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數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的核心資產(chǎn)，政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位80%的核心信息是以結(jié)構(gòu)化形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的。數(shù)據(jù)庫(kù)作為核心資產(chǎn)的載體，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)泄露將造成嚴(yán)重危害和損失。作為信息安全防護(hù)的“最后一公里”，數(shù)據(jù)庫(kù)安全的重要性已被越來(lái)越多的政府部門(mén)和企業(yè)所關(guān)注和重視。雖然數(shù)據(jù)庫(kù)外圍的安全防護(hù)措施能夠在很大程度上防止針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的攻擊，但“核心數(shù)據(jù)安全”容不得半點(diǎn)差錯(cuò)。正因如此，數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)成為了數(shù)據(jù)庫(kù)安全防護(hù)的最后防線，以確保數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)即便被攻陷，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的核心數(shù)據(jù)仍將得到保護(hù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)主要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題：

一是在被拖庫(kù)后，避免因明文存儲(chǔ)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)泄露；

二是對(duì)高權(quán)用戶，防范內(nèi)部竊取數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)泄露。

1、避免因明文存儲(chǔ)導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露

通常情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是以明文形式進(jìn)行存儲(chǔ)和使用的，一旦數(shù)據(jù)文件或備份磁帶丟失，可能引發(fā)嚴(yán)重的數(shù)據(jù)泄露問(wèn)題；而在拖庫(kù)攻擊中，明文存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)于攻擊者同樣沒(méi)有任何秘密可言——如Aul、MyDul等很多成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)文件解析軟件，均可對(duì)明文存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行直接分析，并輸出清晰的、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致泄密。

數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)層進(jìn)行加密，即使有人想對(duì)此類數(shù)據(jù)文件進(jìn)行反向解析，所得到的也不過(guò)是沒(méi)有任何可讀性的“亂碼”，有效避免了因數(shù)據(jù)文件被拖庫(kù)而造成數(shù)據(jù)泄露的問(wèn)題，從根本上保證數(shù)據(jù)的安全。

2、防范內(nèi)部高權(quán)限用戶竊取數(shù)據(jù)

主流商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)考慮到初始化和管理的需要，會(huì)設(shè)置以sys、sa或root為代表的數(shù)據(jù)庫(kù)超級(jí)用戶。這些超級(jí)用戶天然具備數(shù)據(jù)訪問(wèn)、授權(quán)和審計(jì)的權(quán)限，對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行無(wú)限制的訪問(wèn)和處理；而在一些大型企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)中，除系統(tǒng)管理員，以數(shù)據(jù)分析員、程序員、服務(wù)外包人員為代表的其他數(shù)據(jù)庫(kù)用戶，也存在以某種形式、在非業(yè)務(wù)需要時(shí)訪問(wèn)敏感數(shù)據(jù)的可能。

數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)通常可以提供獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自身權(quán)限控制體系之外的增強(qiáng)權(quán)控能力，由專用的加密系統(tǒng)為數(shù)據(jù)庫(kù)中的敏感數(shù)據(jù)設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，有效限制數(shù)據(jù)庫(kù)超級(jí)用戶或其他高權(quán)限用戶對(duì)敏感數(shù)據(jù)的訪問(wèn)行為，保障數(shù)據(jù)安全。

數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)的演進(jìn)

數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)從誕生至今，已經(jīng)歷多個(gè)階段，采用過(guò)多種實(shí)現(xiàn)方式，并一直處于持續(xù)發(fā)展之中。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)，我們可以從應(yīng)用層、數(shù)據(jù)庫(kù)中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自身、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所依賴的文件系統(tǒng)以及存儲(chǔ)硬件等方面考慮其具體實(shí)現(xiàn)。

（數(shù)據(jù)庫(kù)加密層次）

目前，不同場(chǎng)景下仍在使用的數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)主要有：應(yīng)用系統(tǒng)加密、前置代理加密、后置代理加密、表空間加密、文件系統(tǒng)加密和磁盤(pán)加密。下文將從“演進(jìn)”的角度，對(duì)這六種數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)的原理和適用場(chǎng)景逐一進(jìn)行介紹：

