An Introduction to Database System
中国人民大学信息学院计算机系数据库系统概论
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
An Introduction to Database System
第九章 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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 。
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.1 计算机安全性概论
9.1.1 计算机系统的三类安全性问题
9.1.2 可信计算机系统评测标准
An Introduction to Database System
9.1 计算机安全性概论
9.1.1 计算机系统的三类安全性问题
9.1.2 可信计算机系统评测标准
An Introduction to Database System
9.1.1 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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
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
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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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.1 计算机安全性概论
9.1.1 计算机系统的三类安全性问题
9.1.2 可信计算机系统评测标准
An Introduction to Database System
9.1.2 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 )
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
1985年美国国防部（ DoD）正式颁布,DoD可信计算机系统评估标准,（简称 TCSEC或 DoD85）
TCSEC又称桔皮书
TCSEC标准的目的
提供一种标准，使 用户 可以对其计算机系统内敏感信息安全操作的 可信程度 做 评估 。
给计算机行业的 制造商 提供 一种可循的 指导规则,
使其产品能够更好地满足敏感应用的安全需求。
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
1991年 4月美国 NCSC（国家计算机安全中心）
颁布了,可信计算机系统评估标准关于可信数据库系统的解释,（ Trusted Database
Interpretation 简称 TDI）
TDI又称紫皮书。它将 TCSEC扩展到数据库管理系统。
TDI中定义了数据库管理系统的设计与实现中需满足和用以进行安全性级别评估的标准。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
R1 安全策略（ Security Policy）
R1.1 自主存取控制 （ Discretionary Access
Control，简记为
DAC）
R1.2 客体重用（ Object Reuse）
R1.3 标记（ Labels）
R1.4 强制存取控制（ Mandatory Access
Control，简记为
MAC）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
R2 责任（ Accountability）
R2.1 标识与鉴别（ Identification &
Authentication）
R2.2 审计（ Audit）
R3 保证（ Assurance）
R3.1 操作保证（ Operational Assurance）
R3.2 生命周期保证（ Life Cycle Assurance）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
R4 文档（ Documentation）
R4.1 安全特性用户指南（ Security Features
User's Guide）
R4.2 可信设施手册（ Trusted Facility
Manual）
R4.3 测试文档（ Test Documentation）
R4.4 设计文档（ Design Documentation）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
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
可信计算机系统评测标准（续）
四组 (division)七个等级
D
C（ 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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
典型例子
操作系统
Microsoft的 Windows NT 3.5，
数字设备公司的 Open VMS VAX 6.0和 6.1
数据库
Oracle公司的 Oracle 7
Sybase公司的 SQL Server 11.0.6
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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 SEVMS VAX Version 6.0
惠普公司的 HP-UX BLS release 9.0.9+
数据库
Oracle公司的 Trusted Oracle 7
Sybase公司的 Secure SQL Server version 11.0.6
Informix公司的 Incorporated INFORMIX-
OnLine / Secure 5.0
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
典型例子
操作系统
只有 Trusted Information Systems公司的
Trusted XENIX一种产品
标准的网络产品
只有 Cryptek Secure Communications公司的 LLC
VSLAN一种产品
数据库
没有符合 B2标准的产品
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
表示该级不提供对该指标的支持；
表示该级新增的对该指标的支持；
表示该级对该指标的支持与相邻低一级的等级一样；
表示该级对该指标的支持较下一级有所增加或改动 。
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第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.1 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；
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
计算机系统中的安全模型应用 DBMS OS DB
低高安全性控制层次方法,用户标识和鉴定存取控制审计视图操作系统安全保护 密码存储
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
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.2 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
An Introduction to Database System
9.2.2 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.3 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
An Introduction to Database System
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。
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
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.4 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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/REVOKE
An Introduction to Database System
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 Student SELECT
张明霞 关系 Student UPDATE
张明霞 关系 Course ALL
张明霞 SC,Grade UPDATE
张明霞 SC,Sno SELECT
张明霞 SC,Cno SELECT
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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,。
An Introduction to Database System
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 Student SELECT Sdept=?CS?
