Требования к безопасности базы данных

Требования к безопасности базы данных

Основной формой организации информационных массивов в ИС являются базы данных. Базу данных можно определить как совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. В отличие от файловой системы организации и использования информации , БД существует независимо от конкретной программы и предназначена для совместного использования многими пользователями. Такая централизация и независимость данных в технологии БД потребовали создания соответствующих СУБД - сложных комплексов программ, которые обеспечивают выполнение операций корректного размещения данных, надежного их хранения, поиска, модификации и удаления.

Основные требования по безопасности данных, предъявляемые к БД и СУБД, во многом совпадают с требованиями, предъявляемыми к безопасности данных в компьютерных системах – контроль доступа, криптозащита, проверка целостности, протоколирование и т.д.

Под управлением целостностью в БД понимается защита данных в БД от неверных (в отличие от несанкционированных) изменений и разрушений . Поддержание целостности БД состоит в том, чтобы обеспечить в каждый момент времени корректность (правильность) как самих значений всех элементов данных, так и взаимосвязей между элементами данных в БД . С поддержанием целостности связаны следующие основные требования.

Обеспечение достоверности. В каждый элемент данных информация заносится точно в соответствии с описанием этого элемента .Должны быть предусмотрены механизмы обеспечения устойчивости элементов данных и их логических взаимосвязей к ошибкам или неквалифицированным действиям пользователей.

Вопросы управления доступом и поддержания целостности БД тесно соприкасаются между собой, и во многих случаях для их решения используются одни и те же механизмы. Различие между этими аспектами обеспечения безопасности данных в БД состоит в том, что управление доступом связано с предотвращением преднамеренного разрушения БД, а управление целостностью - с предотвращением непреднамеренного внесения ошибки.

Управление доступом в базах данных

Большинство систем БД представляют собой средство единого централизованного хранения данных. Это значительно сокращает избыточность данных, упрощает доступ к данным и позволяет более эффективно защищать данные . Однако, в технологии БД возникает ряд проблем, связанных, например, с тем, что различные пользователи должны иметь доступ к одним данным и не иметь доступа к другим . Поэтому, не используя специальные средства и методы, обеспечить надежное разделение доступа в БД практически невозможно.

Большинство современных СУБД имеют встроенные средства, позволяющие администратору системы определять права пользователей по доступу к различным частям БД, вплоть до конкретного элемента . При этом имеется возможность не только предоставить доступ тому или иному пользователю, но и указать разрешенный тип доступа: что именно может делать конкретный пользователь с конкретными данными (читать, модифицировать, удалять и т . п .), вплоть до реорганизации всей БД Таблицы (списки) управления доступом широко используются в компьютерных системах, например, в ОС для управления доступом к файлам .Особенность использования этого средства для защиты БД состоит в том, что в качестве объектов защиты выступают не только отдельные файлы (области в сетевых БД, отношения в реляционных БД), но и другие структурные элементы БД: элемент, поле, запись, набор данных.

Управление целостностью данных

Нарушение целостности данных может быть вызвано рядом причин:

Нарушение целостности данных возможно и в хорошо отлаженных системах . Поэтому важно не только не допустить нарушения целостности, но и своевременно обнаружить факт нарушения целостности и оперативно восстановить целостность после нарушения.

Управление параллелизмом

Поддержание целостности на основе приведенных выше ограничений целостности представляет собой достаточно сложную проблему в системе БД даже с одним пользователем . В системах, ориентированных на многопользовательский режим работы, возникает целый ряд новых проблем, связанных с параллельным выполнением конфликтующих запросов пользователей . Прежде , чем рассмотреть механизмы защиты БД от ошибок, возникающих в случае конфликта пользовательских запросов, раскроем ряд понятий, связанных с управлением параллелизмом.

Важнейшим средством механизма защиты целостности БД выступает объединение совокупности операций, в результате которых БД из одного целостного состояния переходит в другое целостное состояние, в один логический элемент работы, называемый транзакцией. Суть механизма транзакций состоит в том, что до завершения транзакции все манипуляции с данными проводятся вне БД, а занесение реальных изменений в БД производится лишь после нормального завершения транзакции.

С точки зрения безопасности данных такой механизм отображения изменений в БД очень существенен . Если транзакция была прервана, то специальные встроенные средства СУБД осуществляют так называемый откат - возврат БД в состояние, предшествующее началу выполнения транзакции (на самом деле откат обычно заключается просто в невыполнении изменений, обусловленных ходом транзакции, в физической БД) . Если выполнение одной транзакции не нарушает целостности БД, то в результате одновременного выполнения нескольких транзакций целостность БД может быть нарушена . Чтобы избежать подобного рода ошибок, СУБД должна поддерживать механизмы, обеспечивающие захват транзакциями модифицируемых элементов данных до момента завершения модификации так называемые блокировки . При этом гарантируется, что никто не получит доступа к модифицируемому элементу данных, пока транзакция не освободит его . Применение механизма блокировок приводит к новым проблемам управления параллелизмом, в частности, к возникновению ситуаций клинча двух транзакций. Причем, если некоторая транзакция пытается блокировать объект, который уже блокирован другой транзакцией, то ей придется ждать, пока не будет снята блокировка объекта транзакцией, установившей эту блокировку . Иными словами, блокировку объекта может выполнять только одна транзакция.

