База данных представляет собой важнейший корпоративный ресурс, который должен быть надлежащим образом защищен с помощью соответствующих средств контроля. Существуют такие опасности, как:
Вопросы защиты данных часто рассматриваются вместе с вопросами
поддержки целостности данных (по крайней мере, в неформальном контексте),
хотя на самом деле это совершенно разные понятия. Термин защита
относится к защищенности данных от несанкционированного доступа, изменения или умышленного разрушения, а целостность к точности или достоверности данных. Эти термины можно определить, как показано ниже.
их разрушения при доступе со стороны санкционированных пользователей.
Другими словами, защита данных получение гарантий, что пользователям разрешено выполнять те действия, которые они пытаются выполнить, а поддержка целостности получение гарантий, что действия, которые пользователи пытаются выполнить, будут допустимыми.
Между этими понятиями есть некоторое сходство, поскольку как при обеспечении защиты данных, так и при обеспечении поддержки их целостности система вынуждена проверять, не нарушаются ли при выполняемых пользователем действиях некоторые установленные ограничения. Эти ограничения формулируются (обычно администратором базы данных) на некотором подходящем языке и сохраняются в системном каталоге. Причем в обоих случаях СУБД должна каким-то образом отслеживать все выполняемые пользователем действия и проверять их соответствие установленным ограничениям.
Эти две темы обсуждаются раздельно, так как целостность данных является фундаментальным понятием, тогда как защита данных -- понятием вторичным, несмотря на его большую практическую важность (особенно в наши дни повсеместного распространения Internet, электронной коммерции и соответствующих средств доступа).
Ниже описаны многочисленные аспекты проблемы защиты данных.
Обычно в современных СУБД поддерживается один из двух широко распространенных методов организации защиты данных -- избирательный или мандатный, а иногда оба этих метода. В обоих случаях единица данных (или объект данных), для которой организуется защита, может выбираться из широкого диапазона, от всей базы данных до конкретных компонентов отдельных кортежей. Различия между двумя указанными методами кратко описаны ниже.
В случае избирательного контроля каждому пользователю обычно предоставляются различные права доступа (иначе называемые привилегиями, или полномочиями) к разным объектам. Более того, разные пользователи, как правило, обладают разными правами доступа к одному и тому же объекту. (Например, пользователю U1 может быть разрешен доступ к объекту А, но запрещен доступ к объекту B, тогда как пользователю U2 может быть разрешен доступ к объекту B, но запрещен доступ к объекту А.) Поэтому избирательные схемы характеризуются значительной гибкостью.
В случае мандатного контроля, наоборот, каждому объекту данных назначается некоторый классификационный уровень, а каждому пользователю присваивается некоторый уровень допуска. В результате право доступа к объекту данных получают только те пользователи, которые имеют соответствующий уровень допуска. Мандатные схемы обычно имеют иерархическую структуру и поэтому являются более жесткими. (Если пользователь U1 имеет доступ к объекту А, но не имеет доступа к объекту B, то в схеме защиты объект B должен будет располагаться на более высоком уровне, чем объект А, а значит, не может существовать никакого пользователя U2, который будет иметь доступ к объекту B, но не будет иметь доступа к объекту А.)
Независимо от того, какая схема используется (избирательная или мандатная), все решения относительно предоставления пользователям прав на выполнение тех или иных операций с теми или иными объектами должны приниматься исключительно управленческим персоналом. Поэтому все эти вопросы выходят за пределы возможностей самой СУБД, и все, что она способна сделать в данной ситуации, -- привести в действие решения, которые будут приняты на другом уровне. Исходя из этих соображений, можно определить приведенные ниже условия.
Также следует отметить, что в настоящее время существуют намного более сложные методы аутентификации по сравнению с простой проверкой паролей, в которых для аутентификации применяется целый ряд биометрических устройств: приборы для чтения отпечатков пальцев, сканеры радужной оболочки, анализаторы геометрических характеристик ладони, приборы проверки голоса, устройства распознавания подписей и т.д. Все эти устройства могут эффективно использоваться для проверки "персональных характеристик, которые никто не может подделать".
Кстати, в отношении идентификаторов пользователей следует заметить, что один и тот же идентификатор может совместно применяться для целого ряда разных пользователей, входящих в состав некоторой группы. Таким образом, система может поддерживать группы пользователей (называемые также ролями), обеспечивая одинаковые права доступа для всех ее членов, например, для всех работников бухгалтерского отдела. Кроме того, операции добавления новых пользователей в группу или их удаления из нее можно выполнять независимо от операций задания привилегий доступа для этой группы на те или иные объекты.
Избирательная схема управления доступом
Следует еще раз отметить, что во многих СУБД поддерживается либо избирательная, либо мандатная схема управления доступом, либо оба типа доступа одновременно. Однако точнее все же будет сказать, что в действительности в большинстве СУБД поддерживается только избирательная схема доступа и лишь в некоторых -- только мандатная. Поскольку на практике избирательная схема доступа встречается гораздо чаще.
Для определения избирательных ограничений защиты необходимо использовать некоторый язык. По вполне очевидным причинам гораздо легче указать то, что разрешается, чем то, что не разрешается. Поэтому в подобных языках обычно поддерживается определение не самих ограничений защиты, а полномочий, которые по своей сути противоположны ограничениям защиты (т.е. они разрешают какие-либо действия, а не запрещают их). Дадим краткое описание гипотетического языка определения полномочий, воспользовавшись следующим примером.
GRANT RETRIEVE { S#, SNAME, CITY }, DELETE
TO Jim, Fred, Mary ;
Этот пример иллюстрирует тот факт, что в общем случае полномочия доступа включают четыре описанных ниже компонента.
Ниже приводится общий синтаксис оператора определения полномочий.
AUTHORITY
GRANT
ON
TO
Мандатная схема управления доступом
Методы мандатного управления доступом применяются к тем базам данных, в которых хранимая информация имеет достаточно статичную и жесткую структуру, что свойственно, например, некоторым военным или правительственным организациям. Основная идея состоит в том, что каждому объекту данных присваивается некоторый классификационный уровень (или требуемый гриф секретности, например "Совершенно секретно", "Секретно", "Для служебного пользования" и т.д.), а каждому пользователю предоставляется уровень допуска с градациями, аналогичными существующим классификационным уровням. Предполагается, что эти уровни образуют строгую иерархическую систему (например, "Совершенно секретно" > "Секретно" > "Для служебного пользования" и т.д.). Тогда исходя из этих положений можно сформулировать два очень простых правила, впервые предложенные Беллом и Ла-Падулой.
Первое правило достаточно очевидно, тогда как второе требует дополнительных пояснений. Прежде всего, следует отметить, что иным образом второе правило можно сформулировать так: "По определению любая информация, записанная пользователем i, автоматически приобретает классификационный уровень, который равен уровню допуска пользователя i". Подобное правило необходимо, например, для того, чтобы предотвратить запись секретных данных, выполняемую пользователем с уровнем допуска
"Секретно", в файл с меньшим уровнем классификации, что нарушит всю систему секретности.
Шифрование данных
Ранее предполагалось, что некий злонамеренный пользователь пытается незаконно проникнуть в базу данных с помощью обычных средств доступа, имеющихся в системе. Теперь следует рассмотреть случай, когда он пытается проникнуть в базу данных, минуя систему, т.е. физически перемещая внешние носители информации или подключаясь к линии связи. Наиболее эффективным методом борьбы с такими угрозами является шифрование данных, т.е. хранение и передача особо важных данных в зашифрованном виде.
Для изучения основных концепций шифрования данных следует ввести некоторые новые понятия. Исходные (незашифрованные) данные называются открытым текстом.
Открытый текст шифруется с помощью специального алгоритма шифрования. В качестве входных данных для такого алгоритма выступают открытый текст и ключ шифрования, а в качестве выходных-- преобразованная форма открытого текста, которая называется шифрованным текстом. Детали алгоритма шифрования могут быть опубликованы, но ключ шифрования ни в коем случае не разглашается. Именно зашифрованный текст, непонятный всем, кто не обладает ключом шифрования, хранится в базе данных и передается по линии связи.
Пример 5.1. Пусть в качестве открытого текста дана следующая строка.
AS KINGFISHERS CATCH FIRE (Здесь для простоты изложения предполагается, что данные состоят только из пробелов и прописных символов.) Кроме того, допустим, что ключом шифрования является следующая строка.
Ниже описывается используемый алгоритм шифрования.
1. Разбить открытый текст на блоки, длина которых равна длине ключа шифрования.
AS+KI NGFIS HERS+ CATCH +FIRE
FDIZB SSOXL MQ+GT HMBRA ERRFY
Если известен ключ шифрования, то процедура расшифровки в этом примере может быть выполнена достаточно просто. Вопрос заключается в том, насколько сложно нелегальному пользователю определить ключ шифрования, обладая открытым и зашифрованным текстами. В данном простом примере это не очень сложно выполнить, однако вполне очевидно, что можно разработать и более сложные схемы шифрования. В идеале, схема шифрования должна быть такой, чтобы усилия, затраченные на ее расшифровку, во много раз превышали полученную при этом выгоду. (Фактически это замечание применимо ко всем аспектам проблемы обеспечения безопасности, т.е. стоимость осуществления попыток взлома системы защиты должна быть значительно выше потенциальной выгоды от этого.) Конечной целью поиска таких схем следует считать схему, для которой сам ее разработчик, обладая открытым и зашифрованным вариантами одной и той же части текста, не в состоянии определить ключ и, следовательно, расшифровать другую часть зашифрованного текста.
Управление безопасностью обычно осуществляется на трех уровнях:
На уровне операционной системы у администратора базы данных (АБД) должны быть права для создания и удаления относящихся к базе данных файлов. Напротив, у обычных пользователей таких прав быть не должно. Информация о безопасности на уровне операционной системы приведена в стандартной документации Oracle. Во многих крупных организациях АБД или администратор по безопасности базы данных работают в тесном контакте с администраторами вычислительной системы, чтобы координировать усилия по разработке требований и практических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности.
В требованиях к безопасности базы данных описываются процедуры предоставления доступа к базе путем назначения каждому пользователю пары имя/пароль (username/password). В требованиях может также оговариваться ограничение объема ресурсов (дискового пространства и процессорного времени), выделяемых одному пользователю, и постулироваться необходимость аудита действий пользователей. Механизм обеспечения безопасности на уровне базы данных также обеспечивает управление доступом к конкретным объектам схемы базы данных.