张明霞 关系 Student UPDATE Sname=?张明霞?
张明霞 关系 Course ALL 空
An Introduction to Database System
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
DBMS
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.5 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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（ Top Secret）
机密（ Secret）
可信（ Confidential）
公开（ Public）
An Introduction to Database System
强制存取控制方法（续）
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）
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
强制存取控制方法（续）
修正规则：
主体的许可证级别 <=客体的密级主体能写客体
用户可为写入的数据对象赋予高于自己的许可证级别的密级
一旦数据被写入，该用户自己也不能再读该数据对象了。
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
强制存取控制方法（续）
强制存取控制的特点
MAC是对数据本身进行密级标记
无论数据如何复制，标记与数据是一个不可分的整体
只有符合密级标记要求的用户才可以操纵数据
从而提供了更高级别的安全性
An Introduction to Database System
MAC与 DAC
DAC与 MAC共同构成 DBMS的安全机制
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
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
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.6 视图机制
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，
视图机制更主要的功能在于提供数据独立性，
其安全保护功能太不精细，往往远不能达到应用系统的要求。
An Introduction to Database System
视图机制（续）
视图机制与授权机制配合使用,
首先用视图机制屏蔽掉一部分保密数据
视图上面再进一步定义存取权限
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：王平只能检索计算机系学生的信息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 ；
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.7 审计
什么是审计
启用一个专用的审计日志（ Audit Log）
将用户对数据库的所有操作记录在上面
DBA可以利用审计日志中的追踪信息找出非法存取数据的人
C2以上安全级别的 DBMS必须具有审计功能
An Introduction to Database System
审计（续）
审计功能的可选性
审计很费时间和空间
DBA可以根据应用对安全性的要求，
灵活地打开或关闭审计功能。
An Introduction to Database System
审计（续）
强制性机制,
用户识别和鉴定、存取控制、视图
预防监测手段,
审计技术
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.8 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
根据一定的算法将原始数据（术语为明文，
Plain text）变换为不可直接识别的格式（术语为密文,Cipher text）
不知道解密算法的人无法获知数据的内容
An Introduction to Database System
数据加密（续）
加密方法
替换方法
使用密钥（ Encryption Key）将明文中的每一个字符转换为密文中的一个字符
置换方法
将明文的字符按不同的顺序重新排列
混合 方法美国 1977年制定的官方加密标准：数据加密标准
（ Data Encryption Standard，简称 DES）
An Introduction to Database System
数据加密（续）
DBMS中的数据加密
有些数据库产品提供了数据加密例行程序
有些数据库产品本身未提供加密程序，但提供了接口
An Introduction to Database System
数据加密（续）
数据加密功能通常也作为可选特征，允许用户自由选择
数据加密与解密是比较费时的操作
数据加密与解密程序会占用大量系统资源
应该只对高度机密的数据加密
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.3 统计数据库安全性
统计数据库的特点
允许用户查询 聚集 类型的信息（例如合计、
平均值等）
不允许查询 单个 记录信息例：允许查询,程序员的平均工资是多少？,
不允许查询,程序员张勇的工资？,
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（续）
统计数据库中特殊的安全性问题
隐蔽的信息通道
