Защита баз данных. Защита систем управления базами данных

данные в любой таблице для выборки и изменения должны быть доступны ограниченному кругу пользователей;

для некоторых таблицы необходимо обеспечить выборочный доступ к ее столбцам;

некоторым пользователя должен быть запрещен непосредственный (через запросы) доступ к таблицам, но разрешен доступ к этим же таблицам в диалоге с прикладной программой.

Схема доступа к данным в реляционных СУБД базируется на принципах:

СУБД от имени конкретного пользователя выполняет операции над базой данных в зависимости от того, обладает ли конкретный пользователь правами на выполнение конкретных операций над конкретным объектом БД.

Объекты доступа – это элементы БД, доступом к которым можно управлять (разрешать или запрещать). Конкретный пользователь обладает конкретными правами доступа к конкретному объекту.

Привилегии (priveleges) – это операции, которые разрешено выполнять пользователю над конкретными объектами.

2.5.4.2. Механизм ролей в СУБД

Способы определения групп пользователей:

один и тот же идентификатор используется для доступа к БД целой группы физических лиц (например, сотрудников одного отдела);

конкретному физическому лицу присваивается уникальный идеентификатор.

Применяется также смешанный способ, при котором хранится идентификатор группы и уникальный идентификатор пользователя. Чаще всего группа пользователей соответствует структурному подразделению организации. Привилегии устанавливаются не только для отдельных пользователей, но и для их групп.

2.5.5. Защита информации в сетях

2.5.5.1. Общая характеристика сетевых атак

Классификация удаленных атак выполняется по различным критериям:

1. По характеру воздействия:

Пассивные – внешние, никак не влияют на работу вычислительной системы и на передаваемые данные (например, простое прослушивание);

Активные – оказывают непосредственное влияние на работу системы (изменение конфигурации распределенной вычислительной системы (РВС), нарушение работоспособности и т. д.).

2. По цели воздействия:

Угроза раскрытия (утечки) информации, т.е. перехват информации без цели модификации;

Угроза целостности – несанкционированный доступ к информации и возможность ее модификации;

Угроза отказа в обслуживании – нарушение работоспособности системы.

3. По моменту начала атаки:

По запросу от атакуемого объекта (DNS,ARP– запросы);

По наступлению ожидаемого события на атакуемом объекте (например, разрыв TCPсоединения);

Безусловные атаки – осуществляются немедленно и безотносительно к состоянию системы и атакуемого объекта.

4. По наличию обратной связи:

С обратной связью (на некоторые запросы, переданные на атакуемый объект, атакующему требуется получить ответ);

Без обратной связи.

5. По расположению субъекта атаки (источника атаки):

Внутрисегментное расположение источника;

Межсегментное.

6. По уровню OSI(МВОС)

2.5.5.2. Типовые угрозы безопасности

Типовая удаленная атака – это удаленное информационное разрушающее воздействие, программно осуществляемое по каналу связи, характерное для любой распределенной вычислительной системы (РВС).

Приведем характеристики типовых угроз в соответствии с рассмотренной классификацией:

1. Анализ сетевого трафика – внутрисегментные пассивные угрозы раскрытия без обратной связи, применяемые на физическом или канальном уровне.

2. Подмена объекта вычислительной системы – при установлении виртуального соединения, активное воздействие, угроза раскрытия или угроза целостности. Выполняется по событию. Захватывает канальный, сетевой или транспортный уровни.

3. Внедрение ложного объекта:

а) навязывание ложного маршрута, возможно из-за наличия протоколов, позволяющих удаленно изменять маршрутизацию в Интернет (протоколы RIP, OSPF, ICMP, SNMP);

б) использование недостатков алгоритмов удаленного доступа (протокол TCP, DNS-запрос).

4. Отказ в обслуживании (DoS) - активное воздействие; безусловная; межсегментное и внутрисегментное; на транспортном и прикладном уровнях.