В современных СУБД поддерживается один из двух наиболее общих подходов к вопросу обеспечения безопасности данных: избирательный подход и обязательный подход. В обоих подходах единицей данных или «объектом данных», для которых должна быть создана система безопасности, может быть как вся база данных целиком, так и любой объект внутри базы данных.
Эти два подхода отличаются следующими свойствами:
В случае избирательного управления некоторый пользователь обладает различными правами (привилегиями или полномочиями) при работе с данными объектами. Разные пользователи могут обладать разными правами доступа к одному и тому же объекту. Избирательные права характеризуются значительной гибкостью.
В случае избирательного управления, наоборот, каждому объекту данных присваивается некоторый классификационный уровень, а каждый пользователь обладает некоторым уровнем допуска. При таком подходе доступом к определенному объекту данных обладают только пользователи с соответствующим уровнем допуска.
Для реализации избирательного принципа предусмотрены следующие методы. В базу данных вводится новый тип объектов БД - это пользователи. Каждому пользователю в БД присваивается уникальный идентификатор. Для дополнительной защиты каждый пользователь кроме уникального идентификатора снабжается уникальным паролем, причем если идентификаторы пользователей в системе доступны системному администратору, то пароли пользователей хранятся чаще всего в специальном кодированном виде и известны только самим пользователям.
Пользователи могут быть объединены в специальные группы пользователей. Один пользователь может входить в несколько групп. В стандарте вводится понятие группы PUBLIC, для которой должен быть определен минимальный стандартный набор прав. По умолчанию предполагается, что каждый вновь создаваемый пользователь, если специально не указано иное, относится к группе PUBLIC.
Привилегии или полномочия пользователей или групп - это набор действий (операций), которые они могут выполнять над объектами БД.
В последних версиях ряда коммерческих СУБД появилось понятие «роли». Роль - это поименованный набор полномочий. Существует ряд стандартных ролей, которые определены в момент установки сервера баз данных. И имеется возможность создавать новые роли, группируя в них произвольные полномочия. Введение ролей позволяет упростить управление привилегиями пользователей, структурировать этот процесс. Кроме того, введение ролей не связано с конкретными пользователями, поэтому роли могут быть определены и сконфигурированы до того, как определены пользователи системы.
Пользователю может быть назначена одна или несколько ролей.
Объектами БД, которые подлежат защите, являются все объекты, хранимые в БД: таблицы, представления, хранимые процедуры и триггеры. Для каждого типа объектов есть свои действия, поэтому для каждого типа объектов могут быть определены разные права доступа.
На самом элементарном уровне концепции обеспечения безопасности баз данных исключительно просты. Необходимо поддерживать два фундаментальных принципа: проверку полномочий и проверку подлинности (аутентификацию).
Проверка полномочий основана на том, что каждому пользователю или процессу информационной системы соответствует набор действий, которые он может выполнять по отношению к определенным объектам. Проверка подлинности означает достоверное подтверждение того, что пользователь или процесс, пытающийся выполнить санкционированное действие, действительно тот, за кого он себя выдает.
Система назначения полномочий имеет в некотором роде иерархический характер. Самыми высокими правами и полномочиями обладает системный администратор или администратор сервера БД. Традиционно только этот тип пользователей может создавать других пользователей и наделять их определенными полномочиями.
СУБД в своих системных каталогах хранит как описание самих пользователей, так и описание их привилегий по отношению ко всем объектам.
Далее схема предоставления полномочий строится по следующему принципу. Каждый объект в БД имеет владельца - пользователя, который создал данный объект. Владелец объекта обладает всеми правами-полномочиями на данный объект, в том числе он имеет право предоставлять другим пользователям полномочия по работе с данным объектом или забирать у пользователей ранее предоставленные полномочия.
В ряде СУБД вводится следующий уровень иерархии пользователей - это администратор БД. В этих СУБД один сервер может управлять множеством СУБД (например, MS SQL Server, Sybase).
В СУБД Oracle применяется однобазовая архитектура, поэтому там вводится понятие подсхемы - части общей схемы БД и вводится пользователь, имеющий доступ к подсхеме.
В стандарте SQL не определена команда создания пользователя, но практически во всех коммерческих СУБД создать пользователя можно не только в интерактивном режиме, но и программно с использованием специальных хранимых процедур. Однако для выполнения этой операции пользователь должен иметь право на запуск соответствующей системной процедуры.
В стандарте SQL определены два оператора: GRANT и REVOKE соответственно предоставления и отмены привилегий.
Оператор предоставления привилегий имеет следующий формат:
GRANT {<список действий>| ALL PRIVILEGES }
ON <имя_объекта> ТО {<имя_пользователя>
Здесь список действий определяет набор действий из общедопустимого перечня действий над объектом данного типа.
Параметр ALL PRIVILEGES указывает, что разрешены все действия из допустимых для объектов данного тина.
<имя_объекта> - задает имя конкретного объекта: таблицы, представления, хранимой процедуры, триггера.
<имя_пользователя> или PUBLIC определяет, кому предоставляются данные привилегии.
Параметр WITH GRANT OPTION является необязательным и определяет режим, при котором передаются не только права на указанные действия, но и право передавать эти права другим пользователям. Передавать права в этом случае пользователь может только в рамках разрешенных ему действий.
Рассмотрим пример, пусть у нас существуют три пользователя с абсолютно уникальными именами userl, user2 и userS. Все они являются пользователями одной БД.
User1 создал объект Таb1, он является владельцем этого объекта и может передать права на работу с эти объектом другим пользователям. Допустим, что пользователь user2 является оператором, который должен вводить данные в ТаЫ (например, таблицу новых заказов), а пользователь user 3 является большим начальником (например, менеджером отдела), который должен регулярно просматривать введенные данные.
Для объекта типа таблица полным допустимым перечнем действий является набор из четырех операций: SELECT, INSERT, DELETE, UPDATE. При этом операция обновление может быть ограничена несколькими столбцами.
Общий формат оператора назначения привилегий для объекта типа таблица будет иметь следующий синтаксис:
GRANT {[.INSERT][.DELETE][,UPDATE (<список столбцов»)]}
ON <имя таблицы»
ТО {<имя_пользователя> | PUBLIC }
Тогда резонно будет выполнить следующие назначения:
Эти назначения означают, что пользователь user2 имеет право только вводить новые строки в отношение Таb1, а пользователь user3 имеет право просматривать все строки в таблице Таb1.
При назначении прав доступа на операцию модификации можно уточнить, значение каких столбцов может изменять пользователь. Допустим, что менеджер отдела имеет право изменять цену на предоставляемые услуги. Предположим, что цена задается в столбце COST таблицы ТаЫ. Тогда операция назначения привилегий пользователю user3 может измениться и выглядеть следующим образом:
GRANT SELECT. UPDATE (COST) ON Tabl TO user3
Если наш пользователь userl предполагает, что пользователь user4 может его замещать в случае его отсутствия, то он может предоставить этому пользователю все права по работе с созданной таблицей Таb1.
GRANT ALL PRIVILEGES
TO user4 WITH GRANT OPTION
B этом случае пользователь user4 может сам назначать привилегии по работе с таблицей Таb1 в отсутствие владельца объекта пользователя user1. Поэтому в случае появления нового оператора пользователя user5 on может назначить ему права на ввод новых строк в таблицу командой
Если при передаче полномочий набор операций над объектом ограничен, то пользователь, которому переданы эти полномочия, может передать другому пользователю только те полномочия, которые есть у него, или часть этих полномочий. Поэтому если пользователю user4 были делегированы следующие полномочия:
GRANT SELECT, UPDATE, DELETE
WITH GRANT OPTION.
то пользователь user4 не сможет передать полномочия на ввод данных пользователю user5, потому что эта операция не входит в список разрешенных для него самого.
Кроме непосредственного назначения прав по работе с таблицами эффективным методом защиты данных может быть создание представлений, которые будут содержать только необходимые столбцы для работы конкретного пользователя и предоставление прав на работу с данным представлением пользователю.
Так как представления могут соответствовать итоговым запросам, то для этих представлений недопустимы операции изменения, и, следовательно, для таких
представлений набор допустимых действий ограничивается операцией SELECT. Если же представления соответствуют выборке из базовой таблицы, то для такого представления допустимыми будут все 4 операции: SELECT, INSERT, UPDATE и DELETE.
Для отмены ранее назначенных привилегий в стандарте SQL определен оператор REVOKE. Оператор отмены привилегий имеет следующий синтаксис:
REVOKE {<список операций | ALL PRIVILEGES}
ON <имя_объекта>
FROM {<список пользователей | PUBLIC } {CASCADE | RESTRICT }
Параметры CASCADE или RESTRICT определяют, каким образом должна производиться отмена привилегий. Параметр CASCADE отменяет привилегии не только пользователя, который непосредственно упоминался в операторе GRANT при предоставлении ему привилегий, но и всем пользователям, которым этот пользователь присвоил привилегии, воспользовавшись параметром WITH GRANT OPTION.
Например, при использовании операции:
REVOKE ALL PRIVILEGES
TO user4 CASCADE
будут отменены привилегии и пользователя users, которому пользователь user4 успел присвоить привилегии.
Параметр RESTRICKT ограничивает отмену привилегий только пользователю, непосредственно упомянутому в операторе REVOKE. Но при наличии делегированных привилегий этот оператор не будет выполнен. Так, например, операция:
REVOKE ALL PRIVILEGES
TO user4 RESTRICT
не будет выполнена, потому что пользователь user4 передал часть своих полномочий пользователю user5.
Посредством оператора REVOKE можно отобрать все или только некоторые из ранее присвоенных привилегий по работе с конкретным объектом. При этом из описания синтаксиса оператора отмены привилегий видно, что можно отобрать привилегии одним оператором сразу у нескольких пользователей или у целой группы PUBLIC.
Поэтому корректным будет следующее использование оператора REVOKE:
TO user2,user4 CASCADE
При работе с другими объектами изменяется список операций, которые используются в операторах GRANT и REVOKE.
По умолчанию действие, соответствующее запуску (исполнению) хранимой процедуры, назначается всем членам группы PUBLIC.