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）
例 1：下面两个查询都是合法的：
1．本公司共有多少女高级程序员？
2．本公司女高级程序员的工资总额是多少？
如果第一个查询的结果是,1”，
那么第二个查询的结果显然就是这个程序员的工资数。
规则 1：任何查询至少要涉及 N(N足够大 )个以上的记录
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（续）
例 2：用户 A发出下面两个合法查询：
1．用户 A和其他 N个程序员的工资总额是多少？
2．用户 B和其他 N个程序员的工资总额是多少？
若第一个查询的结果是 X，第二个查询的结果是 Y，
由于用户 A知道自己的工资是 Z，
那么他可以计算出用户 B的工资 =Y-(X-Z)。
原因：两个查询之间有很多重复的数据项规则 2：任意两个查询的相交数据项不能超过 M个
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（续）
可以证明，在上述两条规定下，如果想获知用户 B
的工资额
A至少需要进行 1+(N-2)/M次查询规则 3：任一用户的查询次数不能超过 1+(N-2)/M
如果两个用户合作查询就可以使这一规定失效
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
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.4 Oracle数据库的安全性措施
ORACLE的安全措施,
用户标识和鉴定
授权和检查机制
审计技术
用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
An Introduction to Database System
一,ORACLE的用户标识和鉴定
ORACLE允许用户重复标识三次
如果三次仍未通过，系统自动退出
An Introduction to Database System
二,ORACLE的授权与检查机制
ORACLE授权和检查机制的特色
ORACLE的权限包括 系统权限 和 数据库对象的权限
采用非集中式的授权机制
每个用户授予与回收自己创建的数据库对象的权限
DBA负责授予与回收系统权限，也可以授予与回收所有数据库对象的权限
允许重复授权,即可将某一权限多次授予同一用户，
系统不会出错
允许无效回收,即用户不具有某权限，但回收此权限的操作仍是成功的。
An Introduction to Database System
1.系统权限
80多种系统权限
创建会话
创建表
创建视图
创建用户
An Introduction to Database System
系统权限（续）
DBA在创建一个用户时需要将其中的一些权限授予该用户
角色
一组系统权限的集合，目的在于简化权限管理。
ORACLE允许 DBA定义角色
ORACLE提供的预定义角色
CONNECT
RESOURCE
DBA
An Introduction to Database System
系统权限（续）
CONNECT角色
允许用户登录数据库并执行数据查询和操纵
ALTER TABLE
CREATE VIEW / INDEX
DROP TABLE / VIEW / INDEX
GRANT,REVOKE
INSERT,UPDATE,DELETE
SELETE
AUDIT / NOAUDIT
An Introduction to Database System
系统权限（续）
RESOURCE角色
允许用户建表，即执行 CREATE TABLE操作
由于创建表的用户将拥有该表，因此他具有对该表的任何权限
An Introduction to Database System
系统权限（续）
DBA角色
允许用户执行授权命令，建表，对任何表的数据进行操纵。
DBA角色涵盖了前两种角色，此外还可以执行一些管理操作。
DBA角色拥有最高级别的权限。
An Introduction to Database System
系统权限（续）
例,DBA建立一用户 U12后,欲将 ALTER TABLE、
CREATE VIEW,CREATE INDEX,DROP TABLE、
DROP VIEW,DROP INDEX,GRANT,REVOKE、
INSERT,SELETE,UPDATE,DELETE,AUDIT、
NOAUDIT等系统权限授予 U12
GRANT CONNECT TO U12;
这样就可以省略十几条 GRANT语句
An Introduction to Database System
ORACLE的授权与检查机制（续）
ORACLE的权限
系统权限
数据库对象的权限
An Introduction to Database System
2.数据库对象的权限
ORACLE可以授权的数据库对象
基本表
视图
序列
同义词
存储过程
函数
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
基本表的安全性级别
表级
行级
列级
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
表级权限
ALTER,修改表定义
DELETE：删除表记录
INDEX,在表上建索引
INSERT,向表中插入数据记录
SELECT：查找表中记录
UPDATE：修改表中的数据
ALL,上述所有权限
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
表级授权使用 GRANT／ REVOKE语句例,GRANT SELECT ON SC TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