Восстановление данных

Как уже отмечалось, возникновение сбоев в аппаратном или программном обеспечении может вызвать необходимость восстановления и быстрого возвращения в состояние, по возможности близкое к тому, которое было перед возникновением сбоя (ошибки) . К числу причин, вызывающих необходимость восстановления, зачастую относится и возникновение тупиковой ситуации.

Можно выделить три основных уровня восстановления:

Транзакция и восстановление

Прекращение выполнения транзакции вследствие появления сбоя нарушает целостность БД . Если результаты такого выполнения транзакции потеряны, то имеется возможность их воспроизведения на момент возникновения сбоя . Таким образом, понятие транзакции играет важную роль при восстановлении. Для восстановления целостности БД транзакции должны удовлетворять следующим требованиям:

необходимо, чтобы транзакция или выполнялась полностью, или не выполнялась совсем;

В процессе выполнения любой транзакции наступает момент ее завершения . При этом все вычисления, сделанные транзакцией в ее рабочей области, должны быть закончены, копия результатов ее выполнения должна быть записана в системный журнал . Подобные действия называют операцией фиксации . При появлении сбоя целесообразнее осуществлять возврат не в начало транзакции, а в некоторое промежуточное положение. Точку, куда происходит такой возврат, называют точкой фиксации (контрольной точкой). Пользователь может установить в процессе выполнения транзакции произвольное количество таких точек . Если в ходе выполнения транзакции достигается точка фиксации, то СУБД автоматически осуществляет указанную выше операцию.

Откат и раскрутка транзакции

Основным средством, используемым при восстановлении, является системный журнал, в котором регистрируются все изменения, вносимые в БД каждой транзакцией . Возврат транзакции в начальное состояние состоит в аннулировании всех изменений, которые осуществлены в процессе выполнения транзакции . Такую операцию называют откатом . Для воспроизведения результатов выполнения транзакции можно, используя системный журнал, восстановить значения проведенных изменений в порядке их возникновения, либо выполнить транзакцию повторно . Воспроизведение результатов выполнения транзакции с использованием системного журнала называется раскруткой . Раскрутка является достаточно сложной, но необходимой операцией механизмов восстановления современных БД .

Обеспечение безопасности баз данных;

5.1. Методы обеспечения безопасности

В современных СУБД поддерживается один из двух широко распространенных подходов к вопросу обеспечения безопасности данных, а именно избирательный подход или обязательный подход. В обоих подходах единицей данных или "объектом данных", для которых должна быть создана система безопасности, может быть как вся база данных целиком или какой-либо набор отношений, так и некоторое значение данных для заданного атрибута внутри некоторого кортежа в определенном отношении. Эти подходы отличаются следующими свойствами:

1. В случае избирательного управления некий пользователь обладает различными правами (привилегиями или полномочиями) при работе с разными объектами. Более того, разные пользователи обычно обладают и разными правами доступа к одному и тому же объекту. Поэтому избирательные схемы характеризуются значительной гибкостью.

2. В случае обязательного управления, наоборот, каждому объекту данных присваивается некоторый классификационный уровень, а каждый пользователь обладает некоторым уровнем допуска. Следовательно, при таком подходе доступом к опре­деленному объекту данных обладают только пользователи с соответствующим уровнем допуска. Поэтому обязательные схемы достаточно жестки и статичны.

Независимо от того, какие схемы используются – избирательные или обязательные, все решения относительно допуска пользователей к выполнению тех или иных операций принимаются на стратегическом, а не техническом уровне. Поэтому они находятся за пределами досягаемости самой СУБД, и все, что может в такой ситуации сделать СУБД, – это только привести в действие уже принятые ранее решения. Исходя из этого, можно отметить следующее:

Во-первых. Результаты стратегических решений должны быть известны системе (т.е. выполнены на основе утверждений, заданных с помощью некоторого подходящего языка) и сохраняться в ней (путем сохранения их в каталоге в виде правил безопасности, которые также называются полномочиями).

Во-вторых. Очевидно, должны быть некоторые средства регулирования запросов доступа по отношению к соответствующим правилам безопасности. (Здесь под "запросом, доступа" подразумевается комбинация запрашиваемой операции, запрашиваемого, объекта и запрашивающего пользователя.) Такая проверка выполняется подсистемой безопасности СУБД, которая также называется подсистемой полномочий.