Если вы хотите изменить это условие, то после создания хранимой процедуры необходимо записать оператор REVOKE. REVOKE EXECUTE ON COUNT_EX TO PUBLIC CASCADE И теперь мы можем назначить новые права пользователю user4.
Системный администратор может разрешить некоторому пользователю создавать и изменять таблицы в некоторой БД. Тогда он может записать оператор предоставления прав следующим образом:
GRANT CREATE TABLE, ALTER TABLE.
DROP TABLE ON DB_LIB TO userl
В этом случае пользователь userl может создавать, изменять или удалять таблицы в БД DB_LIB, однако он не может разрешить создавать или изменять таблицы в этой БД другим пользователям, потому что ему дано разрешение без права делегирования своих возможностей.
В некоторых СУБД пользователь может получить права создавать БД. Например, в MS SQL Server системный администратор может предоставить пользователю main_user право на создание своей БД на данном сервере. Это может быть сделано следующей командой:
GRANT CREATE DATABASE
По принципу иерархии пользователь main_user, создав свою БД, теперь может предоставить права на создание или изменение любых объектов в этой БД другим пользователям.
В СУБД, которые поддерживают однобазовую архитектуру, такие разрешения недопустимы. Например, в СУБД Oracle на сервере создается только одна БД, но пользователи могут работать па уровне подсхемы (части таблиц БД и связанных с ними объектов). Поэтому там вводится понятие системных привилегий. Их очень много, 80 различных привилегий.
Для того чтобы разрешить пользователю создавать объекты внутри этой БД, используется понятие системной привилегии, которая может быть назначена одному или нескольким пользователям. Они выдаются только на действия и конкретный тип объекта. Поэтому, если вы, как системный администратор, предоставили пользователю право создания таблиц (CREATE TABLE), то для того чтобы он мог создать триггер для таблицы, ему необходимо предоставить еще одну системную привилегию CREATE TRIGGER. Система защиты в Oracle считается одной из самых мощных, по это имеет и обратную сторону - она весьма сложная. Поэтому задача администрирования в Oracle требует хорошего знания как семантики принципов поддержки прав доступа, так и физической реализации этих возможностей.
Реализация системы защиты в MS SQL Server
SQL server 6.5 поддерживает З режима проверки при определении прав пользователя:
1. Стандартный (standard).
2. Интегрированный (integrated security).
3. Смешанный (mixed).
Стандартный режим защиты предполагает, что каждый пользователь должен иметь учетную запись как пользователь домена NT Server. Учетная запись пользователя домена включает имя пользователя и его индивидуальный пароль. Пользователи доменов могут быть объединены в группы. Как пользователь домена пользователь получает доступ к определенным ресурсам домена. В качестве одного из ресурсов домена и рассматривается SQL Server. Но для доступа к SQL Server пользователь должен иметь учетную запись пользователя MS SQL Server. Эта учетная запись также должна включать уникальное имя пользователя сервера и его пароль. При подключении к операционной среде пользователь задает свое имя и пароль пользователя домена. При подключении к серверу баз данных пользователь задает свое уникальное имя пользователя SQL Server и свой пароль.
Интегрированный режим предполагает, что для пользователя задается только одна учетная запись в операционной системе, как пользователя домена, a SQL Server идентифицирует пользователя по его данным в этой учетной записи. В этом случае пользователь задает только одно свое имя и один пароль.
В случае смешанного режима част], пользователей может быть подключена к серверу с использованием стандартного режима, а часть с использованием интегрированного режима.
В MS SQL Server 7.0 оставлены только 2 режима: интегрированный, называемый Windows NT Authentication Mode (Windows NT Authentication), и смешанный, Mixed Mode (Windows NT Authentication and SQL Server Authentication). Алгоритм проверки аутентификации пользователя в MS SQL Server 7.0 приведен на рис. 13.1.
Рис. 13.1. Алгоритм проверки аутентификации пользователя в MS SQL Server 7.0
При попытке подключения к серверу БД сначала проверяется, какой метод аутентификации определен для данного пользователя. Если определен Windows NT Authentication Mode, то далее проверяется, имеет ли данный пользователь домена доступ к ресурсу SQL Server, если он имеет доступ, то выполняется попытка подключения с использованием имени пользователя и пароля, определенных для пользователя домена; если данный пользователь имеет права подключения к SQL Server, то подключение выполняется успешно, в противном случае пользователь получает сообщение о том, что данному пользователю не разрешено подключение к SQL Server. При использовании смешанного режима аутентификации средствами SQL Server проводится последовательная проверка имени пользователя (login) и его пароля (password); если эти параметры заданы корректно, то подключение завершается успешно, в противном случае пользователь также получает сообщение о невозможности подключиться к SQL Server.
Для СУБД Oracle всегда используется в дополнение к имени пользователя и пароля в операционной среде его имя и пароль для работы с сервером БД.
Проверка полномочий
Второй задачей при работе с БД, как указывалось ранее, является проверка полномочий пользователей. Полномочия пользователей хранятся в специальных системных таблицах, и их проверка осуществляется ядром СУБД при выполнении каждой операции. Логически для каждого пользователя и каждого объекта в БД как бы строится некоторая условная матрица, где по одному измерению расположены объекты, а по другому - пользователи. На пересечении каждого столбца и каждой строки расположен перечень разрешенных операций для данного пользователя над данным объектом. С первого взгляда кажется, что эта модель проверки достаточно устойчивая. Но сложность возникает тогда, когда мы используем косвенное обращение к объектам. Например, пользователю user_N не разрешен доступ к таблице Таb1, но этому пользователю разрешен запуск хранимой процедуры SP_N, которая делает выборку из этого объекта. По умолчанию все хранимые процедуры запускаются под именем их владельца.
Такие проблемы должны решаться организационными методами. При разрешении доступа некоторых пользователей необходимо помнить о возможности косвенного доступа.
В любом случае проблема защиты никогда не была чисто технической задачей, это комплекс организационно-технических мероприятий, которые должны обеспечить максимальную конфиденциальность информации, хранимой в БД.
Кроме того, при работе в сети существует еще проблема проверки подлинности полномочий.
Эта проблема состоит в следующем. Допустим, процессу 1 даны полномочия по работе с БД, а процессу 2 такие полномочия не даны. Тогда напрямую процесс 2 не может обратиться к БД, но он может обратиться к процессу 1 и через него получить доступ к информации из БД.
Поэтому в безопасной среде должна присутствовать модель проверки подлинности, которая обеспечивает подтверждение заявленных пользователями или процессами идентификаторов. Проверка полномочий приобрела еще большее значение в условиях массового распространения распределенных вычислений. При существующем высоком уровне связности вычислительных систем необходимо контролировать все обращения к системе.
Проблемы проверки подлинности обычно относят к сфере безопасности коммуникаций и сетей, поэтому мы не будем их здесь более обсуждать, за исключением следующего замечания. В целостной системе компьютерной безопасности, где четкое выполнение программы защиты информации обеспечивается за счет взаимодействия соответствующих средств в операционных системах, сетях, базах данных, проверка подлинности имеет прямое отношение к безопасности баз данных.
Заметим, что модель безопасности, основанная на базовых механизмах проверки полномочий и проверки подлинности, не решает таких проблем, как украденные пользовательские идентификаторы и пароли или злонамеренные действия некоторых пользователей, обладающих полномочиями, - например, когда программист, работающий над учетной системой, имеющей полный доступ к учетной базе данных, встраивает в код программы «Троянского коня» с целью хищения или намеренного изменения информации, хранимой в БД. Такие вопросы выходят за рамки нашего
обсуждения средств защиты баз данных, но следует тем не менее представлять себе, что программа обеспечения информационной безопасности должна охватывать не только технические области (такие как защита сетей, баз данных и операционных систем), но и проблемы физической защиты, надежности персонала (скрытые проверки), аудит, различные процедуры поддержки безопасности, выполняемые вручную или частично автоматизированные.
Обобщеннаяархитектура СУБД
Мы рассмотрели отдельные аспекты работы СУБД. Теперь попробуем кратко обобщить все, что узнали, и построим некоторую условную обобщенную структуру СУБД. На рис. 14.1 нзрбражена такая структура. Здесь условно показано, что СУБД должна управлять внешней памятью, в котором расположены файлы с данными, файлы журналов и файлы системного каталога.
С другой стороны, СУБД управляет и оперативной памятью, в которой располагаются буфера с данными, буфера журналов, данные системного каталога, которые необходимы для поддержки целостности и проверки привилегии пользователей. Кроме того, и оперативной памяти во время работы СУБД располагается информация, которая соответствует текущему состоянию обработки запросов, там хранятся планы выполнения скомпилированных запросов и т. д.
Модуль управления внешней памятью обеспечивает создание необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например для ускорения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы). Как мы рассматривали ранее, в некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но подчеркнем, что в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, и если использует, то как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД.
Модуль управления буферами оперативной памяти предназначен для решения задач эффективной буферизации, которая используется практически для выполнения всех остальных функций СУБД.
Условно оперативную память, которой управляет СУБД, можно представить как совокупность буферов, хранящих страницы данных, буферов, хранящих страницы журналов транзакций и область совместно используемого пула (см. рис. 14.2). Последняя область содержит фрагменты системного каталога, которые необходимо постоянно держать в оперативной памяти, чтобы ускорить обработку запросов пользователей, и область операторов SQL с курсорами. Фрагменты системного каталога в некоторых реализациях называются словарем данных. В стандарте SQL2 определены общие требования к системному каталогу.
Рис. 14.1. Обобщенная структура СУБД
Рис. 14.2. Оперативная память, управляемая СУБД
Системный каталог в реляционных СУБД представляет собой совокупность специальных таблиц, которыми владеет сама СУБД. Таблицы системного каталога создаются автоматически при установке программного обеспечения сервера БД. Все системные таблицы обычно объединяются некоторым специальным «системным идентификатором пользователя». При обработке SQL-запросов СУБД постоянно обращается к этим таблицам. В некоторых СУБД разрешен ограниченный доступ пользователей к ряду системных таблиц, однако только в режиме чтения. Только системный администратор имеет некоторые права на модификацию данных в некоторых системных таблицах.