行级安全性
ORACLE行级安全性由视图间接实现
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
例：用户 U1只允许用户 U12查看自己创建的
Student表中有关信息系学生的信息，则首先创建视图信息系学生视图 S_IS：
CREATE VIEW S_IS
AS
SELECT Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept='IS';
然后将关于该视图的 SELECT权限授予 U12用户：
GRANT SELECT ON S_IS TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
列级安全性
实现方法
由视图间接实现
直接在基本表上定义
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
列级安全性 (续 )
借助视图实现列级安全性
CREATE VIEW S_V
AS
SELECT Sno.Sname
FROM Student；
GRANT SELECT ON S_V TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
列级安全性 (续 )
直接在基本表上定义列级安全性例,GRANT UPDATE(Sno,Cno) ON SC TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
上一级对象的权限制约下一级对象的权限例：当一个用户拥有了对某个表的 UPDATE权限相当于在表的所有列了都拥有
UPDATE 权限
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
ORACLE对数据库对象的权限采用分散控制方式
允许具有 WITH GRANT OPTION的用户把相应权限或其子集传递授予其他用户
ORACLE不允许循环授权
U1 ───→ U2 ───→ U3 ───→ U4
↑ │
└─────── × ─────────┘
An Introduction to Database System
ORACLE的授权与检查机制（续）
ORACLE的权限 信息记录在数据字典中
当用户进行数据库操作时
ORACLE首先根据数据字典中的权限信息，
检查操作的合法性
An Introduction to Database System
9.4 Oracle数据库的安全性措施
ORACLE的安全措施,
用户标识和鉴定
授权和检查机制
审计技术
用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
An Introduction to Database System
三,ORACLE的审计技术
审计分类
用户级审计
系统级审计
An Introduction to Database System
三,ORACLE的审计技术
用户级审计
由用户设置
用户针对自己创建的数据库表或视图进行审计
审计内容
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
所有用户对这些表或视图的各类 SQL操作
An Introduction to Database System
ORACLE的审计技术 (续 )
系统级审计
DBA设置
审计对象和内容
成功或失败的登录要求
GRANT和 REVOKE操作
其他数据库级权限下的操作
An Introduction to Database System
ORACLE的 审计设置可以自由设置
AUDIT：设置审计功能例,AUDIT ALTER,UPDATE ON SC;
NOAUDIT：取消审计功能例,NOAUDIT ALL ON SC;
对哪些表进行审计
对哪些操作进行审计
An Introduction to Database System
ORACLE的审计技术（续）
与审计功能有关的数据字典表
SYS.TABLES：审计设置
SYS.AUDIT_TRAIL：审计内容
SYSTEM.AUDIT_ACTION
An Introduction to Database System
ORACLE的审计技术（续）
SYS.TABLES：
TAB$NAME,表名；
TAB$OWNER：表的拥有者（即创建者）
TAB$AUDIT,审计设置
An Introduction to Database System
9.4 Oracle数据库的安全性措施
ORACLE的安全措施,
用户标识和鉴定
授权和检查机制
审计技术
用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
An Introduction to Database System
四、用户定义的安全性措施
用数据库级 触发器 定义用户级安全性例：规定只能在工作时间内更新 Student表可以定义如下触发器：
An Introduction to Database System
用户定义的安全性措施（续）
CREATE OR REPLACE TRIGGER secure_student
BEFORE INSERT OR UPDATE OR DELETE ON Student
BEGIN
IF (TO_CHAR(sysdate,'DY') IN ('SAT','SUN'))
OR (TO_NUMBER(sysdate,'HH24') NOT
BETWEEN 8 AND 17)
THEN
RAISE_APPLICATION_ERROR(-20506,'You may
only change data during normal business
hours.')
