數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層次技術(shù)
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性很大程度上依賴于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。如果數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)機制非常強大，則數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能較好。目前市場上流行的是關系式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，其性功能很弱，這導致數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性存在一定的威脅。
T-INDENT: 2em">由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在操作系統(tǒng)下都是以文件形式進行管理的，因此入侵者可以直接利用操作系統(tǒng)的漏洞竊取數(shù)據(jù)庫文件，或者直接利用OS工具來非法偽造、篡改數(shù)據(jù)庫文件內(nèi)容。這種隱患一般數(shù)據(jù)庫用戶難以察覺，分析和堵塞這種漏洞被認為是B2級的技術(shù)措施。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層次技術(shù)主要是用來解決這一問題，即當前面兩個層次已經(jīng)被突破的情況下仍能保障數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的，這要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須有一套強有力的機制。解決這一問題的有效方法之一是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫文件進行加密處理，使得即使數(shù)據(jù)不幸泄露或者丟失，也難以被人破譯和閱讀。
我們可以考慮在三個不同層次實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的加密，這三個層次分別是OS層、DBMS內(nèi)核層和DBMS外層。
⑴在OS層加密。在OS層無法辨認數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)關系，從而無法產(chǎn)生合理的密鑰，對密鑰合理的管理和使用也很難。所以，對大型數(shù)據(jù)庫來說，在OS層對數(shù)據(jù)庫文件進行加密很難實現(xiàn)。
⑵在DBMS內(nèi)核層實現(xiàn)加密。這種加密是指數(shù)據(jù)在物理存取之前完成加/脫密工作。這種加密方式的優(yōu)點是加密功能強，并且加密功能幾乎不會影響DBMS的功能，可以實現(xiàn)加密功能與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的無縫耦合。其缺點是加密運算在服務器端進行，加重了服務器的負載，而且DBMS和加密器之間的接口需要DBMS開發(fā)商的支持。
◆定義加密要求工具
◆DBMS
◆數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)
◆加密器
（軟件或硬件）
⑶在DBMS外層實現(xiàn)加密。比較實際的做法是將數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)做成DBMS的一個外層工具，根據(jù)加密要求自動完成對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的加/脫密處理：
◆定義加密要求工具加密器
（軟件或硬件）
◆DBMS
◆數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)
采用這種加密方式進行加密，加/脫密運算可在客戶端進行，它的優(yōu)點是不會加重數(shù)據(jù)庫服務器的負載并且可以實現(xiàn)網(wǎng)上傳輸?shù)募用�，缺點是加密功能會受到一些限制，與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的耦合性稍差。
下面我們進一步解釋在DBMS外層實現(xiàn)加密功能的原理：
數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)分成兩個功能獨立的主要部件：一個是加密字典管理程序，另一個是數(shù)據(jù)庫加/脫密引擎。數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)將用戶對數(shù)據(jù)庫信息具體的加密要求以及基礎信息保存在加密字典中，通過調(diào)用數(shù)據(jù)加/脫密引擎實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫表的加密、脫密及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。數(shù)據(jù)庫信息的加/脫密處理是在后臺完成的，對數(shù)據(jù)庫服務器是透明的。
◆加密字典管理程序
◆加密系統(tǒng)
◆應用程序
◆數(shù)據(jù)庫加脫密引擎
◆數(shù)據(jù)庫服務器
◆加密字典
◆用戶數(shù)據(jù)
按以上方式實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)具有很多優(yōu)點：首先，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的最終用戶是完全透明的，管理員可以根據(jù)需要進行明文和密文的轉(zhuǎn)換工作；其次，加密系統(tǒng)完全獨立于數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，無須改動數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密功能；第三，加解密處理在客戶端進行，不會影響數(shù)據(jù)庫服務器的效率。
數(shù)據(jù)庫加/脫密引擎是數(shù)據(jù)庫加密系統(tǒng)的核心部件，它位于應用程序與數(shù)據(jù)庫服務器之間，負責在后臺完成數(shù)據(jù)庫信息的加/脫密處理，對應用開發(fā)人員和操作人員來說是透明的。數(shù)據(jù)加/脫密引擎沒有操作界面，在需要時由操作系統(tǒng)自動加載并駐留在內(nèi)存中，通過內(nèi)部接口與加密字典管理程序和用戶應用程序通訊。數(shù)據(jù)庫加/脫密引擎由三大模塊組成：加/脫密處理模塊、用戶接口模塊和數(shù)據(jù)庫接口模塊，如圖4所示。其中，"數(shù)據(jù)庫接口模塊"的主要工作是接受用戶的操作請求，并傳遞給"加/脫密處理模塊"，此外還要代替"加/脫密處理模塊"去訪問數(shù)據(jù)庫服務器，并完成外部接口參數(shù)與加/脫密引擎內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換。"加/脫密處理模塊"完成數(shù)據(jù)庫加/脫密引擎的初始化、內(nèi)部專用命令的處理、加密字典信息的檢索、加密字典緩沖區(qū)的管理、SQL命令的加密變換、查詢結(jié)果的脫密處理以及加脫密算法實現(xiàn)等功能，另外還包括一些公用的輔助函數(shù)。
數(shù)據(jù)加/脫密處理的主要流程如下:
(1） 對SQL命令進行語法分析，如果語法正確，轉(zhuǎn)下一步；如不正確，則轉(zhuǎn)6），直接將SQL命令交數(shù)據(jù)庫服務器處理。
(2） 是否為數(shù)據(jù)庫加/脫密引擎的內(nèi)部控制命令？如果是，則處理內(nèi)部控制命令，然后轉(zhuǎn)7）；如果不是則轉(zhuǎn)下一步。
(3） 檢查數(shù)據(jù)庫加/脫密引擎是否處于關閉狀態(tài)或SQL命令是否只需要編譯？如果是則轉(zhuǎn)6），否則轉(zhuǎn)下一步。
(4） 檢索加密字典，根據(jù)加密定義對SQL命令進行加脫密語義分析。
(5） SQL命令是否需要加密處理？如果是，則將SQL命令進行加密變換，替換原SQL命令，然后轉(zhuǎn)下一步；否則直接轉(zhuǎn)下一步。
(6） 將SQL命令轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)庫服務器處理。
(7） SQL命令執(zhí)行完畢，SQL命令緩沖區(qū)。
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