В-третьих. Для того чтобы разобраться, какие правила безопасности к каким запросам доступа применяются, в системе должны быть предусмотрены способы опознания источника этого запроса, т.е. опознания запрашивающего пользователя. Поэтому в момент входа в систему от пользователя обычно требуется ввести не только его идентификатор (например, имя или должность), но также и пароль (чтобы подтвердить свои права на заявленные ранее идентификационные данные). Обычно предполагается, что пароль известен только системе и некоторым лицам с особыми правами.

В отношении последнего пункта стоит заметить, что разные пользователи могут обладать одним и тем же идентификатором некоторой группы. Таким образом, в системе могут поддерживаться группы пользователей и обеспечиваться одинаковые права доступа для пользователей одной группы, например для всех лиц из расчетного отдела. Кроме того, операции добавления отдельных пользователей в группу или их удаления из нее могут выполняться независимо от операции задания привилегий для этой группы. Обратите внимание, однако, что местом хранения информации о принадлежности к группе также является системный каталог (или, возможно, база данных).

Перечисленные выше методы управления доступом на самом деле являются частью более общей классификации уровней безопасности. Прежде всего в этих документах определяется четыре класса безопасности (security classes) – D, С, В и А. Среди них класс D наименее безопасный, класс С – более безопасный, чем класс D, и т.д. Класс D обеспечивает минимальную защиту, класс С – избирательную, класс В – обязательную, а класс А – проверенную защиту.

Избирательная защита. Класс С делится на два подкласса – С1 и С2 (где подкласс С1 менее безопасен, чем подкласс С2), которые поддерживают избирательное управление доступом в том смысле, что управление доступом осуществляется по усмотрению владельца данных.

Согласно требованиям класса С1 необходимо разделение данных и пользователя, т.е. наряду с поддержкой концепции взаимного доступа к данным здесь возможно также организовать раздельное использование данных пользователями.

Согласно требованиям класса С2 необходимо дополнительно организовать учет на основе процедур входа в систему, аудита и изоляции ресурсов.

Обязательная защита. Класс В содержит требования к методам обязательного управления доступом и делится на три подкласса – В1, В2 и В3 (где В1 является наименее, а В3 – наиболее безопасным подклассом).

Согласно требованиям класса В1 необходимо обеспечить "отмеченную защиту" (это значит, что каждый объект данных должен содержать отметку о его уровне классификации, например: секретно, для служебного пользования и т.д.), а также неформальное сообщение о действующей стратегии безопасности.

Согласно требованиям класса В2 необходимо дополнительно обеспечить формальное утверждение о действующей стратегии безопасности, а также обнаружить и исключить плохо защищенные каналы передачи информации.

Согласно требованиям класса В3 необходимо дополнительно обеспечить поддержку аудита и восстановления данных, а также назначение администратора режима безопасности.

Проверенная защита. Класс А является наиболее безопасным и согласно его требованиям необходимо математическое доказательство того, что данный метод обеспечения безопасности совместимый и адекватен заданной стратегии безопасности.

Хотя некоторые коммерческие СУБД обеспечивают обязательную защиту на уровне класса В1, обычно они обеспечивают избирательное управление на уровне класса С2.

5.2. Избирательное управление доступом

Избирательное управление доступом поддерживается многими СУБД. Избирательное управление доступом поддерживается в языке SQL.

В общем случае система безопасности таких СУБД базируется на трех компонентах:

1. Пользователи. СУБД выполняет любое действия с БД от имени какого-то пользователя. Каждому пользователю присваивается идентификатор – короткое имя, однозначно определяющее пользователя в СУБД. Для подтверждения того, что пользователь может работать с введенным идентификатором используется пароль. Таким образом, с помощью идентификатора и пароля производится идентификация и аутентификация пользователя. Большинство коммерческих СУБД позволяет объединять пользователей с одинаковыми привилегиями в группы – это позволяет упростить процесс администрирования.

2. Объекты БД. По стандарту SQL2 защищаемыми объектами в БД являются таблицы, представления, домены и определенные пользователем наборы символов. Большинство коммерческих СУБД расширяет список объектов, добавляя в него хранимые процедуры и др. объекты.

3. Привилегии. Привилегии показывают набор действий, которые возможно производить над тем или иным объектом. Например пользователь имеет привилегию для просмотра таблицы.

5.3. Обязательное управление доступом

Методы обязательного управления доступом применяются к базам данных, в которых данные имеют достаточно статичную или жесткую структуру, свойственную, например, правительственным или военным организациям. Как уже отмечалось, основная идея заключается в том, что каждый объект данных имеет некоторый уровень классификации, например: секретно, совершенно секретно, для служебного пользования и т.д., а каждый пользователь имеет уровень допуска с такими же градациями, что и в уровне классификации. Предполагается, что эти уровни образуют строгий иерархический порядок, например: совершенно секретно ® секретно ® для служебного пользования и т.д. Тогда на основе этих сведений можно сформулировать два очень простых правила безопасности:

1. пользователь имеет доступ к объекту, только если его уровень допуска больше или равен уровню классификации объекта.