END IF;
END;
An Introduction to Database System
用户定义的安全性措施（续）
触发器存放在数据字典中
用户每次对 Student表执行 INSERT、
UPDATE或 DELETE自动触发该触发器
系统检查当时的系统时间，如是周六或周日，
或者不是 8点至 17点，系统会拒绝执行用户的更新操作，并提示出错信息。
An Introduction to Database System
用户定义的安全性措施（续）
利用触发器进一步细化审计规则，使审计操作的粒度更细
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.5 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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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 B1
C2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
An Introduction to Database System
下课了。。。
休息一会儿。。。
中国人民大学信息学院计算机系数据库系统概论
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
An Introduction to Database System
第九章 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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 。
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.1 计算机安全性概论
9.1.1 计算机系统的三类安全性问题
9.1.2 可信计算机系统评测标准
An Introduction to Database System
9.1 计算机安全性概论
9.1.1 计算机系统的三类安全性问题
9.1.2 可信计算机系统评测标准
An Introduction to Database System
9.1.1 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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
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
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.1 计算机安全性概论
9.1.1 计算机系统的三类安全性问题
9.1.2 可信计算机系统评测标准
An Introduction to Database System
9.1.2 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 )
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
1985年美国国防部（ DoD）正式颁布,DoD可信计算机系统评估标准,（简称 TCSEC或 DoD85）
TCSEC又称桔皮书
TCSEC标准的目的
提供一种标准，使 用户 可以对其计算机系统内敏感信息安全操作的 可信程度 做 评估 。
给计算机行业的 制造商 提供 一种可循的 指导规则,
使其产品能够更好地满足敏感应用的安全需求。
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
1991年 4月美国 NCSC（国家计算机安全中心）
颁布了,可信计算机系统评估标准关于可信数据库系统的解释,（ Trusted Database
Interpretation 简称 TDI）
TDI又称紫皮书。它将 TCSEC扩展到数据库管理系统。
TDI中定义了数据库管理系统的设计与实现中需满足和用以进行安全性级别评估的标准。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
R1 安全策略（ Security Policy）
R1.1 自主存取控制 （ Discretionary Access
Control，简记为
DAC）
R1.2 客体重用（ Object Reuse）
R1.3 标记（ Labels）
R1.4 强制存取控制（ Mandatory Access
Control，简记为
MAC）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
R2 责任（ Accountability）
R2.1 标识与鉴别（ Identification &
Authentication）
R2.2 审计（ Audit）
R3 保证（ Assurance）
R3.1 操作保证（ Operational Assurance）
R3.2 生命周期保证（ Life Cycle Assurance）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
R4 文档（ Documentation）
R4.1 安全特性用户指南（ Security Features
User's Guide）
R4.2 可信设施手册（ Trusted Facility
Manual）
R4.3 测试文档（ Test Documentation）
R4.4 设计文档（ Design Documentation）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
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
可信计算机系统评测标准（续）
四组 (division)七个等级
D
C（ 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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
典型例子
操作系统
Microsoft的 Windows NT 3.5，
数字设备公司的 Open VMS VAX 6.0和 6.1
数据库
Oracle公司的 Oracle 7
Sybase公司的 SQL Server 11.0.6
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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 SEVMS VAX Version 6.0
惠普公司的 HP-UX BLS release 9.0.9+
数据库
Oracle公司的 Trusted Oracle 7
Sybase公司的 Secure SQL Server version 11.0.6
Informix公司的 Incorporated INFORMIX-
OnLine / Secure 5.0
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
典型例子
操作系统
只有 Trusted Information Systems公司的
Trusted XENIX一种产品
标准的网络产品
只有 Cryptek Secure Communications公司的 LLC
VSLAN一种产品
数据库
没有符合 B2标准的产品
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
An Introduction to Database System
可信计算机系统评测标准（续）
表示该级不提供对该指标的支持；
表示该级新增的对该指标的支持；
表示该级对该指标的支持与相邻低一级的等级一样；
表示该级对该指标的支持较下一级有所增加或改动 。
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.1 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；
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
计算机系统中的安全模型应用 DBMS OS DB
低高安全性控制层次方法,用户标识和鉴定存取控制审计视图操作系统安全保护 密码存储
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
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.2 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
An Introduction to Database System
9.2.2 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.3 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
An Introduction to Database System
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。
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
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.4 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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/REVOKE
An Introduction to Database System
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 Student SELECT
张明霞 关系 Student UPDATE
张明霞 关系 Course ALL
张明霞 SC,Grade UPDATE
张明霞 SC,Sno SELECT
张明霞 SC,Cno SELECT
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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,。
An Introduction to Database System
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 Student SELECT Sdept=?CS?
张明霞 关系 Student UPDATE Sname=?张明霞?