1、應(yīng)用系統(tǒng)加密

應(yīng)用系統(tǒng)加密技術(shù)被認(rèn)為是最早的數(shù)據(jù)庫(kù)加密形式。但嚴(yán)格來(lái)講，應(yīng)用系統(tǒng)加密實(shí)際上是針對(duì)數(shù)據(jù)而非數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的加密。

· 技術(shù)原理

在應(yīng)用系統(tǒng)層的源代碼中對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，加密后將密文存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中?？梢灾苯釉趹?yīng)用系統(tǒng)的源代碼中以獨(dú)立的函數(shù)或模塊形式完成加密；也可以通過(guò)源代碼的方式封裝出應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)專用的加密組件或定制的加密API來(lái)完成加密。

（應(yīng)用系統(tǒng)加密技術(shù)原理）

· 適用場(chǎng)景

通常情況下，當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)僅對(duì)有限的敏感數(shù)據(jù)存在加密需求時(shí)，可以考慮使用應(yīng)用系統(tǒng)加密技術(shù)。這里的“有限”包含兩方面含義：一方面，是需要加密處理的敏感數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的表或字段相對(duì)較少；另一方面，是需要加密處理的敏感數(shù)據(jù)在整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的使用相對(duì)不多。

比如，僅對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中與員工薪資相關(guān)的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)。在實(shí)際業(yè)務(wù)中，薪資信息作為員工信息的一個(gè)子部分，在數(shù)據(jù)庫(kù)中通常以獨(dú)立表的形式存在，與員工基礎(chǔ)信息、教育信息、履歷信息等共同構(gòu)成員工信息子系統(tǒng)；同時(shí)，薪資信息通常只在員工薪酬模塊或子系統(tǒng)中使用，與其它業(yè)務(wù)模塊相關(guān)性不高，一般也不會(huì)在其它業(yè)務(wù)模塊中被引用。

2、前置代理加密

前置代理加密技術(shù)是在應(yīng)用系統(tǒng)加密技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其表現(xiàn)形式通常是由專業(yè)的數(shù)據(jù)安全廠商推出的數(shù)據(jù)庫(kù)加密產(chǎn)品。

· 技術(shù)原理

類似于應(yīng)用系統(tǒng)加密技術(shù)，前置代理加密技術(shù)也是在數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)之前對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并將密文存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；而不同于前者的是，前置代理加密技術(shù)通常是以“前置代理加密網(wǎng)關(guān)”這種獨(dú)立組件產(chǎn)品的形式實(shí)現(xiàn)的。

（前置代理加密技術(shù)原理）

· 適用場(chǎng)景

通常情況下，當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)僅對(duì)有限的敏感數(shù)據(jù)存在加密需求，且用戶自身無(wú)能力或不愿意進(jìn)行加解密的相關(guān)研發(fā)工作時(shí)，可以考慮使用前置代理加密技術(shù)，即采用第三方廠商的前置代理加密網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)。

3、后置代理加密

為了避免數(shù)據(jù)加密給數(shù)據(jù)訪問(wèn)和處理帶來(lái)性能上的嚴(yán)重?fù)p失，部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)廠商在數(shù)據(jù)庫(kù)引擎層提供了一些擴(kuò)展接口和擴(kuò)展機(jī)制。通過(guò)這些擴(kuò)展的接口和機(jī)制，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用戶可以通過(guò)外部接口調(diào)用的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的加解密處理，同時(shí)也能夠在一定程度上降低對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能的影響。

· 技術(shù)原理

后置代理加密技術(shù)是基于數(shù)據(jù)庫(kù)自身能力的一種加密技術(shù)，可充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)自身提供的定制擴(kuò)展能力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)加密、加密后數(shù)據(jù)檢索和應(yīng)用透明等目標(biāo)。其中，能夠完美實(shí)現(xiàn)后置代理加密的典型代表是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)——通過(guò)“視圖+觸發(fā)器+擴(kuò)展索引+外部方法調(diào)用”的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，同時(shí)保證應(yīng)用的完全透明。

