数据库系统中的数据加密与安全存储技术研究

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数据库加密系统研究

作者：杨 枫

来源：《沿海企业与科技》2009年第03期

摘要 数据库安全保护是指保护数据库中的数据，防止无关人员或非授权人员对数据库中数据的窃取、篡改和破坏。数据库的突出特点是数据的集中存放和共享。随着计算机技术的发展和应用的深入，数据库的应用已触及社会的各个角落。研究数据库加密系统的相关理论，密文索引、密钥管理等数据加密系统中的关键技术，保护数据库中的数据不被窃取、破坏是非常重要的。

关键词 数据库加密；加密粒度；加密算法

作者简介 杨枫，唐山学院图书馆助理馆员，研究方向：数据库安全，河北 唐山，063000

中图分类号 TP309 文献标识码 A 文章编号 1007－7723(2009)03－0016－0003

一、引言

随着信息技术的发展，数据的安全问题被提到前所未有的高度。传统的数据库保护方式是通过设定口令字和访问权限等方法实现的，数据库管理员可以不加限制地访问数据库中的所有数据。解决这一重大安全隐患的关键是要对数据本身加密，即使数据不幸泄露或丢失，也难以被人破译。

二、数据库加密

数据库加密，大致可以分为两种方式：DBMS外部加密和DBMS内部加密。

DBMS外部加密一般选择在应用程序和操作系统，通过调用加／解密函数来完成加密数据的存储和访问。DBMS外部加密的优点是，不需要修改DBMS，只需要在应用程序或者操作系统中增加相应的加，解密模块即可。但是，这种方法也有一些缺点，首先它不能支持各种加密粒度。在操作系统中加密时，加密的粒度是基于文件，对应到数据库中则是相应的表或者整个数据库，这种加密粒度非常粗糙，最直接的影响是，加／解密的工作相当大，极大地降低系统性能。

在DBMS内部加密，一般选择在数据物理存取之前进行加，解密操作。DBMS在将内存中的数据写到磁盘时，进行加密操作，而从磁盘读取数据到内存中时，进行相应的解密操作。这种方法的优点是，由于DBMS能够区分各种粒度的数据，所以可以支持各种粒度的加密，加密的灵活性较好。另外，在DBMS内部实现加密，可以更有效地和DBMS内部的访问控制机制、授权机制等各种功能结合起来。更重要的是，数据库一个重要特点是被多个应用共享，龙源期刊网

数据库加密系统是一款基于透明加密技术的数据库防泄漏系统，该产品能够实现对数据库中的敏感数据加密存储、访问控制增强、应用访问安全、安全审计以及三权分立等功能。

数据库安全技术之一，数据库安全技术主要包括：数据库漏扫、数据库加密、数据库防火墙、数据脱敏、数据库安全审计系统。

数据库透明加密是数据库加密技术的关键，避免了应用系统程序需要大量改造，产生很多的附加成本。

应用背景

当前我国涉密部门(军队、军工、政府、金融行业、保险行业、电信行业等)中，80%以上应用系统使用国外数据库产品，特别是Oracle；如何保证系统在高性能、高可用的同时提升数据的安全性，确保关键信息不被泄露、国家利益不受损失已经迫在眉睫。

政策要求

2020年1月1日，《中华人民共和国密码法》正式施行，对数据库加密技术提出了密码技术要求，国家对密码实行分类管理。密码分为核心密码、普通密码和商用密码。

第七条 核心密码、普通密码用于保护国家秘密信息，核心密码保护信息的最高密级为绝密级，普通密码保护信息的最高密级为机密级。

核心密码、普通密码属于国家秘密。密码管理部门依照本法和有关法律、行政法规、国家有关规定对核心密码、普通密码实行严格统一管理。

存在问题

当前主流Oracle安全增强方案包括前置代理、应用加密和Oracle自带加密选件TDE等。前置代理需要应用大幅改造、大量Oracle核心特性无法使用；应用加密必须由应用实现数据加密，加密数据无法检索，已有系统无法透明移植；TDE不能集成国产加密算法，不符合国家密码政策。因此这几种方案一直未能得到有效推广。

成熟的数据库加密软件应该解决两大重要难题，一是应用透明，二是密文索引。在安装了数据库加密软件后，原有的应用系统基本不需要改造，因为大型的应用程序改造起来很困难，有的甚至源程序没有了，导致无法改造；明文转为密文后，原有按明文构造的索引必然失效，这就需要按照密文对应明文查询的顺序构造密文索引，通过密文索引可以让数据库查询速度几乎不减慢。

计算机网络安全中数据加密技术的运用研究

摘要：加密技术的不断发展，通信安全在人们心目中有着更高的标准。为了能够更安全，更有效地保护数据，必须要尽快对于网络安全机制进行完善，也就是必须使得数据能够更好被加密。本文重点分析数据加密技术，从其特点，种类，算法，模型以及其如何应用等的方面进行研究，从而将数据加密技术的可靠性能予以证实。

关键词：数据加密技术 算法 计算机网络安全 应用

中图分类号：tn915.08 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0170-02

数据加密技术（data encryption technology）一般是在密码学的基础上，将数据传输过程中的明显信息以函数加密或者密钥加密等的办法进行处理，从而将该明显的信息变成只能被特定人群破解的密文，接受该信息的特定人群能够通过相应的解密方法解密这段密文，从而使得其他人不能破坏或偷窥信息。从而保障了整体网络数据的安全性能。

1 数据加密技术概述

1.1 加密系统的构成

任何加密系统，不论形式多么复杂，都至少包括明文、密文、加解密装置或算法和密钥4部分组成。加密系统模型如图1所示：

1.2 数据加密技术的算法

数据加密算法一般被人们分为四大类：（1）循环冗余校验算法。

这种算法主要是通过在网络数据包和电脑档案中产生32或16位的散列函数，从而在该信息错误或者丢失的情况下，产生错误的信息从而校验。这种算法对于错误产生于被干扰的传输通道有着非常好的效果，所以在数据加密中使用非常普遍。（2）循xor与循环移位操作算法。这种加密算法的本质是将数据的位置进行变换，也就是在处理的过程中，按照顺次或者逆次的方向将每个数据中的字节进行移位，然后用xor的方式将信息处理为密文。这种算法在计算机上操作非常方便，并且有着很高的加密性质。（3）置换表算法。这种算法在数据加密的过程中出现较早，并且算法太过于简单，其通过将信息中的数据段按照坐标的方式进行位移，从而将修改后的数据整合为密文，接受者可以按照相同的位移方式进行反操作，从而使得该信息能够被解读。这种方式简单方便，但是也非常容易被外人破解，所以其安全性能非常低。（4）置换表算法升级版。这种算法是将置换表算法通过两次的置换，从而进行了多次数据的加密，有着较高的加密水平，其他人不容易将其解密。

数据库存储加密的常用技术方法

1. 数据库字段加密：对数据库中的敏感字段进行加密存储，例如用户的密码、身份证号等个人信息，常用的加密算法包括AES、RSA等。

2. 数据传输加密：在数据库与应用程序之间的数据传输过程中，需要采用加密传输协议，如SSL/TLS，以确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。

3. 数据库连接加密：确保数据库连接是安全的，可以通过启用数据库连接的SSL选项或通过VPN隧道来保护数据库连接的安全性。

4. 数据脱敏：对一些不需要完整信息的数据进行脱敏处理，例如将手机号码、邮箱地址等个人信息部分隐藏或替换成通用信息，以减少敏感数据泄露的风险。

5. 数据字段级加密：使用字段级加密方法，将个别敏感字段进行加密处理，只有授权用户才能解密和查看原始数据，常用的方法有数据库自带的加密函数或专门的加密库来实现。

6. 数据备份加密：确保数据库备份文件的安全性，采用加密算法对备份文件进行加密存储，同时管理好加密密钥，以防止备份数据的泄露。

7. 数据访问控制：对数据库的访问进行细粒度的权限控制，通过数据库的用户角色管理、访问控制列表等机制，限制用户对敏感数据的访问权限。

8. 数据审计与监控：建立完善的数据审计系统，监控数据库的访问和操作情况，追踪敏感数据的访问者和使用情况，及时发现异常操作并采取相应的应对措施。

9. 数据加密算法选择：在选用数据加密算法时，要根据实际需求和敏感程度选择合适的算法，避免选用已经被破解或不安全的加密算法。

10. 数据加密密钥管理：严格管理数据加密所需的密钥，采用密钥轮换、密钥分割等技术手段，加强对密钥的管理和保护，防止密钥泄露导致数据遭到破解。

11. 数据加密性能优化：在数据库存储加密时，需要考虑加密性能对系统性能的影响，选择合适的加密方式和算法，以及进行优化和加速加密操作，以减少对数据库读写性能的影响。