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An Introduction to Database System
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
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An Introduction to Database System
第四章 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
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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
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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。 An Introduction to Database System
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An Introduction to Database System
第四章 数据库安全性 4.1 计算机安全性概论 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计 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
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An Introduction to Database System
4.1 计算机安全性概论 计算机系统的三类安全性问题 安全标准简介 An Introduction to Database System
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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4.1 计算机安全性概论 计算机系统的三类安全性问题 安全标准简介 An Introduction to Database System
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安全标准简介 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 CC An Introduction to Database System
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安全标准简介（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
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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
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可信计算机系统评测标准（续） An Introduction to Database System
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可信计算机系统评测标准（续） TCSEC/TDI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
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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
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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
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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
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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
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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
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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 An Introduction to Database System
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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
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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 数据库 Oracle公司的Trusted Oracle 7 Sybase公司的Secure SQL Server version Informix公司的Incorporated INFORMIX-OnLine / Secure 5.0 An Introduction to Database System
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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
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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
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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
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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
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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
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可信计算机系统评测标准（续） CC 在上述各评估标准及具体实践基础上，通过相互总结和互补发展而来的。 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
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可信计算机系统评测标准（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
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可信计算机系统评测标准（续） CC评估保证级划分 An Introduction to Database System
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第四章 数据库安全性 4.1 计算机安全性概论 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计 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
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数据库安全控制 计算机系统中，安全措施是一级一级层次设置的 An Introduction to Database System
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数据库安全控制 数据库安全控制常用的方法 用户标识和鉴定 存取控制 视图 审计 密码存储 An Introduction to Database System
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4.2 数据库安全性控制 用户标识与鉴别 存取控制 自主存取控制方法 授权与回收 数据库角色 强制存取控制方法 An Introduction to Database System
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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
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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
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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
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4.2 数据库安全性控制 用户标识与鉴别 存取控制 自主存取控制方法 授权与回收 数据库角色 强制存取控制方法 An Introduction to Database System
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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
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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
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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
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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
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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
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4.2 数据库安全性控制 用户标识与鉴别 存取控制 自主存取控制方法 授权与回收 数据库角色 强制存取控制方法 An Introduction to Database System
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自主存取控制（DAC）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 授权：定义一个用户的存取权限就是要定义这 个用户可以在哪些数据库对象上进行哪些类型 的操作。 An Introduction to Database System
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自主存取控制方法（续） 关系数据库系统中的存取权限 An Introduction to Database System
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4.2 数据库安全性控制 用户标识与鉴别 存取控制 自主存取控制方法 授权与回收 数据库角色 强制存取控制方法 An Introduction to Database System
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4.2.4 授权与回收 An Introduction to Database System
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GRANT 发出GRANT DBA 数据库对象创建者 拥有该权限的用户 接受权限的用户 一个或多个具体用户 PUBLIC（全体用户） An Introduction to Database System
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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 An Introduction to Database System
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例题 [例1]把查询student表的权限授给用户U1 GRANT SELECT ON TABLE Student TO U1; An Introduction to Database System
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例题 [例2]把对Student表和Course表的全部操作权限授予用户U2和U3。 GRANT ALL PRIVILEGES ON TABLE Student,Course TO U2,U3; An Introduction to Database System
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例题 [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
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例题 [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; An Introduction to Database System
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例题 [例5]把对表SC的INSERT权限授予U5用户，并允许将此权限再授予其他用户。 GRANT INSERT ON TABLE SC TO U5 WITH GRANT OPTION; An Introduction to Database System
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例题（传播权限） 执行了例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不能传播此权限 An Introduction to Database System
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下表是执行了例1到例7的语句后，数据库中用户权限定义表。 An Introduction to Database System
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权限与回收 An Introduction to Database System
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例题 [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
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例题 [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
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例题 [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
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执行例8到例10后，数据库中的用户权限定义表 An Introduction to Database System
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小结：SQL灵活的授权机制 An Introduction to Database System
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授权与回收 An Introduction to Database System
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权限与可执行的操作对照表 An Introduction to Database System
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4.2 数据库安全性控制 用户标识与鉴别 存取控制 自主存取控制方法 授权与回收 数据库角色 强制存取控制方法 An Introduction to Database System
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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
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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>]… An Introduction to Database System
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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>]… An Introduction to Database System
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举例 An Introduction to Database System
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举例 An Introduction to Database System
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举例 [例12]角色的权限修改 GRANT DELETE ON TABLE Student TO R1 An Introduction to Database System
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举例 [例13] REVOKE SELECT ON TABLE Student FROM R1; An Introduction to Database System
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4.2 数据库安全性控制 用户标识与鉴别 存取控制 自主存取控制方法 授权与回收 数据库角色 强制存取控制方法 An Introduction to Database System
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自主存取控制的缺点 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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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DAC+MAC安全检查示意图 An Introduction to Database System
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第四章 数据库安全性 4.1 计算机安全性概论 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计 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
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An Introduction to Database System
4.3 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，对数据提供一定程度的安全保护 间接实现支持存取谓词的用户权限定义 An Introduction to Database System
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视图机制（续） 例：王平只能检索计算机系学生的信息，张明拥有该视图上的所有操作权限 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
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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 ； An Introduction to Database System
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视图机制（续） GRANT ALL PRIVILEGES ON CS_Student TO 张明； An Introduction to Database System
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第四章 数据库安全性 4.1 计算机安全性概论 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计 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
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4.4 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
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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 An Introduction to Database System
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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
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第四章 数据库安全性 4.1 计算机安全性概论 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计 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
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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 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
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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
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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
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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
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第四章 数据库安全性 4.1 计算机安全性概论 4.2 数据库安全性控制 4.3 视图机制 4.4 审计 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
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4.6 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
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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
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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
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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
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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
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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 An Introduction to Database System
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An Introduction to Database System
4.7 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
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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
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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
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下课了。。。 休息一会儿。。。 认 真 An Introduction to Database System
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