2. пользователь может модифицировать объекту, только если его уровень допуска равен уровню классификации объекта.

Правило 1 достаточно очевидно, а правило 2 требует дополнительных разъяснений. Прежде всего следует отметить, что по-другому второе правило можно сформулировать так: любая информация, записанная некоторым пользователем, автоматически приобретает уровень, равный уровню классификации этого пользователя. Такое правило необходимо, например, для того, чтобы предотвратить запись секретных данных, выполняемую пользователем с уровнем допуска "секретно", в файл с меньшим уровнем классификации, что нарушает всю систему секретности.

В последнее время методы обязательного управления доступом получили широкое распространение. Требования к такому управлению доступом изложены в двух документах, которые неформально называются "оранжевой" книгой (Orange Book) и "розовой" книгой (Lavender Book). В "оранжевой" книге перечислен набор требований к безопасности для некой "надежной вычислительной базы" (Trusted Computing Base), а в "розовой" книге дается интерпретация этих требований для систем управления базами данных.

5.4. Шифрование данных

До сих пор в этой главе подразумевалось, что предполагаемый нелегальный пользователь пытается незаконно проникнуть в базу данных с помощью обычных средств доступа, имеющихся в системе. Теперь следует рассмотреть случай, когда такой пользователь пытается проникнуть в базу данных, минуя систему, т.е. физически перемещая часть базы данных или подключаясь к коммуникационному каналу. Наиболее эффективным методом борьбы с такими угрозами является шифрование данных, т.е. хранение и передача особо важных данных в зашифрованном виде.

Для обсуждения основных концепций кодирования данных следует ввести некоторые новые понятия. Исходные (незакодированные) 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 – зашифрованная форма открытого текста, которая называется зашифрованным текстом. Если детали алгоритма шифрования могут быть опубликованы или, по крайней мере, могут не утаиваться, то ключ шифрования обязательно хранится в секрете. Именно зашифрованный текст, который непонятен тем, кто не обладает ключом шифрования, хранится в базе данных и передается по коммуникационному каналу.

5.5. Контрольный след выполняемых операций

Важно понимать, что не бывает неуязвимых систем безопасности, поскольку настойчивый потенциальный нарушитель всегда сможет найти способ преодоления всех систем контроля, особенно если за это будет предложено достаточно высокое вознаграждение. Поэтому при работе с очень важными данными или при выполнении критических операций возникает необходимость регистрации контрольного следа выполняемых операций. Если, например, противоречивость данных приводит к подозрению, что совершено несанкционированное вмешательство в базу данных, то контрольный след должен быть использован для прояснения ситуации и подтверждения того, что все процессы находятся под контролем. Если это не так, то контрольный след поможет, по крайней мере, обнаружить нарушителя.

Для сохранения контрольного следа обычно используется особый файл, в котором система автоматически записывает все выполненные пользователями операции при работе с обычной базой данных. Типичная запись в файле контрольного следа может содержать такую информацию:

1. запрос (исходный текст запроса);

2. терминал, с которого была вызвана операция;

3. пользователь, задавший операцию;

4. дата и время запуска операции;

5. вовлеченные в процесс исполнения операции базовые отношения, кортежи и атрибуты;

6. старые значения;

7. новые значения.

Как уже упоминалось ранее, даже констатация факта, что в данной системе поддерживается контрольное слежение, в некоторых случаях весьма существенна для предотвращения несанкционированного проникновения в систему.

5.6. Поддержка мер обеспечения безопасности в языке SQL

В действующем стандарте языка SQL предусматривается поддержка только избирательного управления доступом. Она основана на двух более или менее независимых частях SQL. Одна из них называется механизмом представлений, который (как говорилось выше) может быть использован для скрытия очень важных данных от несанкционированных пользователей. Другая называется подсистемой полномочий и наделяет одних пользователей правом избирательно и динамично задавать различные полномочия другим пользователям, а также отбирать такие полномочия в случае необходимости.

5.7. Директивы GRANT и REVOKE

Механизм представлений языка SQL позволяет различными способами разделить базу данных на части таким образом, чтобы некоторая информация была скрыта от пользователей, которые не имеют прав для доступа к ней. Однако этот режим задается не с помощью параметров операций, на основе которых санкционированные пользователи выполняют те или иные действия с заданной частью данных. Эта функция (как было показано выше) выполняется с помощью директивы GRANT.

Обратите внимание, что создателю любого объекта автоматически предоставляются все привилегии в отношении этого объекта.

Стандарт SQL1 определяет следующие привилегии для таблиц:

1. SELECT – позволяет считывать данные из таблицы или представления;

INSERT – позволяет вставлять новые записи в таблицу или представление;

UPDATE – позволяет модифицировать записи из таблицы или представления;

DELETE – позволяет удалять записи из таблицы или представления.