张明霞 关系 Course ALL 空
An Introduction to Database System
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
DBMS
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.5 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
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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（ Top Secret）
机密（ Secret）
可信（ Confidential）
公开（ Public）
An Introduction to Database System
强制存取控制方法（续）
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）
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
An Introduction to Database System
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。
An Introduction to Database System
强制存取控制方法（续）
修正规则：
主体的许可证级别 <=客体的密级主体能写客体
用户可为写入的数据对象赋予高于自己的许可证级别的密级
一旦数据被写入，该用户自己也不能再读该数据对象了。
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
强制存取控制方法（续）
强制存取控制的特点
MAC是对数据本身进行密级标记
无论数据如何复制，标记与数据是一个不可分的整体
只有符合密级标记要求的用户才可以操纵数据
从而提供了更高级别的安全性
An Introduction to Database System
MAC与 DAC
DAC与 MAC共同构成 DBMS的安全机制
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
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
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
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.6 视图机制
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，
视图机制更主要的功能在于提供数据独立性，
其安全保护功能太不精细，往往远不能达到应用系统的要求。
An Introduction to Database System
视图机制（续）
视图机制与授权机制配合使用,
首先用视图机制屏蔽掉一部分保密数据
视图上面再进一步定义存取权限
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：王平只能检索计算机系学生的信息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 ；
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.7 审计
什么是审计
启用一个专用的审计日志（ Audit Log）
将用户对数据库的所有操作记录在上面
DBA可以利用审计日志中的追踪信息找出非法存取数据的人
C2以上安全级别的 DBMS必须具有审计功能
An Introduction to Database System
审计（续）
审计功能的可选性
审计很费时间和空间
DBA可以根据应用对安全性的要求，
灵活地打开或关闭审计功能。
An Introduction to Database System
审计（续）
强制性机制,
用户识别和鉴定、存取控制、视图
预防监测手段,
审计技术
An Introduction to Database System
9.2 数据库安全性控制
9.2.1 数据库安全性控制概述
9.2.2 用户标识与鉴别
9.2.3 存取控制
9.2.4 自主存取控制方法
9.2.5 强制存取控制方法
9.2.6 视图机制
9.2.7 审计
9.2.8 数据加密
An Introduction to Database System
9.2.8 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
根据一定的算法将原始数据（术语为明文，
Plain text）变换为不可直接识别的格式（术语为密文,Cipher text）
不知道解密算法的人无法获知数据的内容
An Introduction to Database System
数据加密（续）
加密方法
替换方法
使用密钥（ Encryption Key）将明文中的每一个字符转换为密文中的一个字符
置换方法
将明文的字符按不同的顺序重新排列
混合 方法美国 1977年制定的官方加密标准：数据加密标准
（ Data Encryption Standard，简称 DES）
An Introduction to Database System
数据加密（续）
DBMS中的数据加密
有些数据库产品提供了数据加密例行程序
有些数据库产品本身未提供加密程序，但提供了接口
An Introduction to Database System
数据加密（续）
数据加密功能通常也作为可选特征，允许用户自由选择
数据加密与解密是比较费时的操作
数据加密与解密程序会占用大量系统资源
应该只对高度机密的数据加密
An Introduction to Database System
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.3 统计数据库安全性
统计数据库的特点
允许用户查询 聚集 类型的信息（例如合计、
平均值等）
不允许查询 单个 记录信息例：允许查询,程序员的平均工资是多少？,
不允许查询,程序员张勇的工资？,
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（续）
统计数据库中特殊的安全性问题
隐蔽的信息通道
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）
例 1：下面两个查询都是合法的：