（后置代理加密技術(shù)原理）

· 適用場(chǎng)景

后置代理加密技術(shù)的價(jià)值主要體現(xiàn)在“應(yīng)用透明和獨(dú)立權(quán)控”兩大能力上。因此，在不希望對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)在加密時(shí)進(jìn)行改造，或需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)超級(jí)用戶的數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行控制的場(chǎng)景下，如果查詢涉及的加密列不多且查詢結(jié)果集中包含的數(shù)據(jù)記錄也相對(duì)不多時(shí)，可以考慮使用后置代理加密技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行加密。

4、透明數(shù)據(jù)加密

后置代理加密過(guò)于依賴數(shù)據(jù)庫(kù)自身所具備的擴(kuò)展機(jī)制，且數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)共享內(nèi)存中也是密文，導(dǎo)致在部分場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)庫(kù)性能表現(xiàn)不佳。因此，基于后置代理加密技術(shù)又發(fā)展出了透明數(shù)據(jù)加密技術(shù)，目的是在保持后置代理加密優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，降低對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)自身擴(kuò)展機(jī)制的依賴性，從而讓數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能保持在相對(duì)合理的水平之上。

· 技術(shù)原理

透明數(shù)據(jù)加密，全稱為T(mén)ransparent Data Encryption（TDE），是一種對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)完全透明的數(shù)據(jù)庫(kù)端存儲(chǔ)加密技術(shù)，通常由數(shù)據(jù)庫(kù)廠商在數(shù)據(jù)庫(kù)引擎中實(shí)現(xiàn)——在數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的存儲(chǔ)管理層增加一個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程，當(dāng)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)共享內(nèi)存寫(xiě)入到數(shù)據(jù)文件時(shí)對(duì)其進(jìn)行加密；當(dāng)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)文件讀取到數(shù)據(jù)庫(kù)共享內(nèi)存時(shí)對(duì)其進(jìn)行解密。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)共享內(nèi)存中是以明文形態(tài)存在的，而在數(shù)據(jù)文件中則以密文形態(tài)存在。同時(shí)，由于該技術(shù)的透明性，任何合法且有權(quán)限的數(shù)據(jù)庫(kù)用戶都可以訪問(wèn)和處理加密表中的數(shù)據(jù)。

（透明數(shù)據(jù)加密技術(shù)原理）

· 適用場(chǎng)景

透明數(shù)據(jù)加密技術(shù)由于其自身的優(yōu)勢(shì)特性，使其適用于幾乎全部有數(shù)據(jù)庫(kù)加密需求的應(yīng)用場(chǎng)景，尤其是在對(duì)數(shù)據(jù)加密透明化有要求，或需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)超級(jí)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限控制，以及對(duì)數(shù)據(jù)加密后數(shù)據(jù)庫(kù)性能有較高要求的場(chǎng)景中。

5、文件系統(tǒng)加密

在數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)中，除了從前端應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫(kù)自身角度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)加密外，基于數(shù)據(jù)庫(kù)底層依賴的文件系統(tǒng)或存儲(chǔ)硬件，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)加密。

· 技術(shù)原理

文件系統(tǒng)加密技術(shù)是在操作系統(tǒng)的文件管理子系統(tǒng)層面上對(duì)文件進(jìn)行加密，大多是通過(guò)對(duì)與文件管理子系統(tǒng)相關(guān)的操作系統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)的。不同于文件加密只對(duì)單個(gè)文件設(shè)置訪問(wèn)口令，或?qū)蝹€(gè)文件的內(nèi)容進(jìn)行加密轉(zhuǎn)換，文件系統(tǒng)加密提供了一種加密文件系統(tǒng)格式（類似于ext4、xfs等文件系統(tǒng)格式），通過(guò)把磁盤(pán)存儲(chǔ)卷或其上的目錄設(shè)置為該文件加密系統(tǒng)格式，達(dá)到對(duì)存儲(chǔ)于卷或卷上目錄中文件進(jìn)行加密的目的。文件系統(tǒng)加密技術(shù)本質(zhì)上并不是數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)，但可以用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行存儲(chǔ)層面的加密。

（文件系統(tǒng)加密技術(shù)原理）

· 適用場(chǎng)景

文件系統(tǒng)加密技術(shù)幾乎可以適用于任何基于文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)加密需求，尤其是原生不支持透明數(shù)據(jù)加密的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。但是，由于文件系統(tǒng)加密技術(shù)無(wú)法提供針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的增強(qiáng)權(quán)限控制，對(duì)于需要防范內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)超級(jí)用戶的場(chǎng)景并不適用。

6、磁盤(pán)加密

· 技術(shù)原理

磁盤(pán)加密技術(shù)通過(guò)對(duì)磁盤(pán)進(jìn)行加密以保障其內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全性，從實(shí)現(xiàn)上有軟硬兩種方式：軟件方式的磁盤(pán)加密技術(shù)，大多是通過(guò)專用的磁盤(pán)加密軟件對(duì)磁盤(pán)內(nèi)容進(jìn)行加密，典型代表如Windows操作系統(tǒng)自帶的BitLocker，同類型的商業(yè)軟件在國(guó)內(nèi)也有很多，但這類軟件由于加密原理和使用方式等因素，基本上無(wú)法滿足數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密需求；而硬件方式的磁盤(pán)加密技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)上則有兩個(gè)思路：一種是針對(duì)單塊硬盤(pán)的磁盤(pán)加密，一種是針對(duì)磁盤(pán)陣列或SAN存儲(chǔ)設(shè)備的磁盤(pán)加密。

（硬件方式的磁盤(pán)加密技術(shù)原理）

· 適用場(chǎng)景

磁盤(pán)加密技術(shù)可以滿足幾乎所有的存儲(chǔ)加密需求，但由于不能提供針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的增強(qiáng)權(quán)限控制，無(wú)法滿足對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)超級(jí)用戶泄露敏感數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)防范需求。

數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)對(duì)比

安華金和數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)

安華金和數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱DES)，是一款基于透明加密技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)安全產(chǎn)品，該產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中敏感數(shù)據(jù)的加密存儲(chǔ)、訪問(wèn)控制增強(qiáng)、應(yīng)用訪問(wèn)安全及三權(quán)分立等功能。

DES基于底層加密存儲(chǔ)與獨(dú)立權(quán)限控制兩大核心機(jī)制，可以防止明文存儲(chǔ)引起的數(shù)據(jù)泄密，防止外部非法入侵竊取敏感數(shù)據(jù)，防止來(lái)自內(nèi)部高權(quán)限用戶的數(shù)據(jù)濫用，防止繞開(kāi)合法應(yīng)用系統(tǒng)直接解密讀取數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)安全“最后一公里”處解決敏感數(shù)據(jù)泄露問(wèn)題。

DES可根據(jù)用戶不同場(chǎng)景及不同安全需求，提供列加密、表加密、表空間加密等多種手段，結(jié)合已獲專利的透明加解密及密文索引等核心技術(shù)，具有良好的適應(yīng)性與實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)高度安全、應(yīng)用完全透明、密文高效訪問(wèn)。

DES當(dāng)前支持Windows、AIX、Linux等多個(gè)平臺(tái)，支持Oracle、SQL Server、MySQL等多種國(guó)際主流數(shù)據(jù)庫(kù)以及達(dá)夢(mèng)等國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。產(chǎn)品支持主、從、應(yīng)急等自身高可用模式，可以滿足用戶的多種部署需求。DES提供符合國(guó)密標(biāo)準(zhǔn)的加解密算法，同時(shí)兼容多種國(guó)際商用算法，提供可擴(kuò)展的加密設(shè)備和加密算法接口，可與多種加密卡及加密機(jī)對(duì)接。

DES產(chǎn)品適用于政府、教育、軍工、機(jī)要、電力等各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)針對(duì)國(guó)家等級(jí)保護(hù)、分級(jí)保護(hù)、軍隊(duì)保密規(guī)定均具有很強(qiáng)的政策適應(yīng)性。