Стандарт SQL2 расширил список привилегий для таблиц и представлений:

1. INSERT для отдельных столбцов, подобно привилегии UPDATE;

2. REFERENCES – для поддержки внешнего ключа.

Помимо перечисленных выше добавлена привилегия USAGE – для других объектов базы данных.

Кроме того, большинство коммерческих СУБД поддерживает дополнительные привилегии, например:

1. ALTER – позволяет модифицировать структуру таблиц (DB2, Oracle);

2. EXECUTE – позволяет выполнять хранимые процедуры.

Создатель объекта также получает право предоставить привилегии доступа какому-нибудь другому пользователю с помощью оператора GRANT. Ниже приводится синтаксис утверждения GRANT:

ON таблица ТО <пользователь | PUBLIC>[WITH GRANT OPTION]

Привилегии вставки (INSERT) и обновления (UPDATE) (но не привилегии выбора SELECT, что весьма странно) могут задаваться для специально заданных столбцов.

Если задана директива WITH GRANT OPTION, это значит, что указанные пользователи наделены особыми полномочиями для заданного объекта – правом предоставления полномочий. Это, в свою очередь, означает, что для работы с данным объектом они могут наделять полномочиями других пользователей

Например: предоставить пользователю Ivanov полномочия для осуществления выборки и модификации фамилий в таблице Students с правом предоставления полномочий.

GRANT SELECT, UPDATE StName

ON Students ТО Ivanov WITH GRANT OPTION

Если пользователь А наделяет некоторыми полномочиями другого пользователя В, то впоследствии он может отменить эти полномочия для пользователя В. Отмена полномочий выполняется с помощью директивы REVOKE с приведенным ниже синтаксисом.

Поскольку пользователь, с которого снимается привилегия, мог предоставить ее другому пользователю (если обладал правом предоставления полномочий), возможно возникновение ситуации покинутых привилегий. Основное предназначение параметров RESTRICT и CASCADE заключается в предотвращении ситуаций с возникновением покинутых привилегий. Благодаря заданию параметра RESTRICT не разрешается выполнять операцию отмены привилегии, если она приводит к появлению покинутой привилегии. Параметр CASCADE указывает на последовательную отмену всех привилегий, производных от данной.

Например: снять с пользователя Ivanov полномочия для осуществления модификации фамилий в таблице Students. Также снять эту привилегию со всех пользователей, которым она была предоставлена Ивановым.

ON Students FROM Ivanov CASCADE

При удалении домена, таблицы, столбца или представления автоматически будут удалены также и все привилегии в отношении этих объектов со стороны всех пользователей.

5.8. Представления и безопасность

Создавая представления, и давая пользователям разрешение на доступ к нему, а не к исходной таблице, можно тем самым ограничить доступ пользователя, разрешив его только к заданным столбцам или записям. Таким образом, представления позволяют осуществить полный контроль над тем, какие данные доступны тому или иному пользователю.

Заключение

Для минимизации риска потерь необходима реализация комплекса нормативных, организационных и технических защитных мер, в первую очередь: введение ролевого управления доступом, организация доступа пользователей по предъявлению цифрового сертификата, а в ближайшей перспективе – промышленное решение по выборочному шифрованию и применение алгоритмов ГОСТ для шифрования выбранных сегментов базы.

Для полного решения проблемы защиты данных администратор безопасности должен иметь возможность проводить мониторинг действий пользователей, в том числе с правами администратора. Поскольку штатная система аудита не имеет достаточных средств защиты, необходима независимая система, защищающая корпоративную сеть не только снаружи, но и изнутри. В будущем должны также появиться типовые методики комплексного решения задачи защиты баз данных для предприятий разного масштаба – от мелких до территориально распределенных.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

ЗАЩИТА И БЕЗОПАСНОСТЬ БАЗ ДАННЫХ

Под «защитой БД» понимается способ предотвратить несанкционированный доступ к информации, хранимой в таблицах. Одним из наиболее слабых мест при обеспечении безопасности данных (защите конфиденциальных данных), как правило, является большое количество лиц, получающих к ним доступ на самых различных уровнях. То есть угрозы хранящейся в базах данных информации возникают не только извне, но и изнутри со стороны легальных пользователей. Наиболее типичным примером является скачивание базы данных системным администратором перед увольнением, или воровство базы сотрудником, имеющим к ней доступ в связи с должностными обязанностями. Таким образом, вне зависимости от уровня защищенности каналов доступа к информации, пока существуют бумага и ручка, нельзя быть уверенными, что безопасность баз данных отвечает корпоративным требованиям.

Существует целый ряд технологий и приёмов атак на базы данных, эффективность которых зависит от конфигурации базы данных и сервера, на котором она функционирует, от того, насколько правильно спроектирована и реализована ИТ-инфраструктура и топология сети в целом, от человеческого фактора и лояльности персонала. Атаки на web-серверы и на серверы баз данных зачастую преследуют одни и те же цели, запускаются одними и теми же лицами, и имеют схожий характер. Поэтому и защита информации в базах данных строится на использовании решений, имеющих похожие принципы работы и архитектуру. Среди множества средств защиты БД можно выделить основные и дополнительные.