1．本公司共有多少女高级程序员？
2．本公司女高级程序员的工资总额是多少？
如果第一个查询的结果是,1”，
那么第二个查询的结果显然就是这个程序员的工资数。
规则 1：任何查询至少要涉及 N(N足够大 )个以上的记录
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（续）
例 2：用户 A发出下面两个合法查询：
1．用户 A和其他 N个程序员的工资总额是多少？
2．用户 B和其他 N个程序员的工资总额是多少？
若第一个查询的结果是 X，第二个查询的结果是 Y，
由于用户 A知道自己的工资是 Z，
那么他可以计算出用户 B的工资 =Y-(X-Z)。
原因：两个查询之间有很多重复的数据项规则 2：任意两个查询的相交数据项不能超过 M个
An Introduction to Database System
统计数据库安全性（续）
可以证明，在上述两条规定下，如果想获知用户 B
的工资额
A至少需要进行 1+(N-2)/M次查询规则 3：任一用户的查询次数不能超过 1+(N-2)/M
如果两个用户合作查询就可以使这一规定失效
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
第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.4 Oracle数据库的安全性措施
ORACLE的安全措施,
用户标识和鉴定
授权和检查机制
审计技术
用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
An Introduction to Database System
一,ORACLE的用户标识和鉴定
ORACLE允许用户重复标识三次
如果三次仍未通过，系统自动退出
An Introduction to Database System
二,ORACLE的授权与检查机制
ORACLE授权和检查机制的特色
ORACLE的权限包括 系统权限 和 数据库对象的权限
采用非集中式的授权机制
每个用户授予与回收自己创建的数据库对象的权限
DBA负责授予与回收系统权限，也可以授予与回收所有数据库对象的权限
允许重复授权,即可将某一权限多次授予同一用户，
系统不会出错
允许无效回收,即用户不具有某权限，但回收此权限的操作仍是成功的。
An Introduction to Database System
1.系统权限
80多种系统权限
创建会话
创建表
创建视图
创建用户
An Introduction to Database System
系统权限（续）
DBA在创建一个用户时需要将其中的一些权限授予该用户
角色
一组系统权限的集合，目的在于简化权限管理。
ORACLE允许 DBA定义角色
ORACLE提供的预定义角色
CONNECT
RESOURCE
DBA
An Introduction to Database System
系统权限（续）
CONNECT角色
允许用户登录数据库并执行数据查询和操纵
ALTER TABLE
CREATE VIEW / INDEX
DROP TABLE / VIEW / INDEX
GRANT,REVOKE
INSERT,UPDATE,DELETE
SELETE
AUDIT / NOAUDIT
An Introduction to Database System
系统权限（续）
RESOURCE角色
允许用户建表，即执行 CREATE TABLE操作
由于创建表的用户将拥有该表，因此他具有对该表的任何权限
An Introduction to Database System
系统权限（续）
DBA角色
允许用户执行授权命令，建表，对任何表的数据进行操纵。
DBA角色涵盖了前两种角色，此外还可以执行一些管理操作。
DBA角色拥有最高级别的权限。
An Introduction to Database System
系统权限（续）
例,DBA建立一用户 U12后,欲将 ALTER TABLE、
CREATE VIEW,CREATE INDEX,DROP TABLE、
DROP VIEW,DROP INDEX,GRANT,REVOKE、
INSERT,SELETE,UPDATE,DELETE,AUDIT、
NOAUDIT等系统权限授予 U12
GRANT CONNECT TO U12;
这样就可以省略十几条 GRANT语句
An Introduction to Database System
ORACLE的授权与检查机制（续）
ORACLE的权限
系统权限
数据库对象的权限
An Introduction to Database System
2.数据库对象的权限
ORACLE可以授权的数据库对象
基本表
视图
序列
同义词
存储过程
函数
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数据库对象的权限（续）
基本表的安全性级别
表级
行级
列级
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
表级权限
ALTER,修改表定义
DELETE：删除表记录
INDEX,在表上建索引
INSERT,向表中插入数据记录
SELECT：查找表中记录
UPDATE：修改表中的数据
ALL,上述所有权限
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数据库对象的权限（续）
表级授权使用 GRANT／ REVOKE语句例,GRANT SELECT ON SC TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
行级安全性
ORACLE行级安全性由视图间接实现
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
例：用户 U1只允许用户 U12查看自己创建的
Student表中有关信息系学生的信息，则首先创建视图信息系学生视图 S_IS：
CREATE VIEW S_IS
AS
SELECT Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept='IS';
然后将关于该视图的 SELECT权限授予 U12用户：
GRANT SELECT ON S_IS TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
列级安全性
实现方法
由视图间接实现
直接在基本表上定义
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数据库对象的权限（续）
列级安全性 (续 )
