淺析數(shù)據(jù)庫加密

摘要：隨著計算機網(wǎng)絡的快速發(fā)展，政府、各個企業(yè)、組織機構(gòu)等單位都逐漸開始大量使用各種信息系統(tǒng)并且通過開放的網(wǎng)絡來進行信息交換，這極大地提高了各類數(shù)據(jù)庫的利用率。目前主流網(wǎng)站后臺管理系統(tǒng)主要是依靠數(shù)據(jù)庫，隨著應用平臺的不斷完善，數(shù)據(jù)庫安全問題已經(jīng)逐漸成為企事業(yè)單位信息主管關注的重點。

關鍵詞：數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫安全；加密

一、引言

在網(wǎng)絡信息時代，信息系統(tǒng)最關鍵的資源不是硬件設備，而是數(shù)據(jù)及存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。目前大多數(shù)企事業(yè)單位大多關注網(wǎng)絡及操作系統(tǒng)的安全，而不太關注存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫安全。因而，數(shù)據(jù)庫的安全問題顯得尤為重要。對于數(shù)據(jù)庫使用者來說，既要保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的正確性，又能確保管理方便。隨著各種加密算法以及密文存儲形式的應用，數(shù)據(jù)庫的安全性將逐步提高，但目前應用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的復雜加密算法往往表現(xiàn)出對數(shù)據(jù)庫訪問和存取的性能影響較大。因此，如何在保證數(shù)據(jù)庫的保密性的同時，設計一種能夠較好適應數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的加密方案，提高加密數(shù)據(jù)庫安全性，兼顧數(shù)據(jù)的讀存效率，成為隨之而來的急需解決的問題。

二、國內(nèi)外研究情況

關于秘鑰的產(chǎn)生和管理。密鑰管理技術(shù)是數(shù)據(jù)庫加密中的一項關鍵技術(shù)，密鑰管理的好壞直接關系到密文數(shù)據(jù)的安全和整個加密系統(tǒng)的性能。如果多個數(shù)據(jù)由一個密鑰來加密，就會降低加密系統(tǒng)的安全性；數(shù)據(jù)庫容量大，所以要加密的數(shù)據(jù)很多，需要的密鑰數(shù)量可能很大；用戶的密鑰量較小，以確保存儲效率。數(shù)據(jù)庫中采用“一次一密”是最安全的，然而要為數(shù)據(jù)庫中每一個數(shù)據(jù)生成并保存一個密鑰是不可取的。因此，很多學者提出主密鑰、用戶密鑰、工作密鑰分別產(chǎn)生和管理的策略。有人提出一種兩級轉(zhuǎn)換表密鑰管理方案，盡管能很好地保護主密鑰，但其采取的用主密鑰對某一類數(shù)據(jù)加密的方法卻大大降低數(shù)據(jù)的加密強度，進而也就大大降低被加密數(shù)據(jù)的安全性。

三、加密算法的研究

眾所周知，數(shù)據(jù)加密的核心就在于加密算法。判斷一個加密算法是好是壞，就看經(jīng)加密算法產(chǎn)生的加密內(nèi)容是否有重碼，頻率是否平衡。另外還必須考慮算法的加解密效率，能夠保證應用中的響應速度。另外，用傳統(tǒng)加密算法對數(shù)據(jù)加密后，數(shù)據(jù)的相似性（Similarity）、有序性（Ordering）、可比性（Comparability）都會遭到破壞，這給密文查詢帶來很大的困難。因此，加密算法的研究主要集中在提高加解密效率、適應密文操作的加密算法。

四、密文查詢技術(shù)的研究

密文數(shù)據(jù)庫領域研究最多的一個方向是密文查詢，密文查詢的目標是快速地找到符合條件的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以直接對明文數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)進行排序后建立索引文件，查詢時系統(tǒng)借助索引文件對數(shù)據(jù)進行檢索。但是加密數(shù)據(jù)之后，密文數(shù)據(jù)已不再保持明文數(shù)據(jù)原有的順序關系，顯然在密文數(shù)據(jù)的基礎上不能像以往那樣建立明文數(shù)據(jù)的索引文件。提高密文數(shù)據(jù)庫查詢速度的方法主要有兩類：一類是基于桶標識（Bucket ID）轉(zhuǎn)換的加密方法，該方法支持密文區(qū)間查詢，提高密文查詢的速度；另一類是通過額外存儲字符數(shù)據(jù)特征值，查詢時利用特征值進行一次粗糙查詢，然后通過解密粗糙查詢的結(jié)果進行精確匹配。

五、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方面的問題

一般加密算法很難確保要加密數(shù)據(jù)的格式、長度和值域不變，因此在對數(shù)據(jù)進行加密時，往往把它相對應的加密數(shù)據(jù)的字段類型和長度存放在另外一張密表里。在數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)經(jīng)加密后形成的密文仍然以關系模式存在，這樣能夠確保密文的類型被DBMS所識別以及能被DBMS存取和處理。SQL Server支持多種類型數(shù)據(jù)，比如用戶自己定義的數(shù)據(jù)類型以及系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)類型。而且數(shù)據(jù)庫加密過程并不違背安全機制。如果在加/解密時，多考慮傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安全機制，那么就可以精確地訪問機密數(shù)據(jù)，從而確保數(shù)據(jù)的安全。

六、對加密數(shù)據(jù)庫來說數(shù)據(jù)庫備份工作非常重要

首先，要對數(shù)據(jù)庫中以“_Encrypt”為后綴名的表進行備份，因為包含機密數(shù)據(jù)的密文信息存儲在以“_Encrypt”結(jié)尾的表中。而且通過master數(shù)據(jù)庫中的加密字典中的密鑰形式，加密字段中的眾多機密數(shù)據(jù)才得以返回為解密。數(shù)據(jù)庫加密和數(shù)據(jù)庫備份缺一不可，兩者相輔相成。

本文重點分析了數(shù)據(jù)庫加密將加密技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，以密文的形式在數(shù)據(jù)庫中存放敏感信息。隨著計算機技術(shù)的不斷應用，當前信息安全的核心問題是數(shù)據(jù)庫安全問題，而涉及信息安全的核心問題之一就是數(shù)據(jù)庫加密問題。從安全程度、維護費用等綜合指標來考慮，數(shù)據(jù)庫加密是目前性價比最高的安全手段。今后數(shù)據(jù)庫的推廣和研究的重點之一就是數(shù)據(jù)庫加密技術(shù)的應用，因為數(shù)據(jù)經(jīng)過加密，即使丟失，也能確保數(shù)據(jù)的安全。

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作者簡介：陳宇（ 1983—），男，河北軟件職業(yè)技術(shù)學院，講師，主要負責軟件設計開發(fā)方面專業(yè)課程。