К основным средствам защиты информации относят следующие:

защита полей и записей таблиц БД.

установление прав доступа к объектам БД;

шифрование данных и программ;

К дополнительным средствам защиты БД можно отнести такие, которые нельзя прямо отнести к средствам защиты, но которые непосредственно влияют на безопасность данных. Это:

встроенные средства контроля значений данных в соответствии с типами;

повышения достоверности вводимых данных;

обеспечения целостности связей таблиц;

организации совместного использования объектов БД в сети.

По мнению экспертов компании Application Security, существует 10 основных угроз БД, которые наиболее часто игнорируются ИТ-персоналом:

Используемые по умолчанию, пустые или слабые пароли и логины;

Расширенные пользовательские и групповые права;

Активизация неиспользуемых функций БД;

Нарушение в управлении конфигурациями;

Несвоевременное обновление ПО;

Отказ от шифрования данных на стационарных и мобильных устройствах.

Существует множество программных решений для защиты баз данных и обеспечения безопасности конфиденциальной информации:

McAfee Database Security;

Secret Disk Server NG;

Крипто БД: защита баз данных (Oracle);

DataSecure и другие.

Помимо систематического применения арсенала средств защиты БД, необходимо использовать административные и процедурные меры, в частности регулярное изменение паролей пользователей, предотвращение доступа к физическим носителям информации и т.п.

Таким образом, информационные активы составляют основу бизнеса любой организации, а базы данных являются доминирующим инструментом для хранения структурированной информации. Растущие масштабы краж критически важных данных делают все более актуальной необходимость в защите баз данных. Особенно значимым является создание системы защиты от внутренних злоумышленников. Система защиты БД играет важнейшую роль в автоматизации контроля над действиями пользователей, работающими с базами данных, защите от внешних и внутренних угроз и повышении надежности функционирования баз данных.

Список использованных источников

Студенческий научный форум - 2015
VII Международная студенческая научная конференция

В рамках реализации «Государственной молодежной политики Российской Федерации на период до 2025 года» и направления «Вовлечение молодежи в инновационную деятельность и научно-техническое творчество» коллективами преподавателей различных вузов России в 2009 году было предложено совместное проведение электронной научной конференции «Международный студенческий научный форум».

Концепция баз данных

Концепция в общем смысле представляет некоторую систему взглядов на процесс или явление. Составными частями концепции являются совокупность принципов и методология. Под методологией понимается совокупность методов решения проблемы.

Принцип – правила, которыми следует руководствоваться в деятельности. Часто принципы формулируются в виде ограничений и требований, в частности, требований к базам данных.

Требования, предъявляемые к базам данных

С современных позиций следует порознь рассматривать требования, предъявляемые к транзакционным (операционным) базам данных и к хранилищам данных.

Первоначально перечислим основные требования, которые предъявляются к операционным базам данных, а следовательно, и к СУБД, на которых они строятся.

• 1. Простота обновления данных. Подоперацией обновления понимают добавления, удаления и изменения данных.
• 2. Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос). Время отклика – промежуток времени от момента запроса к БД и фактическим получением данных. Похожим является термин время доступа – промежуток времени между выдачей команды записи (считывания) и фактическим получением данных. Под доступом понимается операция поиска, чтения данных или записи их.
• 3. Независимость данных.
• 4. Совместное использование данных многими пользователями.
• 5. Безопасность данных – защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения.
• 6. Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД).
• 7. Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.
• 8. Дружелюбный интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования, повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность (см. гл. 4).

Независимость данных – возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей. Независимость данных предполагает инвариантность к характеру хранения данных, программному обеспечению и техническим средствам. Она обеспечивает минимальные изменения структуры БД при изменениях стратегии доступа к данным и структуры самих исходных данных. Это достигается, как будет показано далее, "смешением" всех изменений на этапы концептуального и логического проектирования с минимальными изменениями на этапе физического проектирования |2).

Безопасность данных включает их целостность и защиту. Целостность данных – устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей.

• • отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;
• • защиту от ошибок при обновлении БД;
• • невозможность удаления порознь (каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;
• • неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;
• • сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности – специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Для некоторых СУБД (например, Access, Paradox) триггеры являются встроенными.

Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

• • введением системы паролей;
• • получением разрешений от администратора базы данных (АБД);
• • запретом от АБД на доступ к данным;
• • формированием видов – таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

Три последние процедуры легко выполняются в рамках языка структурированных запросов Structured Query Language – SQL, часто называемом SQL2.

