1. 前言

　　随着计算机技术的飞速发展，数据库的使用十分广泛，深入到各个领域，但随之而来产生了数据的安全问题。各种使用系统的数据库中大量数据的安全问题、敏感数据的防窃取和防篡改问题，越来越惹起人们的高度注重。数据库系统作为信息的聚集体，是计算机信息系统的核心部件，其安全性至关重要，关系到企业兴衰、国家安全。因此，如何无效地保证数据库系统的安全，实现数据的保密性、完整性和无效性，曾经成为业界人士探索研讨的重要课题之一，本文就安全防入侵技术做简要的讨论。

　　数据库系统的安全除依赖本身内部的安全机制外，还与外部网络环境、使用环境、从业人员素质等要素息息相关，因此，从广义上讲，数据库系统的安全框架可以划分为三个层次：

　　⑴ 网络系统层次；

　　⑵ 宿主操作系统层次；

　　⑶ 数据库管理系统层次。

　　这三个层次构筑成数据库系统的安全体系，与数据安全的关系是逐渐紧密的，防备的重要性也逐层加强，从外到内、由表及里保证数据的安全。下面就安全框架的三个层次展开论述。

　　2. 网络系统层次安全技术

　　从广义上讲，数据库的安全首先倚赖于网络系统。随着Internet的发展普及，越来越多的公司将其核心业务向互联网转移，各种基于网络的数据库使用系统如雨后春笋般涌现出来，面向网络用户提供各种信息服务。可以说网络系统是数据库使用的外部环境和基础，数据库系统要发挥其强大作用离不开网络系统的支持，数据库系统的用户（如异地用户、分布式用户）也要通过网络才能访问数据库的数据。网络系统的安全是数据库安全的第一道屏障，外部入侵首先就是从入侵网络系统开始的。网络入侵试图破坏信息系统的完整性、机密性或可信任的任何网络活动的集合，具有以下特点[1]：

　　a）没有地域和时间的限制，跨越国界的攻击就好像在现场一样方便；

　　b）通过网络的攻击往往混杂在大量正常的网络活动之中，隐蔽性强；

　　c）入侵手段愈加隐蔽和复杂。

　　计算机网络系统开放式环境面临的要挟次要有以下几品种型[2]：a)欺骗（Masquerade）；b)重发(Replay)；c)报文修正(Modification of message)；d)拒绝服务(Deny of service)；e)圈套门(Trapdoor)；f)特洛伊木马(Trojan horse)；g)攻击如透纳攻击（Tunneling Attack）、使用软件攻击等。这些安全要挟是无时、无处不在的，因此必须采取无效的措施来保障系统的安全。

　　从技术角度讲，网络系统层次的安全防备技术有很多种，大致可以分为防火墙、入侵检测、协作式入侵检测技术等。

　　⑴防火墙。防火墙是使用最广的一种防备技术。作为系统的第一道防线，其次要作用是监控可信任网络和不可信任网络之间的访问通道，可在内部与外部网络之间构成一道防护屏障，拦截来自外部的非法访问并阻止内部信息的外泄，但它无法阻拦来自网络内部的非法操作。它依据事先设定的规则来确定能否拦截信息流的进出，但无法动态识别或自顺应地调整规则，因此其智能化程度很无限。防火墙技术次要有三种：数据包过滤器(packet filter)、代理(proxy)和形状分析(stateful inspection)。现代防火墙产品通常混合使用这几种技术。

　　⑵入侵检测。入侵检测(IDS-- Instrusion Detection System)是近年来发展起来的一种防备技术，综合采用了统计技术、规则方法、网络通信技术、人工智能、密码学、推理等技术和方法，其作用是监控网络和计算机系统能否出现被入侵或滥用的征兆。1987年，Derothy Denning初次提出了一种检测入侵的思想，经过不断发展和完善，作为监控和识别攻击的标准处理方案，IDS系统曾经成为安全防御系统的重要组成部分。

　　入侵检测采用的分析技术可分为三大类：签名、统计和数据完整性分析法。

　　①签名分析法。次要用来监测对系统的已知弱点进行攻击的行为。人们从攻击模式中归纳出它的签名，编写到IDS系统的代码里。签名分析实际上是一种模板婚配操作。

　　②统计分析法。以统计学为理论基础，以系统正常使用情况下观察到的动作模式为依据来判别某个动作能否偏离了正常轨道。

　　③数据完整性分析法。以密码学为理论基础，可以查证文件或者对象能否被别人修正过。

　　IDS的品种包括基于网络和基于主机的入侵监测系统、基于特征的和基于非正常的入侵监测系统、实时和非实时的入侵监测系统等[1]。


　　⑶协作式入侵监测技术

　　独立的入侵监测系统不能够对广泛发生的各种入侵活动都做出无效的监测和反应，为了弥补独立运作的不足，人们提出了协作式入侵监测系统的想法。在协作式入侵监测系统中，IDS基于一种统一的规范，入侵监测组件之间自动地交换信息，并且通过信息的交换得到了对入侵的无效监测，可以使用于不同的网络环境[3]。

　　3. 宿主操作系统层次安全技术

　　操作系统是大型数据库系统的运转平台，为数据库系统提供一定程度的安全保护。目前操作系统平台大多数集中在Windows NT 和Unix，安全级别通常为C1、C2级。次要安全技术有操作系统安全策略、安全管理策略、数据安全等方面。

　　操作系统安全策略用于配置本地计算机的安全设置，包括密码策略、账户锁定策略、审核策略、IP安全策略、用户权利指派、加密数据的恢复代理以及其它安全选项[7]。具体可以体如今用户账户、口令、访问权限、审计等方面。

　　用户账户：用户访问系统的"身份证"，只要合法用户才有账户。

　　口令：用户的口令为用户访问系统提供一道验证。

　　访问权限：规定用户的权限。

　　审计：对用户的行为进行跟踪和记录，便于系统管理员分析系统的访问情况以及事后的清查使用。

　　安全管理策略是指网络管理员对系统实施安全管理所采取的方法及策略。针对不同的操作系统、网络环境需求采取的安全管理策略普通也不尽相反，其核心是保证服务器的安全和分配好各类用户的权限。

　　数据安全次要体如今以下几个方面：数据加密技术、数据备份、数据存储的安全性、数据传输的安全性等。可以采用的技术很多，次要有Kerberos认证、IPSec、SSL、TLS、VPN（PPTP、L2TP）等技术。

　　4. 数据库管理系统层次安全技术

　　数据库系统的安全性很大程度上依赖于数据库管理系统。如果数据库管理系统安全机制非常强大，则数据库系统的安全功用就较好。目前市场上流行的是关系式数据库管理系统，其安全性功用很弱，这就导致数据库系统的安全性存在一定的要挟。

　　由于数据库系统在操作系统下都是以文件方式进行管理的，因此入侵者可以直接利用操作系统的漏洞窃取数据库文件，或者直接利用OS工具来非法伪造、篡改数据库文件内容。这种隐患普通数据库用户难以察觉，分析和堵塞这种漏洞被认为是B2级的安全技术措施[4]。

　　数据库管理系统层次安全技术次要是用来处理这一问题，即当前面两个层次曾经被突破的情况下仍能保障数据库数据的安全，这就要求数据库管理系统必须有一套强无力的安全机制。处理这一问题的无效方法之一是数据库管理系统对数据库文件进行加密处理，使得即便数据不幸泄露或者丢失，也难以被人破译和阅读。

　　我们可以考虑在三个不同层次实现对数据库数据的加密，这三个层次分别是OS层、DBMS内核层和DBMS外层。

　　⑴在OS层加密。在OS层无法辨认数据库文件中的数据关系，从而无法产生合理的密钥，对密钥合理的管理和使用也很难。所以，对大型数据库来说，在OS层对数据库文件进行加密很难实现。

　　⑵在DBMS内核层实现加密。这种加密是指数据在物理存取之前完成加/脱密任务。这种加密方式的优点是加密功用强，并且加密功用几乎不会影响DBMS的功用，可以实现加密功用与数据库管理系统之间的无缝耦合。其缺点是加密运算在服务器端进行，加重了服务器的负载，而且DBMS和加密器之间的接口需求DBMS开发商的支持。

　　定义加密要求工具

　　DBMS

　　数据库使用系统

　　加密器

　　（软件或硬件）

　　⑶在DBMS外层实现加密。比较实际的做法是将数据库加密系统做成DBMS的一个外层工具，依据加密要求自动完成对数据库数据的加/脱密处理：

　　定义加密要求工具加密器

　　（软件或硬件）

　　DBMS

　　数据库使用系统

　　采用这种加密方式进行加密，加/脱密运算可在客户端进行，它的优点是不会加重数据库服务器的负载并且可以实现网上传输的加密，缺点是加密功用会遭到一些限制，与数据库管理系统之间的耦合性稍差。