Каждая таблица системного каталога содержит информацию об отдельных структурных элементах БД. В стандарте SQL2 определены следующие системные таблицы:
Таблица 14.1. Содержание системного каталога по стандарту SQL2
Системная таблица | |||
Одна строка для каждого идентификатора | |||
пользователя с зашифрованным паролем | |||
Одна строка для каждой информационной | |||
DATA_TYPE_DESCRIPTION | Одна строка для каждого домена или | ||
столбца, имеющего определенный тип | |||
Одна строка для каждого домена | |||
DOMAIN_CONSTRA1NS | Одна строка для каждого ограничивающего | ||
условия, наложенного на домен | |||
Одна строка для каждой таблицы с | |||
указанием имени, владельца, количества | |||
столбцов, размеров данных столбцов, и т. д. | |||
Одна строка для каждого представления с | |||
указанием имени, имени владельца, | |||
запроса, который определяет представление | |||
Одна строка для каждого столбца с | |||
указанием имени столбца, имени таблицы | |||
или представления, к которому он | |||
относится, типа данных столбца, его | |||
размера, допустимости или недопустимости | |||
неопределенных значений (NULL) и т. д. | |||
VIEW_TABLE_USAGE | Одна стр.ока для каждой таблицы, на | ||
представлении (если представление | |||
многотабличное, то для каждой таблицы | |||
заносится одна строка) | |||
VIEW_COLUMN_USAGE | |||
представлении | |||
TABLE_CONSTRAINS | Одна строка для каждого условия | ||
ограничения, заданного в каком-либо | |||
определении таблицы | |||
KEY_COLUMN_USAGE | Одна строка для каждого столбца, на | ||
который наложено условие уникальности и | |||
который присутствует в определении | |||
первичного или внешнего ключа (если | |||
первичный или внешний ключ заданы | |||
несколькими столбцами, то для каждого из | |||
них задается отдельная строка) |
REFERENTIAL_CONSTRAINTS Одна строка для каждого внешнего ключа, присутствующего в определении таблицы
CHECK_ CONSTRAINTS Одна строка для каждого условия проверки, заданного в определении таблицы
CHECK_TABLE_USAGE Одна строка для каждой таблицы, на которую имеется ссылка в условиях проверки, ограничительном условии для домена или всей таблицы
Системная таблица | |||
CHECK_COLUMN_USAGE | Одна строка для каждого столбца, на | ||
ограничительном условии для домена или | |||
ином ограничительном условии | |||
Одна строка для каждого декларативного | |||
утверждения целостности | |||
TABLE_PRIVILEGES | |||
предоставленной на какую-либо таблицу | |||
COLUMN_PRIVILEGES | Одна строка для каждой привилегии, | ||
предоставленной на какой-либо столбец | |||
USAGE_PRIVILEGES | Одна строка для каждой привилегии, | ||
предоставленной на какой-либо домен, набор | |||
символов и т. д. | |||
Одна строка для каждого заданного набора | |||
символов | |||
Одна строка для заданной | |||
последовательности | |||
Одна строка для каждого заданного | |||
преобразования | |||
Одна строка для каждого заданного языка, | |||
поддерживаемого СУБД | |||
Стандарт SQL2 не требует, чтобы СУБД в точности поддерживала требуемый набор системных таблиц. Стандарт ограничивается требованием того, чтобы для рядовых пользователей были доступны некоторые специальные представления системного каталога. Поэтому системные таблицы организованы по-разному в разных СУБД и имеют различные имена, но большинство СУБД предо-ставля-ют ряд основных представлений рядовым пользователям.
Кроме того, системный каталог отражает некоторые дополнительные возможности, предоставляемые конкретными СУБД. Так, например, в системном каталоге Oracle присутствуют таблицы синонимов.
Область SQL содержит данные связывания, временные буферы, дерево разбора и план выполнения для каждого оператора SQL, переданного серверу БД. Область разделяемого
пула ограничена в размере, поэтому, возможно, в ней не могут поместиться все операторы SQL, которые были выполнены с момента запуска сервера БД. Ядро СУБД удаляет старые, давно не используемые операторы, освобождая память под новые операторы SQL. Если пользователь выполняет запрос, план выполнения которого уже хранится в разделяемом пуле, то СУБД не производит его разбор и построение нового плана, она сразу запускает его на выполнение, возможно, с новыми параметрами.
Модуль управления транзакциями поддерживает механизмы фиксации и отката транзакций, он связан с модулем управления буферами оперативной памяти и обеспечивает сохранение всей информации, которая требуется после мягких или жестких сбоев в системе. Кроме того, модуль управления транзакциями содержит специальный механизм поиска тупиковых ситуаций или взаимоблокировок и реализует одну из принятых стратегий принудительного завершения транзакций для развязывания тупиковых ситуаций.
Особое внимание надо обратить на модуль поддержки SQL. Это практически транслятор с языка SQL и блок оптимизации запросов.
В общем, оптимизация запросов может быть разделена на синтаксическую и семантическую.
Методы синтаксической оптимизации запросов
Методы синтаксической оптимизации запросов связаны с построением некоторой эквивалентной формы, называемой иногда канонической формой, которая требует меньших затрат на выполнение запроса, но дает результат, полностью эквивалентный исходному запросу.
К методам, используемым при синтаксической оптимизации запросов, относятся следующие:
Логические преобразования запросов. Прежде всего это относится к преобразованию предикатов, входящих в условие выборки. Предикаты, содержащие операции сравнения простых значений. Такой предикат имеет вид арифметическое выражение ОС арифметическое выражение, где ОС - операция сравнения, а арифметические выражения левой и правой частей в общем случае содержат имена полей отношений и константы (в языке SQL среди констант могут встречаться и имена переменных объемлющей программы, значения которых становятся известными только"при реальном выполнении запроса).
Канонические представления могут быть различными для предикатов разных типов. Если предикат включает только одно имя поля, то его каноническое представление может, например, иметь вид имя поля ОС константное арифметическое выражение (эта форма предиката - простой предикат селекции - очень полезна при выполнении следующего этапа оптимизации). Если начальное представление предиката имеет вид
(n+12)*R.B OC 100
здесь n - переменная языка, R.B - имя столбца В отношения R, ОС - допустимая операция сравнения.
Каноническим представлением такого предиката может быть
R.В ОС 100/(n+12)
В этом случае мы один раз для заданного значения переменной п вычисляем выражение в скобках и правую часть операции сравнения 100/(n +12), а потом каждую строку можем сравнивать с полученным значением.
Если предикат включает в точности два имени поля разных отношений (или двух разных вхождений одного отношения), то его каноническое представление может иметь вид имя поля ОС арифметическое выражение, где арифметическое выражение в правой части включает только константы и второе имя ноля (это тоже форма, полезная дпя выполнения следующего шага оптимизации, -
предикат соединения; особенно важен случай эквисоединения, когда ОС - это равенство). Если в начальном представлении предикат имеет вид:
12*(Rl.A)-n*(R2.B) ОС m,
R1.A ОС (m+n*(R2.B)/12
Еще один класс логических преобразований связан с приведением к каноническому виду логического выражения, задающего условие выборки запроса. Как правило, используются либо дизъюнктивная, либо конъюнктивная нормальные формы. Выбор канонической формы зависит от общей организации оптимизатора.
R1 NATURAL JOIN R2
WHERE R1.A ОС a AND
Здесь а и b некоторые константы, которые ограничивают значение атрибутов отношений
предикат соединения; особенно важен случай зквисоединения, когда ОС - это равенство). Если в начальном представлении предикат имеет вид:
12*(Rl.A)-n*(R2.B) ОС m,
то его каноническое представление:
R1.A ОС (m+n*(R2.B)/12
В общем случае желательно приведение предиката к каноническому представлению вида арифметическое выражение ОС константное арифметическое выражение, где выражения правой и левой частей также приведены к каноническому представлению. В дальнейшем можно произвести поиск общих арифметических выражений в разных предикатах запроса. Это оправдано, поскольку при выполнении запроса вычисление арифметических выражений будет производиться при выборке каждого очередного кортежа, то есть потенциально большое число раз.
При приведении предикатов к каноническому представлению можно вычислять константные выражения и избавляться от логических отрицаний.
Еще один класс логических преобразовании связан с приведением к каноническому виду логического выражения, задающего условие выборки запроса. Как правило, используются либо дизъюнктивная, либо конъюнктивная нормальные формы. Выбор канонической формы зависит от общей организации оптимизатора.
При приведении логического условия к каноническому представлению можно производить поиск общих предикатов (они могут существовать изначально, могут появиться после приведения предикатов к каноническому виду или в процессе нормализации логического условия) и упрощать логическое выражение за счет, например, выявления конъюнкции взаимно противоречащих предикатов.
Преобразования запросов с изменением порядка реляционных операций. В
традиционных оптимизаторах распространены логические преобразования, связанные с изменением порядка выполнения реляционных операций.
Например, имеем следующий запрос:
Rl NATURAL JOIN R2 WHERE R1.A ОС a AND R2.B С b
Здесь а и b некоторые константы, которые ограничивают значение атрибутов отношений R1 и R2.
Если мы его рассмотрим в терминах реляционной алгебры, то это естественное соединение отношений R1 и R2, в которых заданы внутренние ограничения на кортежи каждого отношения.
Для уменьшения числа соединяемых кортежей резоннее сначала произвести операции выборки на каждом отношении и только после этого перейти в операции естественного соединения.
Поэтому данный запрос будет эквивалентен следующей последовательности операций реляционной алгебры:
R3 =.R1 R4 = R2 R5 = R3**R4
Хотя немногие реляционные системы имеют языки запросов, основанные в чистом виде на реляционной алгебре, правила преобразований алгебраических выражений могут быть полезны и в других случаях. Довольно часто реляционная алгебра используется в качестве основы внутреннего представления запроса. Естественно, что после этого можно выполнять и алгебраические преобразования.
В частности, существуют подходы, связанные с преобразованием запросов на языке SQL к алгебраической форме. Особенно важно то, что реляционная алгебра более проста, чем язык SQL. Преобразование запроса к алгебраической форме упрощает дальнейшие действия оптимизатора по выборке оптимальных планов. Вообще говоря, развитый оптимизатор запросов системы, ориентированной на SQL, должен выявить все возможные планы выполнения любого запроса, но «пространство поиска» этих планов в общем случае очень велико; в каждом конкретном оптимизаторе используются свои эвристики для сокращения пространства поиска. Некоторые, возможно, наиболее оптимальные планы никогда не будут рассматриваться. Разумное преобразование запроса на SQL к алгебраическому представлению сокращает пространство поиска планов выполнения запроса с гарантией того, что оптимальные планы потеряны не будут.