Стандартизация обеспечивает преемственность поколений СУБД, упрощает взаимодействие БД одного поколения СУБД с одинаковыми и различными моделями данных. Стандартизация (ANSI/SPARC) осуществлена в значительной степени в части интерфейса пользователя СУБД и языка SQL. Это позволило успешно решить задачу взаимодействия различных реляционных СУБД как с помощью языка SQL, так и с применением приложения Open DataBase Connection (ODBC). При этом может быть осуществлен как локальный, так и удаленный доступ к данным (технология клиент-сервер или сетевой вариант).

Перейдем к требованиям, предъявляемым к хранилищам данных, которые структурно являются продолжением операционных баз данных.

Пусть в базе данных имеются данные об успеваемости студентов третьего курса, при этом текущими являются пятый и шестой семестры. Данные за первые четыре семестра находятся (переданы) в хранилище данных (ХД), т. е. фактически в дополнительной, специфической базе данных. Необходимо запросить в хранилище фамилии студентов, которые первые четыре семестра учились только на отлично.

Иными словами, данные из операционной БД периодически передаются в электронный архив (в рассмотренном примере – данные за первые четыре семестра), а затем могут быть обработаны в соответствии с запросом пользователя.

Поскольку данные в хранилище практически не изменяются, а лишь добавляются, требование простоты обновления становится неактуальным. На первое место – в силу значительного объема данных в хранилище – выходит требование высокого быстродействия.

К хранилищам данных предъявляются следующие дополнительные требования [2]:

• • высокая производительность загрузки данных из операционных БД;
• • возможность фильтрования, переформатирования, проверки целостности исходных данных, индексирования данных, обновления метаданных;
• • повышенные требования к качеству исходных данных в части обеспечения их непротиворечивости, поскольку они могут быть получены из разных источников;
• • высокая производительность запросов;
• • обеспечение высокой размерности;
• • одновременность доступа к ХД;
• • наличие средств администрирования.

Поддержка анализа данных соответствующими методами (инструментами).

Как отмечено в [2] Э.Ф. Кодд на основе своего опыта предъявил следующие требования к системе OLAP.

• 1. Многомерное концептуальное представление данных.
• 2. Прозрачность технологии и источников данных.
• 3. Доступность к источникам данных при использовании различных моделей данных.
• 4. Неизменная производительность подготовки отчетов при росте объема, количества измерений, процедур обобщения данных.
• 5. Использование гибкой, адаптивной, масштабируемой архитектуры клиент-сервер.
• 6. Универсальность измерений (формулы и средства создания отчетов не должны быть привязаны к конкретным видам размерностей).
• 7. Динамическое управление разреженностью матриц (пустые значения NULL должны храниться эффективным образом).
• 8. Многопользовательская поддержка.
• 9. Неограниченные операционные связи между размерностями.
• 10. Поддержка интуитивно понятных манипуляций с данными.
• 11. Гибкость средств формирования отчетов.
• 12. Неограниченное число измерений и уровней обобщения.

Перечисленные требования отличны от требований к операционным БД, что вызнало появление специализированных БД – хранилищ данных.

Требования, предъявляемые к БД

Правильно спроектированная БД должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Минимальная избыточность. Непротиворечивость.

2. Целостность данных.

3. Независимость данных.

4. Возможность ведения (добавления и удаления) и актуализации (корректировки, модификации) данных.

5. Безопасность и секретность.

6. Высокая производительность. Минимальные затраты.

7. Соблюдение стандартов.

1. Минимальная избыточность означает то, что данные в БД не должны дублироваться. Избыточность данных, если она существует, влечет две опасности:

-неоправданно большой расход памяти и уменьшение времени отклика системы при обработке излишне больших объемов данных.

-нарушение непротиворечивости данных, т.е. возникновение такой ситуации, когда в различных местах машинной памяти хранятся противоречивые данные. Возникновение противоречивости чрезвычайно опасно для БД.

Противоречивость может возникнуть в результате корректировкиизбыточных данных. При внесении изменений в логическую запись может случиться так, что отдельные экземпляры этой записи, хранящиеся в различных местах машинной памяти, окажутся нескорректированы. Программисту приходится проявлять особое внимание к организации процесса корректировки избыточных данных и разрабатывать специальные программы, предотвращающие появление противоречивости.

Противоречивость может возникнуть и при корректировкенеизбыточных данных. Централизованное хранение данных является причиной высокой вероятности того, что двум или более пользователям одновременно понадобятся одни и те же данные. Если один из пользователей обращается к данным, а другой в то же время вносит в них изменения, будут получены противоречивые данные. Объясняется это тем, что процесс обновления данных требует определенного времени, в течение которого одни и те же данные оказываются на разных стадиях обновления. При обращении к таким данным параллельно работающих программ будут получены противоречивые сведения.

В СУБД существуют сложные механизмы блокирования обновляемых данных от доступа к ним других пользователей. Параллельные запросы к одним и тем же данным обычно выполняются последовательно.

В ряде СУБД есть средства, предотвращающие дублирование и возникновение противоречивости данных. В противном случае такие средства разрабатывает системный программист.