借助视图实现列级安全性
CREATE VIEW S_V
AS
SELECT Sno.Sname
FROM Student；
GRANT SELECT ON S_V TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
列级安全性 (续 )
直接在基本表上定义列级安全性例,GRANT UPDATE(Sno,Cno) ON SC TO U12;
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
上一级对象的权限制约下一级对象的权限例：当一个用户拥有了对某个表的 UPDATE权限相当于在表的所有列了都拥有
UPDATE 权限
An Introduction to Database System
数据库对象的权限（续）
ORACLE对数据库对象的权限采用分散控制方式
允许具有 WITH GRANT OPTION的用户把相应权限或其子集传递授予其他用户
ORACLE不允许循环授权
U1 ───→ U2 ───→ U3 ───→ U4
↑ │
└─────── × ─────────┘
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ORACLE的授权与检查机制（续）
ORACLE的权限 信息记录在数据字典中
当用户进行数据库操作时
ORACLE首先根据数据字典中的权限信息，
检查操作的合法性
An Introduction to Database System
9.4 Oracle数据库的安全性措施
ORACLE的安全措施,
用户标识和鉴定
授权和检查机制
审计技术
用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
An Introduction to Database System
三,ORACLE的审计技术
审计分类
用户级审计
系统级审计
An Introduction to Database System
三,ORACLE的审计技术
用户级审计
由用户设置
用户针对自己创建的数据库表或视图进行审计
审计内容
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
所有用户对这些表或视图的各类 SQL操作
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ORACLE的审计技术 (续 )
系统级审计
DBA设置
审计对象和内容
成功或失败的登录要求
GRANT和 REVOKE操作
其他数据库级权限下的操作
An Introduction to Database System
ORACLE的 审计设置可以自由设置
AUDIT：设置审计功能例,AUDIT ALTER,UPDATE ON SC;
NOAUDIT：取消审计功能例,NOAUDIT ALL ON SC;
对哪些表进行审计
对哪些操作进行审计
An Introduction to Database System
ORACLE的审计技术（续）
与审计功能有关的数据字典表
SYS.TABLES：审计设置
SYS.AUDIT_TRAIL：审计内容
SYSTEM.AUDIT_ACTION
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ORACLE的审计技术（续）
SYS.TABLES：
TAB$NAME,表名；
TAB$OWNER：表的拥有者（即创建者）
TAB$AUDIT,审计设置
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9.4 Oracle数据库的安全性措施
ORACLE的安全措施,
用户标识和鉴定
授权和检查机制
审计技术
用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
An Introduction to Database System
四、用户定义的安全性措施
用数据库级 触发器 定义用户级安全性例：规定只能在工作时间内更新 Student表可以定义如下触发器：
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用户定义的安全性措施（续）
CREATE OR REPLACE TRIGGER secure_student
BEFORE INSERT OR UPDATE OR DELETE ON Student
BEGIN
IF (TO_CHAR(sysdate,'DY') IN ('SAT','SUN'))
OR (TO_NUMBER(sysdate,'HH24') NOT
BETWEEN 8 AND 17)
THEN
RAISE_APPLICATION_ERROR(-20506,'You may
only change data during normal business
hours.')
END IF;
END;
An Introduction to Database System
用户定义的安全性措施（续）
触发器存放在数据字典中
用户每次对 Student表执行 INSERT、
UPDATE或 DELETE自动触发该触发器
系统检查当时的系统时间，如是周六或周日，
或者不是 8点至 17点，系统会拒绝执行用户的更新操作，并提示出错信息。
An Introduction to Database System
用户定义的安全性措施（续）
利用触发器进一步细化审计规则，使审计操作的粒度更细
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第九章 数据库安全性
9.1 计算机安全性概论
9.2 数据库安全性控制
9.3 统计数据库安全性
9.4 Oracle数据库的安全性措施
9.5 小结
An Introduction to Database System
9.5 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。
An Introduction to Database System
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
An Introduction to Database System
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 B1
C2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
An Introduction to Database System
下课了。。。
休息一会儿。。。