Приведение запросов с вложенными подзапросами к запросам с соединениями. Основным отличием языка SQL от языка реляционной алгебры является возможность использовать в логическом условии выборки предикаты, содержащие вложенные подзапросы. Глубина вложенности не ограничивается языком, то есть, вообще говоря, может быть произвольной. Предикаты с вложенными подзапросами при наличии общего синтаксиса могут обладать весьма различной семантикой. Единственным общим для всех возможных се-мантик вложенных подзапросов алгоритмом выполнения запроса является вычисление вложенного подзапроса всякий раз при вычислении значения предиката. Поэтому естественно стремиться к такому преобразованию запроса, содержащего предикаты со вложенными подзапросами, которое сделает семантику подзапроса более явной, предоставив тем самым в дальнейшем оптимизатору возможность выбрать способ выполнения запроса, наиболее точно соответствующий семантике подзапроса.
Каноническим представлением запроса на п отношениях называется запрос, содержащий n-1 предикат соединения и не содержащий предикатов с вложенными подзапросами. Фактически каноническая форма - это алгебраическое представление запроса.
Например, запрос с вложенным подзапросом:
(SELECT R2.B FROM R2 WHERE Rl.C = R2.D)
эквивалентен
WHERE Rl.A = R2.B AND Rl.C = R2.D)
Второй запрос:
(SELECT Rl.A FROM Rl WHERE Rl.K =
(SELECT AVG (R2.B) FROM R2 WHERE Rl.C = R2.D)
(SELECT Rl.A FROM Rl. R3
WHERE Rl.C = R3.D AND Rl.K = R3.L)
R3 = SELECT R2.D, L AVG (R2.B)
При использовании подобного подхода в оптимизаторе запросов не обязательно производить формальные преобразования запросов. Оптимизатор должен в большей степени использовать семантику обрабатываемого запроса, а каким образом она будет распознаваться - это вопрос техники.
Заметим, что в кратко описанном нами подходе имеются некоторые тонкие семантические некорректности. Известны исправленные методы, но они слишком сложны технически, чтобы рассматривать их в данном пособии.
Методы семантической оптимизации запросов
Рассмотренные ранее методы никак не связаны с семантикой конкретной БД, они применимы к любой БД, вне зависимости от ее конкретного содержания. Семантические методы оптимизации основаны как раз на учете семантики конкретной БД. Таких методов в различных реализациях может быть множество, мы с вами коснемся лишь некоторых из них:
Преобразование запросов с учетом семантической информации. Это прежде всего относится к запросам, которые выполняются над представлениями. Само представление представляет собой запрос. В БД представление хранится в виде скомпилированного плана выполнения запроса, то есть в нем в некоторой канонической форме представлены уже все предикаты и сам план выполнения запроса. При преобразовании внешнего запроса производится объединение внешнего запроса с внутренней формой запроса, составляющего основу представления, и строится обобщенная каноническая форма, объединяющая оба запроса. Для этой попой формы проводится анализ и преобразование предикатов. Поэтому при выполнении запроса над представлением будет выполнено не два, а только один запрос, оптимизированный по обобщенным параметрам запроса.
Использование ограничений целостности при анализе запросов. Ограничения целостности связаны с условиями, которые накладываются на значения столбцов таблицы. При выполнении запросов над таблицами условия запросов объединяются специальным образом с условиями ограничений таблицы и полученные обобщенные предикаты уже анализируются. Допустим, что мы ищем в нашей библиотеке читателей с возрастом более 100 лет, но если у нас есть ограничение, заданное для таблицы READERS, которое ограничивает дату рождения наших читателей, так чтобы читатель имел дату рождения в пределах от 17 до 100 лет включительно. Поэтому оптимизатор запроса, сопоставив два эти предиката, может сразу определить, что результатом запроса будет пустое множество.
После оптимизации запрос имеет непроцедурный вид, то есть в нем не определен жесткий порядок выполнения элементарных операций над исходными объектами. На следующем этане строятся все возможные планы выполнения запросов и для каждого из них производятся стоимостные оценки. Оценка планов выполнения запроса основана на анализе текущих объемов данных, хранящихся в отношениях БД, и на статистическом анализе хранимой информации. В большинстве СУБД ведется учет диапазона значений отдельного столбца с указанием процентного содержания для каждого диапазона. Поэтому при построении плана запроса СУБД может оценить объем промежуточных отношений и построить план таким образом, чтобы на наиболее ранних этапах выполнения запроса минимизировать количество строк, включаемых в промежуточные отношения.
Кроме ядра СУБД каждый поставщик обеспечивает специальные инструментальные средства, облегчающие администрирование БД и разработку новых проектов БД и пользовательских приложений для данного сервера. В последнее время практически все утилиты и инструментальные средства имеют развитый графический интерфейс.
Для разработки приложений пользователи могут применять не только инструментальные средства, поставляемые вместе с сервером БД, но и средства сторонних поставщиков. Так, в нашей стране получила большую популярность инструментальная среда Delphi, которая позволяет разрабатывать приложения для различных серверов БД. За рубежом более
популярными являются инструментальные системы быстрой разработки приложений
(RAF Rapid Application Foundation) продукты компании Advanced Information System,
инструментальной среды Power Builder фирмы Power Soft, системы SQL Windows фирмы
В финансовой сфере и госогранах требования к защите баз данных предъявляют регуляторы, а безопасность СУБД коммерческих компаний остается на совести владельцев бизнеса. Хотя на первый взгляд вопрос безопасности баз данных кажется достаточно понятным, универсального решения для защиты СУБД нет. Автоматизированные банковские системы АБС, CRM, ERP, системы документооборота, интернет-банкинг, системы дистанционного банковского обслуживания (ДБО) - после первой попытки разобраться в «зоопарке» различных систем в одной компании любой специалист задумывается о специализированном решении для защиты баз данных.
Первая линия безопасности баз данных должна исходить от IT-отдела компании и от администраторов СУБД в частности. Базовая защита БД - это настройка межсетевых экранов перед СУБД, чтобы заблокировать любые попытки доступа от сомнительных источников, настройка и поддержание в актуальном состоянии парольной политики и ролевой модели доступа. Это действенные механизмы, которым должно уделяться внимание. Следующий этап защиты информации в базах данных - аудит действий пользователей, прямая задача отдела информационной безопасности. Значимость аудита объясняется тем, что в промышленной системе сложно тонко настроить права доступа к данным, к тому же бывают и исключительные ситуации.
Например, сотруднику отдела “А” временно понадобился доступ к клиенту отдела “Б”. С большой вероятностью внесение изменений в матрицу доступа к данным не будет иметь обратного характера, что в конечном итоге приводит к наличию учетных записей с сильно расширенными привилегиями, за использованием которых стоит следить.
Для проведения такого мониторинга многие организации пользуются «штатным аудитом» – средствами защиты баз данных, входящими в состав коммерческих СУБД. Штатный режим защиты включает ведение журнала подключения к СУБД и выполнения запросов теми или иными пользователями. Если коротко, принцип работы штатного аудита – это включение и настройка триггеров и создание специфичных функций – процедур, которые будут срабатывать при доступе к чувствительной информации и вносить данные о подобном доступе (кто, когда, какой запрос делал) в специальную таблицу аудита. Этого бывает достаточно для выполнения ряда отраслевых требований регуляторов, но не принесет практически никакой пользы для решения внутренних задач информационной безопасности, таких как расследование инцидентов.
Ключевые недостатки штатного аудита как защиты баз данных:
Более эффективный подход – использование специализированных систем информационной безопасности в области защиты бд – решений классов DAM и DBF.
Такие системы позволяют разбирать трафик взаимодействия пользователей с базами данных, классифицировать SQL-запросы по принадлежности к определенных группам. Вести полный аудит SQL-запросов и ответов на них. Кроме того, решения обладают глубокой системой фильтрации, позволяющей из сотен миллионов запросов выявить потенциальные инциденты и сохранять полный архив действий пользователей, как для удовлетворения требований регуляторов, так и для задач ретроспективного анализа при расследовании инцидентов. Кроме того, специализированные системы DAM позволяют синхронизоваться с защищаемыми базами данных с целью:DAM (Database Activity Monitoring) – это решение независимого мониторинга действий пользователей в СУБД. Под независимостью здесь понимается отсутствие необходимости переконфигурации и донастройки самих СУБД. Системы такого класса могут ставиться пассивно, работая с копией трафика и не оказывая никакого влияния на бизнес-процессы, частью которых являются базы данных.
Преимущество систем такого класса – гибкая система отчетности и интеграции с SIEM-системами большинства вендоров, для более глубокого корреляционного анализа выполняемых запросов.
Учитывая достаточно большие риски при таком способе внедрения, крайне редко компании выбирают активную защиту промышленных СУБД и ограничиваются функциями мониторинга. Происходит это по причине возможности неоптимальной настройки правил блокировки. В этом случае ответственность за ложно заблокированные запросы будет лежать на плечах офицера информационной безопасности. Еще одна причина в том, что в сетевой схеме появляется дополнительный узел отказа, - главный блокирующий фактор при выборе такого способа внедрения решения.DBF (Database Firewall) – это смежное по классу решение, которое также обладает возможностью «проактивной» защиты информации. Достигается это блокировкой нежелательных запросов. Для решения этой задачи уже недостаточно работы с копией трафика, а требуется установка компонентов системы защиты «в разрыв».
На российском рынке представлено решение класса DAM «Гарда БД» от компании "Гарда Технологии". Это программно-аппаратный комплекс, который проводит непрерывный мониторинг всех запросов к базам данных и веб-приложениям в реальном времени и хранит их в течение длительного срока. Система проводит сканирование и выявление уязвимостей СУБД, такие как незаблокированные учётные записи, простые пароли, неустановленные патчи. Реагирование на инциденты происходит мгновенно в виде оповещений на e-mail и в SIEM-систему.
Система защиты баз данных устанавливается пассивно, то есть не влияет на производительность сети компании. Интеллектуальная система хранения позволяет формировать архив запросов и ответов к базам данных за любой период времени для дальнейшего ретроспективного анализа и расследования инцидентов. Это первая система класса DAM, вошедшая в реестр отечественного ПО и установленная в ряде крупных российских банков.
В следующей статье мы более подробно рассмотрим задачи, которые часто стоят перед DAM-системами, расскажем, почему для DAM так важно умение работы с http/http’s трафиком и как обеспечить защиту от SQL инъекций.
При проектировании информационных систем различного назначения для хранения больших и сверхбольших объемов информации проектировщики обычно делают выбор в пользу реляционной СУБД. Такова сложившаяся практика. На последующих стадиях проектирования и разработки обеспечение безопасности базы данных (ядра всей системы) обычно сводится к выделению классов пользователей, их информационных потребностей и привилегий (эти и еще несколько этапов входят в формирование политики безопасности), проектированию системы разграничения доступа.
Далее для назначения/отмены привилегий используется язык SQL, включающий операторы GRANT, REVOKE и т. п. Большинство современных реляционных СУБД поддерживает дискреционную (DAC) и мандатную (MAC) модели разграничения доступа, а также дополнительные средства обеспечения безопасности.
На всех стадиях жизненного цикла информационной системы, построенной на основе реляционной СУБД, возможны реализации большого числа угроз различных классов. Эти возможности следуют как из свойств самой реляционной модели данных, так и из особенностей реализации СУБД различными производителями и используемой модели разграничения доступа. Защита информации в реляционных базах данных имеет специфику, заключающуюся в том, что семантика обрабатываемых данных дает большие возможности по реализации различных угроз применительно к базе данных, чем. скажем, к файловой системе.
Под угрозой обычно понимают потенциально возможное событие, действие (воздействие), процесс или явление, которое может привести к нанесению ущерба чьим-либо интересам.
Угрозой информационной безопасности автоматизированной информационной системе (АИС) назовем возможность воздействия на информацию, обрабатываемую в системе, приводящего к искажению, уничтожению, копированию, блокированию доступа
к информации, а также возможность воздействия на компоненты информационной системы, приводящего к утрате, уничтожению или сбою функционирования носителя информации или средства управления программно-аппаратным комплексом системы.
Угроза нарушения конфиденциальности данных включает в себя любое умышленное или случайное раскрытие информации, хранящейся в вычислительной системе или передаваемой из одной системы в другую. К нарушению конфиденциальности ведет как умышленное действие, направленное на реализацию несанкционированного доступа к данным, так и случайная ошибка программного или неквалифицированного действия оператора, приведшая к передаче по открытым каналам связи незащищенной конфиденциальной информации.
Угроза нарушения целостности включает в себя любое умышленное или случайное изменение информации, обрабатываемой в информационной системе или вводимой из первичного источника данных. К нарушению целостности данных может привести как преднамеренное деструктивное действие некоторого лица, изменяющего данные для достижения собственных целей, так и случайная ошибка программного или аппаратного обеспечения, приведшая к безвозвратному разрушению данных.
Первый шаг в анализе угроз - их идентификация. Рассматриваемые виды угроз следует выбирать исходя из соображений здравого смысла (исключив, например, землетрясения, однако не забывая о возможности захвата организации террористами), но в пределах выбранных видов провести максимально подробный анализ.
Отметим, что необходимо не только провести работу по выявлению и анализу самих угроз, но и изучить и описать источники возникновения выявленных угроз. Такой подход поможет в выборе комплекса средств защиты. Например, нелегальный вход в систему может стать следствием воспроизведения начального диалога, подбора пароля или подключения к сети неавторизованного оборудования. Очевидно, для противодействия каждому из перечисленных способов нелегального входа нужны свои механизмы безопасности.
2.1. Источники угроз информации баз данных
Разработка системы информационной безопасности должна базироваться на определенном перечне потенциальных угроз безопасности и установлении возможных источников их возникновения. Проектирование конкретной системы безопасности для любого объекта, в том числе и для систем баз данных, предполагает выявление и научную классификацию перечня источников угроз безопасности.
Сформулируем перечень внешних и внутренних угроз информационной безопасности баз данных.
Внешними дестабилизирующими факторами, создающими угрозы безопасности функционированию систем баз данных и СУБД, являются:
Умышленные, деструктивные действия лиц с целью искажения, уничтожения или хищения программ, данных и документов системы, причиной которых являются нарушения информационной безопасности защищаемого объекта;
Искажения в каналах передачи информации, поступающей от внешних источников, циркулирующих в системе и передаваемой потребителям, а также недопустимые значения и изменения характеристик потоков информации из внешней среды и внутри системы;
Сбои и отказы в аппаратуре вычислительных средств;
Вирусы и иные деструктивные программные элементы, распространяемые с использованием систем телекоммуникаций, обеспечивающих связь с внешней средой или внутренние коммуникации распределенной системы баз данных;
Изменения состава и конфигурации комплекса взаимодействующей аппаратуры системы за пределы, проверенные при тестировании или сертификации системы.
Внутренними источниками угроз безопасности баз данных и СУБД являются:
Системные ошибки при постановке целей и задач проектирования автоматизированных информационных систем и их компонент, допущенные при формулировке требований к функциям и характеристикам средств обеспечения безопасности системы;
Ошибки при определении условий и параметров функционирования внешней среды, в которой предстоит использовать информационную систему и, в частности, программно-аппаратные средства защиты данных;
Ошибки проектирования при разработке и реализации алгоритмов обеспечения безопасности аппаратуры, программных средств и баз данных;
Ошибки и несанкционированные действия пользователей, административного и обслуживающего персонала в процессе эксплуатации системы;
Недостаточная эффективность используемых методов и средств обеспечения информационной безопасности в штатных или особых условиях эксплуатации системы.
Полное устранение всех потенциальных угроз информационной безопасности баз данных принципиально невозможно. Реальная задача состоит в снижении вероятности реализации потенциальных угроз до приемлемого для конкретной системы уровня. Приемлемость соответствующего уровня угроз может определяться областью применения, выделенным бюджетом или положениями действующего законодательства. Как правило, не удается построить дерево угроз со строгой иерархией. Поэтому совокупный риск является достаточно сложной функцией уязвимости компонентов системы. Различные негативные воздействия также достаточно сложным образом влияют на основные характеристики качества и безопасности систем баз данных.
Основным руководящим принципом создания систем защиты является принцип равнопрочности. Следует распределять доступные ресурсы, обеспечивающие информационную безопасность системы, таким образом, чтобы минимизировать некоторый обобщенный показатель риска при любых негативных внешних и внутренних воздействиях на систему. Наличие в системе угроз, для защиты от которых в системе не предусмотрено каких-либо мер противодействия, приводит к тому, что все усилия, затраченные на возведение эффективных барьеров для иных способов деструктивного воздействия на систему, к ожидаемому результату не приведут. Отсюда следует важный практический вывод: учет угроз должен быть всесторонний и для каждой из возможных угроз должен быть реализован соответствующий угрозе метод защиты.
2.2. Классификация угроз информационной безопасности баз данных
Для того чтобы обеспечить определенный уровень безопасности информационных систем, необходимо понять природу возникающих угроз, основные методы, обеспечивающие снижение уровня уязвимости системы или технологии, и стоимость соответствующих решений, соотнесенную с уровнем безопасности, который обеспечивается решением.
Недостаточный уровень осознания лицами, принимающими решения, природы угроз и назначения и характеристик методов обеспечения безопасности приводит к широкому распространению различных заблуждений.
Реализация всестороннего анализа угроз информационной безопасности любого объекта, в том числе и систем баз данных, требует проведения классификации. Научная классификация опирается на анализ предшествующего опыта, объединяет близкие по содержанию случаи в выделенные разделы классификатора. Независимо от принятого подхода к определению безопасности классификация угроз и их источников представляет самостоятельный интерес. Наличие различных классификаций позволяет исследователю не пропустить существенную для конкретной системы угрозу из богатого списка угроз информационной безопасности баз данных.
Проблема обеспечения информационной безопасности баз данных является многогранной. Сами базы данных - это модель реального мира, который бесконечно многообразен. Проектирование и сопровождение систем баз данных требуют современных программно-аппаратных средств обработки данных и достаточно сложных схем и структур организационного управления. Поэтому можно выбрать много оснований для классификации угроз информационной безопасности баз данных. Учитывая высокий темп изменений в компьютерной и телекоммуникационной индустрии, следует ясно понимать, что вряд ли представленная классификация является исчерпывающей.
Анализ современной научной литературы позволил выделить следующие варианты классификации возможных угроз нарушения информационной безопасности баз данных.
Классификация по цели реализации угрозы:
1. Нарушение конфиденциальности информации, т. е. использование информации, хранящейся в системе, лицами или процессами, которые не были определены владельцами информации.
2. Нарушение целостности информации, т. е. модификация или уничтожение информации для ее обесценивания путем утраты соответствия с состоянием моделируемых сущностей реального мира.
3 Полное или частичное нарушение работоспособности системы за счет вывода из строя или некорректного изменения режимов работы компонентов системы, включая их модификацию или подмену.
Классификация по природе возникновения угрозы:
1. Естественные угрозы - угрозы, вызванные воздействием на систему баз данных и ее компоненты объективных физических процессов или стихийно развивающихся природных явлений.
2. Искусственные угрозы - угрозы информационной безопасности систем баз данных, связанных с деятельностью человека.
Классификация по локализации источника угрозы представляется следующим образом:
1. Угрозы, непосредственным источником которых является человек:
Разглашение, передача или утрата атрибутов разграничения доступа (паролей, ключей шифрования, электронных замков и т. п.) легальными пользователями системы;
Подкуп или шантаж обслуживающего персонала или пользователей, имеющих необходимые полномочия, с целью получения их параметров для процедур аутентификации;
Копирование конфиденциальных данных легальным пользователем системы с целью неправомерного использования (продажа, шантаж и т. п.);
Взлом системы защиты с целью выполнения деструктивных действий лицом, не являющимся законным пользователем системы;
Внедрение агентов фирм-конкурентов или преступных организаций в обслуживающий персонал атакуемой информационной системы (в том числе в административную группу, в группу обеспечения информационной безопасности).