2. Целостность данных означает то, что в БД должны храниться только правильные данные, т.е. соблюдаются логические условия, в соответствии с которыми данные считаются правильными. Разрушение и искажение данных возможны в результате неосторожных действий пользователей, в результате ошибок в программах и сбоев оборудования.

Существуют специальные методы и приемы обеспечения целостности.

Для обеспечения целостности на данные, хранящиеся в БД, накладывают ограничения. При этом определяются условия, которым должны соответствовать значения данных. Например, один и тот же служащий не может иметь два различных года рождения и т.п.. Подобные ограничения называются законами БД. Выполнимость законов БД периодически проверяется СУБД.

Для предотвращения возможности ввода неправильных данных разрабатываются средства контроля правильности вводимых данных. Так, например, можно использовать процедуры, проверяющие принадлежность вводимых значений определенному диапазону допустимых значений. Например, количество рабочих дней ограничивается сверху количеством дней в текущем месяце.

Целостность данных может нарушиться при неудачном завершении транзакции. Транзакцией называется некоторая неделимая последовательность операций над данными, выполняемая по одному запросу к БД. Примером транзакции является операция перевода денег с одного счета на другой в банковской системе. Здесь необходимо последовательное выполнение нескольких операций. Деньги снимаются с одного счета, данные корректируются, затем деньги добавляются к другому счету и данные вновь корректируются. Если хотя бы одно из действий не выполняется успешно, результат транзакции окажется неверным. СУБД должна отслеживать ход выполнения транзакции от начала до ее завершения. Если по какой-то причине какая-либо из операций не выполнилась, то транзакция отменяется полностью. При этом выполняется "откат" путем отмены всех уже выполненных изменений.

В БД должны быть предусмотрены средства восстановления данных после программных сбоев и сбоев оборудования. Существуют программы создания резервных копий и специальные программы, которые автоматически фиксируют любые внесенные в БД изменения (создается файл корректур). Если текущая версии БД испорчена, то берется предыдущая версия, в нее вносятся изменения, зафиксированные в файле корректур, и текущее (актуальное) состояние БД восстанавливается.

Различные СУБД в той или иной мере располагают средствами обеспечения целостности данных. В противном случае такие средства разрабатываются системным программистом.

3. Независимость данных означает то, что прикладные программы не должны зависеть от хранимых данных, т.е. от способа хранения данных в физической памяти. Это позволяет добавлять в БД новые данные, изменять структуры хранения данных, создавать на БД новые приложения. Ранее созданные программы при этом не должны "чувствовать" эти изменения.

СУБД обычно обеспечивают это требование.

4. Структура БД должна позволять включать новые и удалять устаревшие данные, корректировать хранимые данные без разрушения логических связей, установленных в схеме БД. Для этого схема БД должна быть правильно разработана, а операции ведения БД не должны нарушать схему БД.

5. Безопасность и секретность означает защиту данных от несанкционированного доступа, преднамеренного и непреднамеренного разрушения данных, хищения данных. Система защиты БД призвана решать следующие задачи.

- Идентификация пользователей. Данными, хранящимися в БД должны пользоваться только лица, имеющие на это право и подтвердившие свои полномочия. Наиболее распространенным способом решения этой задачи является система паролей.

- Ограничение доступа к данным. Каждый пользователь должен работать только с теми данными, которые необходимы для решения его задач, остальные данные должны быть для него "невидимыми".

Каждому пользователю предоставляются определенные полномочия (привилегии) для работы с данными. Ему может быть предоставлено право только чтения из БД, право ввода в БД или право обновления и т.п. Все привилегии предоставляются только администратору БД.

-Обеспечение секретности данных. Секретные данные необходимо защищать от доступа системой специальных, достаточно сложных паролей. Сильно уязвимые данные следует шифровать.

Средства защиты и обеспечения безопасности данных содержатся в СУБД или разрабатываются системным программистом.

6. Организация БД и методы доступа к данным должны обеспечивать высокую скорость обработки данных такую, чтобы пользователь мог работать с БД в диалоговом режиме. Стоимость обслуживания пользователей не должна быть высокой.

Возможность выполнения этих требований определяется рядом факторов: объемом хранимых данных, быстродействием техники, способом организации данных в БД и во многом зависит от решений, принимаемых разработчиками на этапе создания БД. Например, можно организовать способ размещения данных на носителе таким образом, что наиболее часто используемые данные хранятся на наиболее доступных участках внешней памяти.

7. Представление данных в БД, сопроводительная документация, способ взаимодействия пользователя с БД должны удовлетворять определенным стандартам. Стандарты могут быть корпоративными, ведомственными, промышленными, национальными и международными. Соблюдение стандартов совершенно необходимо для совместного использования данных и для организации обмена данными между отдельными системами. Например, без принятия определенных стандартов нельзя было бы организовать сеть Internet.

studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .