2025年04月14日
在當今數(shù)字化時代,數(shù)據(jù)成為了企業(yè)和組織的核心資產(chǎn),數(shù)據(jù)庫作為存儲和管理數(shù)據(jù)的關鍵基礎設施,其安全性至關重要。然而,數(shù)據(jù)庫面臨著諸多威脅,稍有不慎,就可能導致數(shù)據(jù)泄露、篡改或丟失,給企業(yè)帶來不可估量的損失。本文將深入剖析數(shù)據(jù)庫安全威脅,并詳細介紹相應的安全對策,為您守護數(shù)據(jù)庫安全提供全面指南。
一、數(shù)據(jù)庫安全威脅剖析
(一)非授權的信息泄露
未獲授權的用戶有意或無意得到信息,通過對授權訪問的數(shù)據(jù)進行推導分析獲取非授權信息也屬于此類。在實際場景中,一些不法分子可能會利用公開的用戶基本信息(如年齡、性別、地區(qū)),結合某些特定的算法或統(tǒng)計規(guī)律,推導出用戶的敏感信息,如收入水平、健康狀況等。在醫(yī)療數(shù)據(jù)庫中,若攻擊者獲取了患者的部分檢查結果和就診記錄,經(jīng)過精心分析,可能會推斷出患者所患的重大疾病,這嚴重侵犯了患者的隱私。
(二)非授權的數(shù)據(jù)修改
包括所有通過數(shù)據(jù)處理和修改而違反信息完整性的行為,且非授權修改不一定涉及非授權信息泄露,因為即使不讀取數(shù)據(jù)也可以進行破壞。在金融領域,黑客可能會惡意篡改客戶的賬戶余額、交易記錄等數(shù)據(jù),直接影響客戶的財產(chǎn)安全和金融機構的信譽。這種篡改行為不僅破壞了數(shù)據(jù)的完整性,還可能引發(fā)嚴重的金融風險。
(三)拒絕服務
指會影響用戶訪問數(shù)據(jù)或使用資源的行為。黑客可以通過發(fā)動分布式拒絕服務(DDoS)攻擊,向數(shù)據(jù)庫服務器發(fā)送大量的請求,使其資源耗盡,無法正常響應合法用戶的請求。在線購物平臺在促銷活動期間遭受 DDoS 攻擊,導致用戶無法下單、查詢訂單,商家的銷售額大幅下降,同時也損害了用戶體驗,造成客戶流失。
(四)自然或意外災害
如地震、水災、火災等,這些事故可能會破壞系統(tǒng)的軟硬件,導致數(shù)據(jù)丟失或損壞。2017 年,美國休斯敦遭受颶風哈維襲擊,許多企業(yè)的數(shù)據(jù)庫服務器因洪水浸泡而損壞,數(shù)據(jù)丟失嚴重。由于缺乏有效的備份和恢復措施,一些企業(yè)的業(yè)務陷入癱瘓,甚至破產(chǎn)。這凸顯了在面對自然災害時,數(shù)據(jù)庫安全防護的重要性。
(五)系統(tǒng)軟硬件中的錯誤
軟件漏洞、硬件故障等都可能導致數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)異常,影響數(shù)據(jù)的安全性和完整性。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的某個模塊存在漏洞,攻擊者可能利用該漏洞獲取未授權的訪問權限,進而篡改或竊取數(shù)據(jù)。硬件方面,硬盤故障可能導致數(shù)據(jù)丟失,內(nèi)存錯誤可能影響數(shù)據(jù)的讀取和寫入操作。
(六)人為錯誤
操作人員在進行數(shù)據(jù)庫管理和維護過程中,可能會因疏忽、誤操作等原因導致安全問題。管理員誤刪重要的數(shù)據(jù)表,或者在配置權限時出現(xiàn)錯誤,使得某些用戶獲得了過高的權限,從而引發(fā)安全風險。這些人為錯誤往往難以完全避免,但可以通過加強培訓和規(guī)范操作流程來降低發(fā)生的概率。
(七)惡意代理
病毒、特洛伊木馬和后門是這類威脅中的典型代表。病毒可以自我復制并傳播,感染數(shù)據(jù)庫服務器,破壞數(shù)據(jù)文件;特洛伊木馬則隱藏在正常的程序中,當用戶運行該程序時,木馬會在后臺竊取數(shù)據(jù)或執(zhí)行惡意操作;后門是開發(fā)者故意留下的通道,方便后期維護,但如果被攻擊者利用,就會成為嚴重的安全隱患。在一款熱門的手機應用中植入特洛伊木馬,當用戶使用該應用時,木馬會自動收集用戶的賬號密碼等信息,并發(fā)送給攻擊者。
二、數(shù)據(jù)庫安全對策詳解
(一)防止非法的數(shù)據(jù)訪問
這是數(shù)據(jù)庫安全關鍵的需求之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須根據(jù)用戶或應用的授權來檢查訪問請求,以保證僅允許授權的用戶訪問數(shù)據(jù)庫。與操作系統(tǒng)中的文件訪問控制相比,數(shù)據(jù)庫的訪問控制要復雜得多。首先,控制的對象有更細的粒度,如表、記錄、屬性等;其次,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是語義相關的,所以用戶可以不直接訪問數(shù)據(jù)項而間接獲取數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)有效的訪問控制,可以采用多種方式,如基于角色的訪問控制(RBAC),根據(jù)用戶在組織中的角色分配相應的權限。普通員工只能查看部分數(shù)據(jù),而部門經(jīng)理可以查看和修改與本部門相關的數(shù)據(jù)。
(二)防止推導
推導指的是用戶通過授權訪問的數(shù)據(jù),經(jīng)過推導得出機密信息,而按照安全策略,該用戶是無權訪問此機密信息的。在統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中,需要特別防止用戶從統(tǒng)計聚合信息中推導得到原始個體信息。為了防止推導,可以采用數(shù)據(jù)脫敏技術,對敏感數(shù)據(jù)進行模糊化處理。在統(tǒng)計學生成績時,將具體分數(shù)替換為成績等級(優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格),這樣既能滿足統(tǒng)計分析的需求,又能保護學生的個人隱私。
(三)保證數(shù)據(jù)庫的完整性
該需求指的是保護數(shù)據(jù)庫不受非授權的修改,以及不會因為病毒、系統(tǒng)中的錯誤等導致的存儲數(shù)據(jù)破壞。這種保護通過訪問控制、備份 / 恢復以及一些專用的安全機制共同實現(xiàn)。備份 / 恢復在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)領域得到了深入的研究,它們的主要目標是在系統(tǒng)發(fā)生錯誤時保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性??梢圆捎枚ㄆ谌總浞莺驮隽總浞菹嘟Y合的方式,每天進行一次全量備份,在兩次全量備份之間進行多次增量備份。這樣,在數(shù)據(jù)丟失或損壞時,可以快速恢復到最近的正常狀態(tài)。
(四)保證數(shù)據(jù)的操作完整性
定位于在并發(fā)事務中保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的邏輯一致性。一般而言,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的并發(fā)管理器子系統(tǒng)負責實現(xiàn)這部分需求。在多用戶并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫時,可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突的情況。兩個用戶同時對同一賬戶進行取款操作,如果不加以控制,可能會導致賬戶余額出現(xiàn)錯誤。通過使用鎖機制,當一個用戶對賬戶進行操作時,對該賬戶加鎖,其他用戶只能等待鎖釋放后才能進行操作,從而保證數(shù)據(jù)的一致性。
(五)保證數(shù)據(jù)的語義完整性
在修改數(shù)據(jù)時,保證新值在一定范圍內(nèi)符合邏輯上的完整性。對數(shù)據(jù)值的約束通過完整性約束來描述??梢葬槍?shù)據(jù)庫定義完整性約束(定義數(shù)據(jù)庫處于正確狀態(tài)的條件),也可以針對變換定義完整性約束(修改數(shù)據(jù)庫時需要驗證的條件)。在設計學生信息數(shù)據(jù)庫時,設置年齡字段的取值范圍為 1 - 120 歲,性別字段只能取值為 “男” 或 “女”,這樣可以確保錄入的數(shù)據(jù)符合實際邏輯。
(六)審計和日志
為了保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的安全,一般要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠將所有的數(shù)據(jù)操作記錄下來。這一功能要求系統(tǒng)保留日志文件,安全相關事件可以根據(jù)系統(tǒng)設置記錄在日志文件中,以便事后調(diào)查和分析,追查入侵者或發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的安全弱點。審計和日志是有效的威懾和事后追查、分析工具。與數(shù)據(jù)庫中多種粒度的數(shù)據(jù)對應,審計和日志需要面對粒度問題。因為記錄對一個細粒度對象(如一個記錄的屬性)的訪問可能有用,但是考慮到時間和代價,這樣做可能并不實用。在實際應用中,可以根據(jù)重要性和風險程度,選擇記錄關鍵數(shù)據(jù)的操作,如對敏感數(shù)據(jù)的修改、高權限用戶的登錄等。
(七)標識和認證
同計算機系統(tǒng)的用戶管理類似,使用的方法也非常類似。與其他系統(tǒng)一樣,標識和認證是數(shù)據(jù)庫的第一道安全防線。標識和認證是授權、審計等的前提條件。常見的標識和認證方式有用戶名和密碼、指紋識別、面部識別等。采用多因素認證方式,結合密碼和短信驗證碼,可以提高認證的安全性,有效防止非法用戶登錄數(shù)據(jù)庫。
(八)機密數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可能有部分是機密數(shù)據(jù),也有可能全部是機密數(shù)據(jù)(如軍隊的數(shù)據(jù)庫),而有些數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)全部是公開的數(shù)據(jù)。對于同時保存機密和公開數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫而言,訪問控制主要保證機密數(shù)據(jù)的保密性,僅允許授權用戶的訪問。這些用戶被賦予對機密數(shù)據(jù)進行一系列操作的權限,并且禁止傳播這些權限。此外,這些被授權訪問機密數(shù)據(jù)的用戶應該與普通用戶一樣可以訪問公開數(shù)據(jù),但是不能相互干擾。另一種情況是用戶可以訪問一組特定的機密數(shù)據(jù),但是不能交叉訪問。此外,還有一種情況是用戶可以單獨訪問特定的機密數(shù)據(jù)集合,但是不能同時訪問全部機密數(shù)據(jù)。在企業(yè)的研發(fā)數(shù)據(jù)庫中,對不同項目的機密數(shù)據(jù)設置不同的訪問權限,只有參與相應項目的人員才能訪問相關數(shù)據(jù),并且禁止將數(shù)據(jù)泄露給其他項目成員。
(九)多級保護
多級保護表示一個安全需求的集合?,F(xiàn)實世界中很多應用要求將數(shù)據(jù)劃分不同保密級別。在多級保護體系中,進一步的要求是研究如何賦予多數(shù)據(jù)項組成的集合一個恰當?shù)拿芗墶?shù)據(jù)的完整性和保密性是通過給予用戶權限來實現(xiàn)的,用戶只能訪問擁有的權限所對應級別的數(shù)據(jù)。政府部門的數(shù)據(jù)庫根據(jù)數(shù)據(jù)的敏感程度分為秘密、機密、絕密等不同級別,不同級別的數(shù)據(jù)只能由相應權限的人員訪問,確保數(shù)據(jù)的安全性。
(十)限界
限界的意義在于防止程序之間出現(xiàn)非授權的信息傳遞。信息傳遞出現(xiàn)在 “授權通道”“存儲通道” 和 “隱通道” 中。授權通道通過授權的操作提供輸出信息,例如編輯或編譯一個文件。存儲通道是存儲區(qū),一個程序向其中存儲數(shù)據(jù),而其他程序可以讀取。隱通道指的是使用系統(tǒng)中并非設計用來進行通信的資源在主體間通信的信道。通過限制程序的訪問權限和資源使用范圍,可以有效防止非授權的信息傳遞。對程序進行嚴格的沙箱隔離,使其只能在規(guī)定的范圍內(nèi)訪問數(shù)據(jù)和資源,避免通過隱通道泄露機密信息。
三、數(shù)據(jù)庫安全機制核心
(一)用戶身份認證
通過用戶名、密碼、生物識別等多種方式確認用戶身份。金融機構采用指紋識別和短信驗證碼雙重認證,確保用戶登錄安全,防止非法登錄竊取資金信息。
(二)存取控制
依據(jù)用戶權限控制對數(shù)據(jù)庫對象的訪問。在企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)中,財務人員只能訪問財務相關數(shù)據(jù),限制訪問范圍,保護數(shù)據(jù)安全。
(三)數(shù)據(jù)庫加密
對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行加密處理,加密存儲和傳輸。電商數(shù)據(jù)庫對用戶支付信息加密,即使數(shù)據(jù)被竊取,攻擊者也難以獲取真實信息。
(四)數(shù)據(jù)審計
詳細記錄數(shù)據(jù)庫操作,實時監(jiān)測異常行為?;ヂ?lián)網(wǎng)廣告平臺審計廣告投放數(shù)據(jù)操作,及時發(fā)現(xiàn)惡意刷量等作弊行為,保障廣告投放效果和平臺信譽。
(五)推理控制
防止用戶從已知數(shù)據(jù)推導出敏感信息。在人口普查數(shù)據(jù)庫中,對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行處理,避免用戶從匯總數(shù)據(jù)推算出個人詳細信息。
數(shù)據(jù)庫安全是一個復雜而又關鍵的領域,需要我們充分認識到各種安全威脅,并采取全面、有效的安全對策。只有這樣,才能確保數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)安全可靠,為企業(yè)和組織的穩(wěn)定發(fā)展提供堅實保障。在未來,隨著技術的不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)庫安全面臨的挑戰(zhàn)也會不斷變化,我們需要持續(xù)關注并不斷完善數(shù)據(jù)庫安全防護體系,以應對日益復雜的安全形勢。
文字來源:技進之路