2. Угрозы, непосредственным источником которых являются штатные программно-аппаратные средства информационной системы:
Неквалифицированное использование или ошибочный ввод параметров программ, способных привести к полной или частичной потере работоспособности системы (аварийное завершение системных процессов, нецелевое расходование вычислительных ресурсов и т. п.);
Неквалифицированное использование или ошибочный ввод параметров программ, способных привести к необратимым изменениям в системе (инициализация баз данных, форматирование или реструктуризацию носителей информации, удаление данных и т. п.);
Отказы и сбои в работе операционной системы, СУБД и прикладных программ.
3. Угрозы, непосредственным источником которых являются несанкционированно используемые программно-аппаратные средства:
Нелегальное внедрение и использование программ, не являющихся необходимыми для выполнения нарушителем своих служебных обязанностей;
Нелегальное внедрение (из-за халатности легального пользователя) и использование троянских программ, предназначенных для исследования параметров автоматизированной информационной системы, сбора данных, зомбирования компьютера с последующим нецелевым расходованием ресурсов и т. п.;
Заражение компьютера вирусами с деструктивными функциями;
Работа генераторов шума и подобных источников электромагнитного излучения.
4. Угрозы, непосредственным источником которых является среда обитания:
Внезапное и длительное отключение систем электропитания;
Техногенные и природные катастрофы;
Всплески природных электромагнитных излучений.
Классификация по расположению источника угроз.
1. Угрозы, источник которых расположен вне контролируемой зоны места расположения автоматизированной информационной системы:
Нарушение нормальной работы или разрушение систем жизнеобеспечения зданий, в которых расположены технические средства и обслуживающий персонал системы;
Блокирование физического доступа на объект размещения автоматизированной системы обслуживающего персонала или пользователей;
Нарушение нормальной работы или разрушение внешних каналов связи (проводные линии, радиоканалы, оптоволокно).
2. Угрозы, источник которых расположен в пределах контролируемой зоны расположения автоматизированной информационной системы, исключая места расположения клиентских терминалов и серверных помещений:
Нарушение нормальной работы или разрушение систем электропитания и водоснабжения помещений, в которых расположены технические средства, обеспечивающие работу автоматизированной системы;
Физическое разрушение линий связи или аппаратуры, обеспечивающей работу информационной системы;
Считывание конфиденциальной информации из аппаратных средств телекоммуникационной или вычислительной техники с использованием перехвата электромагнитных излучений;
Выведения из рабочего состояния обслуживающего персонала (организация саботажа, применение отравляющих веществ, психотропных средств и т. п.).
3. Угрозы, источник которых имеет доступ к терминальным ус тройствам автоматизированной информационной системы:
Получение параметров входа в систему и аутентифицирующей информации с использованием видеонаблюдения, клавиатурных закладок и технологий подбора паролей;
Получение параметров входа в систему и аутентифицирующей информации с использованием мошеннических приемов, насилия или угрозы насилия;
Получение возможности несанкционированного входа в систему в период, когда легальный пользователь покинул рабочее место, не завершив сеанс взаимодействия с системой;
Получение конфиденциальной информации из распечаток результатов выполнения запросов и иных выводимых системой данных.
4. Угрозы, источник которых имеет доступ к помещениям, где расположены серверы автоматизированной информационной системы:
Физическое разрушение элементов серверов и коммутационной аппаратуры;
Выключение электропитания серверов и коммутационной аппаратуры;
Остановка серверных и иных критически важных для функционирования автоматизированной системы процессов;
Уничтожение или модификация критически важных для функционирования автоматизированной системы файлов операционной системы;
Нарушение штатной работы базовой операционной системы, например, за счет запуска процессов, активно расходующих ресурсы системы, критически важных для функционирования операционной системы файлов и т. п.;
Классификация по способу воздействия на методы и средства хранения данных информационной системы.
1. Угрозы нарушения информационной безопасности данных, хранимых на внешних запоминающих устройствах:
Нарушение конфиденциальности, уничтожение или модификация данных, сохраненных средствами создания резервных копий на магнитных носителях, путем незаконного восстановления баз данных с последующей заменой реальной копии или без таковой;
Нарушение конфиденциальности, уничтожение или модификация данных, созданных штатными средствами ведения журнала изменений баз данных;
Дискредитация криптографических систем защиты информации путем создания копии носителей ключевой информации;
Создание несанкционированных копий файлов операционной системы, содержащих информацию баз данных для проведения последующего анализа с целью доступа к конфиденциальной информации.
2. Угрозы нарушения информационной безопасности данных, хранимых в оперативной памяти серверов и клиентских компьютеров:
Изменение информации в оперативной памяти, используемой СУБД для кэширования данных, организации хранения промежуточных результатов выполнения запросов, констант и переменных процессов обработки данных;
Изменение информации в оперативной памяти, используемой операционной системой для кэширования данных, организации многопользовательского режима работы, констант и переменных процессов обработки данных;
Изменение информации в оперативной памяти, используемой прикладными программами в процессе организации и выполнения сессии взаимодействия с сервером баз данных и прослушивающим процессом.
3. Угрозы нарушения информационной безопасности данных, отображаемой на терминале пользователя или принтере:
Организация имитации процесса установления взаимодействия с сервером (ложной сессии) с целью получения идентификаторов и аутентифицирующей информации пользователей;
Изменение элементов данных, выводимых на терминал пользователя за счет перехвата потока вывода;
Изменение элементов данных, выводимых на принтер за счет перехвата потока вывода.
Классификация по характеру воздействия на информационную систему (целесообразно выделить два варианта):
Активное воздействие, т. е. выполнение пользователем системы баз данных каких-либо действий, выходящих за рамки его обязанностей, предусматривающих взаимодействие с системой, или действия внешнего по отношению к ИС пользователя или процесса, нацеленные на достижение одной или нескольких перечисленных выше целей;
Пассивное воздействие, т. е. наблюдение пользователем значений каких-либо параметров СУБД или системы баз данных, а также различных побочных эффектов и косвенных признаков с целью получения конфиденциальной информации на основе анализа собранных данных.
Проблема обеспечения безопасности баз данных является комплексной. Поэтому в качестве математической модели первого приближения уровень обеспечения информационной безопасности некоторой информационной системы может рассматриваться как многомерный вектор, включающий характеристики нескольких независимых измерений:
Физического;
Технологического;
Логического (процедурного);
Человеческого.
Характеристика физического измерения показывает, насколько эффективно обеспечена физическая защита элементов, образующих техническую основу информационной среды электронного бизнеса. Компьютеры, маршрутизаторы, линии связи должны быть физически недоступны для потенциальных носителей деструктивных воздействий. Экраны мониторов, электромагнитные излучения аппаратуры не должны быть источником конфиденциальной информации.
Характеристика технологического измерения показывает, насколько эффективно обеспечена программно-аппаратная реализация процедур, обеспечивающих требуемый уровень безопасности: аутентификация пользователей, разграничение доступа, обеспечение целостности информационной инфраструктуры и т. п. Н значительной степени средствам и методам, характерным для данного измерения безопасности баз данных, посвящен материал данного учебного пособия.
Характеристика логического (процедурного) измерения показывает, насколько адекватны логические основы заложенных в систему механизмов безопасности. Если неправильно определены блоки критически важной информации, то она становится уязвимой не из-за недостатков программно-аппаратного комплекса, а из-за ошибок проектирования системы.
Характеристика человеческого измерения показывает, насколько адекватно поведение людей, отвечающих за безопасность системы. Методики измерения этой характеристики должны быть выбраны из арсенала гуманитарных наук. В любой автоматизированной информационной системе есть люди, обладающие критически важной информацией и отвечающие за безопасность системы. Различные мотивы (алчность, неудовлетворенность чем-либо, тщеславие и т. п.) могут привести к добровольной передаче этой информации злоумышленнику либо к непринятию необходимых мер для эффективного противодействия деструктивному воздействию на систему.
Представленные четыре измерения в некотором смысле ортогональны друг другу. Меры, улучшающие характеристики некоторого измерения, не всегда приводят к повышению безопасности системы в целом. Характеристики различных измерений должны быть сбалансированы.
2.3. Угрозы, специфичные для систем управления базами данных
Существует несколько оснований для классификации угроз, специфичных для систем управления базами данных. Будем использовать упрощенную классификацию угроз по следующим основаниям: угрозы конфиденциальности информации, угрозы целостности информации и угрозы доступности.
Угрозы конфиденциальности информации.
К угрозам такого типа можно отнести:
1. Инъекция SQL. Во многих приложениях используется динамический SQL- формирование SQL-предложений кодом программы путем конкатенации строк и значений параметров. Зная структуру базы данных, злоумышленник может либо выполнить хранимую программу в запросе, либо закомментировать «легальные» фрагменты SQL-кода, внедрив, например, конструкцию UNION, запрос которой возвращает конфиденциальные данные. II последнее время даже появились специальные программы, автоматизирующие процесс реализации подобных угроз.
2. Логический вывод на основе функциональных зависимостей.
3. Логический вывод на основе ограничений целостности.
Для кортежей отношений в реляционной модели данных (РМД) можно задать ограничения целостности - логические условия, которым должны удовлетворять атрибуты кортежей.
4. Использование оператора UPDATE для получения конфиденциальной информации. В некоторых стандартах SQL пользователь, не обладая привилегией на выполнение оператора SELECT, мог выполнить оператор UPDATE со сколь угодно сложным логическим условием. Так как после выполнения оператора UPDATE сообщается, сколько строк он обработал, фактически пользователь мог узнать, существуют ли данные, удовлетворяющие этому условию.
Рассмотрим угрозы целостности информации, специфические для систем управления базами данных. Модификация данных в реляционных СУБД возможна с помощью SQL-операторов UPDATE, INSERT и DELETE. Потенциальная опасность возникает из-за того, что пользователь, обладающий соответствующими привилегиями, может модифицировать все записи в таблице. Ограничить множество записей, доступных для модификации, можно с помощью создания представлений с оператором CHECK, но этот (равно как и любой другой) требует предварительного осмысливания существа задачи и соответствующего проектирования схемы.
Специфичными для систем управления базами данных угрозами доступности являются:
1. Использование свойств первичных и внешних ключей. В первую очередь сюда относится свойство уникальности первичных ключей и наличие ссылочной целостности. В том случае, если используются натуральные, а не генерируемые системой значения первичных ключей, можно создать такую ситуацию, когда в таблицу невозможно будет вставить новые записи, так как там уже будут записи с такими же значениями первичных ключей. Если в базе данных поддерживается ссылочная целостность, можно организовать невозможность удаления родительских записей, умышленно создав подчиненные записи. Важной особенностью реализации ссылочной целостности является вопрос об индексировании внешнего ключа.
