANT
GRANT语句的一般格式：
GRANT <权限 >[,<权限 >]...
[ON <对象类型 > <对象名 >]
TO <用户 >[,<用户 >]...
[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
An Introduction to Database System
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（全体用户）
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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
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例题
[例 1] 把查询 Student表权限授给用户 U1
GRANT SELECT
ON TABLE Student
TO U1;
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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 PRIVILIGES
ON TABLE Student,Course
TO U2,U3;
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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;
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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 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
An Introduction to Database System
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 OPTION;
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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 。
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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
DBA U1 关系 Student SELECT 不能
DBA U2 关系 Student ALL 不能
DBA U2 关系 Course ALL 不能
DBA U3 关系 Student ALL 不能
DBA U3 关系 Course ALL 不能
DBA PUBLIC 关系 SC SELECT 不能
DBA U4 关系 Student SELECT 不能
DBA U4 属性列 Student.Sno UPDATE 不能
DBA U5 关系 SC INSERT 能
U5 U6 关系 SC INSERT 能
U6 U7 关系 SC INSERT 不能
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授权与回收（续）
二,REVOKE
授予的权限可以由 DBA或其他授权者用 REVOKE
语句收回
REVOKE语句的一般格式为：
REVOKE <权限 >[,<权限 >]...
[ON <对象类型 > <对象名 >]
FROM <用户 >[,<用户 >]...;
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REVOKE（续）
[例 8] 把用户 U4修改学生学号的权限收回
REVOKE UPDATE(Sno)
ON TABLE Student
FROM U4;
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REVOKE（续）
[例 9] 收回所有用户对表 SC的查询权限
REVOKE SELECT
ON TABLE SC
FROM PUBLIC;
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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
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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
DBA U1 关系 Student SELECT 不能
DBA U2 关系 Student ALL 不能
DBA U2 关系 Course ALL 不能
DBA U3 关系 Student ALL 不能
DBA U3 关系 Course ALL 不能
DBA U4 关系 Student SELECT 不能
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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
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授权与回收（续）
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 <username>
［ WITH］［ DBA | RESOURCE | CONNECT］
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授权与回收（续）
拥有的权限 可否执行的操作
CREATE USER CREATE SCHEMA CREATE 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 不可以 不可以
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
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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
An Introduction to Database System
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
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数据库角色
一、角色的创建
CREATE ROLE <角色名 >
二、给角色授权
GRANT <权限 >［,<权限 >］ …
ON <对象类型 >对象名
TO <角色 >［,<角色 >］ …
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数据库角色
三、将一个角色授予其他的角色或用户
GRANT <角色 1>［,<角色 2>］ …
TO <角色 3>［,<用户 1>］ …
［ WITH ADMIN OPTION］
四、角色权限的收回
REVOKE <权限 >［,<权限 >］ …
ON <对象类型 > <对象名 >
FROM <角色 >［,<角色 >］ …
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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 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；
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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；
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数据库角色（续）
[例 12] 角色的权限修改
GRANT DELETE
ON TABLE Student
TO R1
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数据库角色（续）
[例 13]
REVOKE SELECT
ON TABLE Student
FROM R1；
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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
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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
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4.2.6 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
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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
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强制存取控制方法（续）
敏感度标记（ Label）
绝密（ Top Secret）
机密（ Secret）
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）
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强制存取控制方法（续）
强制存取控制规则
(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
修正规则
主体的许可证级别 <=客体的密级? 主体能写客体
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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
An Introduction to Database System
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
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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。
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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
An Introduction to Database System
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
间接实现了支持存取谓词的用户权限定义
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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'；
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视图机制（续）
在视图上进一步定义存取权限
GRANT SELECT
ON CS_Student
TO 王平 ；
GRANT ALL PRIVILIGES
ON CS_Student
TO 张明；
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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
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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
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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
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审计（续）
AUDIT语句：设置审计功能
NOAUDIT语句：取消审计功能
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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；
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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
An Introduction to Database System
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
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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
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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
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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
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统计数据库安全性（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
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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
An Introduction to Database System
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
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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
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下课了。。。
休息一会儿。。。