2. Блокировка записей при изменении. Заблокировав записи или всю таблицу, злоумышленник может на значительное время сделать ее недоступной для обновления.
3. Загрузка системы бессмысленной работой.
Простейший
пример - выполнение запроса, содержащего декартово произведение двух больших отношений. В реляционных СУБД возможны реализации и других классических угроз, например атаки типа «троянский конь» - запуска пользователями программ, содержащих выполняющий опреде-иснные действия код, внедренный туда злоумышленником.
Практически все современные СУБД имеют встроенный процедурный язык программирования (PL/SQL, Transact SQL и т.п.) Программы на этом языке хранятся внутри базы данных и выполняются исполняющей подсистемой сервера баз данных. наличие и широкое использование производителями прикладного программного обеспечения механизма скрытия исходных текстов хранимых программ затрудняют его обнаружение. Также возможны многочисленные скрытые каналы, обусловленные семантикой данных и необходимостью обеспечения работы в условиях многопользовательского доступа.
На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что в современных реализациях реляционных СУБД имеется значительное число уязвимостей, которые могут быть использованы для различных атак на информационные системы, построенные на их базе. Эта проблема отчасти может быть решена использованием специализированных программных средств анализа уязвимостей и защиты от угроз различных типов.
В настоящее время БД являются ключевыми компонентами любого web-приложения, давая web-сайтам возможность предоставлять разнообразное динамическое содержимое. Поскольку в таких БД может храниться очень секретная или высокоточная информация, вы должны предусмотреть их основательную защиту.
Для получения или сохранения любой информации вам необходимо установить соединение с БД,
отправить верный запрос, получить результат и закрыть соединение.
В настоящее время чаще всего используется язык запросов
Structured Query Language (SQL). См., как взломщик может .
PHP сам по себе не может защитить вашу БД. Последующие разделы являются введением в основы доступа и манипулирования БД в PHP-скриптах.
Запомните простое правило: максимальная защита. Необходимо защищать БД как можно сильнее, что уменьшит вероятность успеха взлома и получения, нарушения или уничтожения ценной информации.
Первый шаг - это всегда создание БД, если только вы не хотите использовать готовую БД стороннего производителя. Когда БД создаётся, она назначается пользователю, который выполняет оператор создания. Обычно только владелец/owner (или superuser) может выполнять действия с объектами в БД, а чтобы и другие пользователи могли пользоваться этой БД, необходимо дать привилегии доступа.
Приложения никогда не должны соединяться с БД как её owner или superuser, поскольку эти бюджеты могут выполнять любой запрос, модифицировать схему (например, стереть таблицы) или удалять всё содержимое полностью.
Вы можете создать различных пользователей БД для каждого аспекта вашего приложения с ограничениями на использование объектов БД. Нужно давать только самые необходимые привилегии и необходимо исключать возможность работы с БД одного пользователя в разных вариантах использования. Это значит, что, если взломщик получает доступ к вашей БД с использованием одних привилегий, он сможет делать все изменения, какие только можно сделать ваше приложение.
Мы советуем не реализовывать всю бизнес-логику в web-приложении (т.е. в ваших скриптах), а использовать для этого схему БД с триггерами, просмотрами или правилами. Если система разрастается, понадобятся новые порты для БД, и вы должны будете заново реализовывать всю логику для каждого отдельного клиента БД. Вместо этого, можно использовать тригеры для прозрачной и автоматической обработки полей, что часто необходимо при отладке ваших приложений или при трассировке отката транзакций.
Вы можете установить соединение через SSL с целью шифровки соединения клиент/сервер для повышения защиты или использовать ssh для шифровки сетевого соединения между клиентами и сервером БД. Если вы реализуете что-нибудь из этого, то мониторинг вашего трафика и получение информации значительно усложнится.
SSL/SSH защищает передачу данных с клиента на сервер, SSL/SSH не защищает постоянные данные, хранимые в БД. SSL это протокол on-the-wire.
Если взломщик получил прямой доступ к вашей БД (в обход web-сервера), он получит доступ к закрытым данным и может использовать их или повредить, если информация не защищена на уровне самой БД. Шифровка данных - хороший способ предотвратить это, но мало какие БД предлагают этот тип шифровки данных.
Простейший способ решения этой проблемы - создать сначала ваш собственный пакет шифрования данных, а затем использовать его PHP-скриптах. PHP может в этом случае помочь вам различными расширениями, такими как Mcrypt и Mhash , покрывающими большое количество алгоритмов шифрования данных. Скрипт сначала шифрует сохраняемые данные, а затем дешифрует их при запросе. См. в описании следующих примеров о том, как работает шифрование.
Многие web-разработчики не в курсе того, как запросы SQL могут быть
подделаны, и считают, что SQL-запрос это надёжная команда.
SQL-запросы могут обойти управление доступом, стандартную аутентификацию и
проверку авторизации, а некоторые SQL-запросы могут даже дать доступ к командам ОС хоста.
Direct SQL Command Injection это такая техника, когда взломщик создаёт или изменяет текущие команды SQL для получения доступа к скрытым данным, их переопределения или даже для выполнения опасных команд системного уровня на хосте БД. Это выполняется с помощью приложения, принимающего пользовательский ввод, и сочетания его со static-параметрами для построения SQL-запроса. Следующие примеры (к сожалению...) основаны на реальных фактах.
Благодаря отсутствию проверки ввода и соединения с БД или поведению superuser"а или того, кто может создавать пользователей, взломщик может создать superuser"а в вашей БД.
Обычно пользователи щёлкают ссылки "next", "prev", где $offset кодируется в URL. Скрипт ожидает, что входящее $offset это 10-ричное число. Однако кто-нибудь может попытаться вломиться, присоединив urlencode() "ированную форму следующей информации к URL:
| // в PostgreSQL 0; insert into pg_shadow(usename,usesysid,usesuper,usecatupd,passwd) select "crack", usesysid, "t","t","crack" from pg_shadow where usename="postgres"; -- // в MySQL 0; UPDATE user SET Password=PASSWORD("crack") WHERE user="root"; FLUSH PRIVILEGES; |
Если это произойдёт, то скрипт даст доступ superuser"а к нему. Заметьте, что 0; предоставлен для того, чтобы задать правильное смещение/offset для запроса-оригинала и прервать его.
Примечание: обычной техникой является форсирование игнорирования SQL-разборщиком остальной части запроса, написанного разработчиком, с помощью -- (знака комментария в SQL).
Возможно получение паролей путём обмана ваших страниц с результатами поиска. Взломщику нужно лишь проверить, имеется ли отправленная переменная, используемая в SQL-операторе, которая не обрабатывается надлежащим образом. Эти фильтры могут быть установлены обычно в предыдущей форме для специализирования вариантов WHERE, ORDER BY, LIMIT и OFFSET в операторах SELECT . Если ваша БД поддерживает конструкцию UNION , взломщик может попытаться присоединить к оригинальному запросу целый запрос на список паролей из произвольной таблицы. Использование шифрованных полей password настоятельно рекомендуется.
Статическая часть запроса может комбинироваться с другим оператором SELECT , который выявит все пароли:
| " union select "1", concat(uname||"-"||passwd) as name, "1971-01-01", "0" from usertable; -- |
Если этот запрос (играя с " и --) присоединить к одной из переменных, используемых в $query , запрос чудовищно изменится.
SQL UPDATEs также являются субъектами атаки на ваши БД. Есть угроза их расчленения и присоединения к ним совершенно нового запроса. Взломщик может поработать с SET . В этом случае нужно обладать некоторой схемой информации для успешного манипулирования запросом. Это можно сделать, проверив имена переменных формы, или просто выполнив грубое форсирование. Есть не так уж много соглашений по именованию полей для хранения паролей и имён пользователей.
Но пользователь-злоумышленник отправляет значение " or uid like"%admin%"; -- в $uid для изменения пароля admin"а или просто устанавливает в $pwd значение "hehehe", admin="yes", trusted=100 " (с ведомым пробелом) для получения дополнительных привилегий. Затем запрос скручивается:
Если взломщик отправляет значение a%" exec master..xp_cmdshell "net user test testpass /ADD" -- в $prod , то $query будет:
| $query = "SELECT * FROM products WHERE id LIKE "%a%" exec master..xp_cmdshell "net user test testpass /ADD"--"; $result = mssql_query($query); |
MSSQL Server выполняет операторы SQL в пакетном режиме, включая и команды добавления нового пользователя в локальную БД бюджетов. Если такое приложение запущено как sa и служба MSSQLSERVER запущена с достаточными привилегиями, хакер сможет получить бюджет для доступа к данной машине.
Примечание: некоторые из вышеприведённых примеров касаются определённых серверов БД. Это не означает, что аналогичные действия невозможны в отношении других продуктов. Работа вашего сервера БД может быть нарушена каким-нибудь другим способом.
Вы можете утешать себя тем, что хакер, в большинстве примеров, обязан владеть некоторой информацией о схеме БД. Вы правы, но вы никогда не знаете, когда и как будет предпринята попытка взлома, и если это произойдёт, ваша БД может оказаться доступной для просмотра. Если вы используете свободный ресурс или публично доступный пакет работы с БД, который может относиться к системе менеджмента содержимого или форуму, взломщики легко создадут копию участка вашего кода. Риск для системы безопасности может быть также и в случае плохо сформированного кода.
Этим атакам в основном подвергается код, написанный без учёта требований безопасности. Никогда не доверяйте вводу любого рода, особенно тому, который поступает со стороны клиента, даже если он приходит от select-списка, скрытого/hidden поля или куки/cookie. Первый пример показывает, что такой небезупречный запрос может привести к тяжким последствиям.
Помимо всего прочего, вы можете извлечь пользу из запросов логинга в
вашем скрипте или в самой БД, если она это поддерживает. Очевидно, что логинг не может предотвратить попытку нанесения вреда, но может помочь для
трассировки "обманутого" приложения.
log полезен не сам по себе, а содержащейся в нём информацией. Чем больше деталей, тем обычно лучше.