2.5.5.3. Типовые атаки в сетях TCP/IP

Анализ трафика (sniffing)

Sniffingпозволяет изучить логику работыPBC, позволяет перехватить потоки данных, которыми обмениваются объекты – несанкционированный доступ к сети без модификации данных.

Защита: шифрование данных; также можно шифровать файлы и обмениваться на файловом уровне; коммутация Ethernet (рисунок 7); выделенный канал связи между объектами РВС.

Ложный ARP сервер.

Связь между двумя удаленными хостами осуществляется путем передачи по сети сообщений, которые заключены в пакеты обмена. В поле данных помещаются либо непосредственно данные, либо другой пакет более высокого уровня OSI. Так, например, пакет транспортного уровня может быть вложен в пакет сетевого уровня, который, в свою очередь, вложен в пакет канального уровня. Спроецировав это утверждение на сетевую ОС, использующую протоколы TCP/IP, можно утверждать, что пакет TCP (транспортный уровень) вложен в пакет IP (сетевой уровень), который, в свою очередь, вложен в пакет Ethernet (канальный уровень). Таким образом, структура TCP-пакета выглядит так, как показано на рисунке 8.

Для получения Ethernetадреса служит протоколARP. Он ставит в соответствие адресу сетевой карты адрес конкретного компьютера. Он работает следующим образом:

а) ЭВМ посылает широковещательный (всем сразу) ARP-запрос с требуемымIP-адресом.

б) ЭВМ с затребованным адресом посылает на Ethernet-адрес автора запроса ответ с указанием своегоEthernet-адреса. Запрашиваемая ЭВМ получает ответ и записывает паруIPиEthernetадресов в свою локальнуюARPтаблицу.

Механизм атаки: hostатакующего посылает ложныйARPответ и в будущем будет получать все данные, адресованные на другой адрес (рисунок 9).

Ложный DNS-сервер

Ложный DNSработает следующим образом:

Hostпосылает запрос на определение адреса информационно поисковомуDNSсерверу.

Если домен локальный, то сервер сам отвечает на запрос, иначе отсылает запрос корневому DNSсерверу.

Корневой сервер определяет локальный сервер для домена и отсылает ответ ему.

На любом этапе ответы кэшируются сервером и клиентом.

Выделяют 3 сценария атаки:

1) Перехват запроса и попытка ложного ответа.

2) Шторм ложных DNS ответов от имени настоящего DNS сервера.

3) Шторм ложных DNS ответов на атакуемый DNS сервер.

Как видно из приведенных формулировок, идеи атак достаточно близки к идее ложного ARP-сервера. СлужбаDNSработает по протоколуUDP, который отличается отTCPтем, что не гарантирует установление соединения и доставку.

Первый сценарий проиллюстрирован рисунком 10. Атакующий должен находиться на пути основного трафика или в сегменте настоящего DNS сервера.

Суть второго сценария в том, что ложные DNS-ответы генерируются атакующим хостом постоянно, и атакуемый хост, обратившись сDNS-запросом, сразу получаетDNS-ответ от атакующего. В нем в качествеIP-адреса хоста поставлен адрес атакующего. В результате все запросы атакуемый будет направлять на адрес атакующего (рисунок 11).

Третий сценарий состоит в организации направленного потока ответов на DNS-сервер, в результате чего один из этих ответов сервер воспринимает как ответ на свой запрос и заносит его результаты, т.е.IP-адрес атакующего хоста, в свой кэш (рисунок 12).

использование файла hosts. (неудобный способ для большого количества машин);

использование протоколов ТСР вместо UDP;

для защищенности сети стараются избегать применения DNS – службы вообще.

Защита от Интернет-атак:

фильтры на входе и на выходе из сети, контроль маршрутов;

фиктивные адреса и шлюзы (socks,proxy);

использования TCP, а неUDP(named,NFS);

статические ARPиDNS;

шифрование трафика (IPSEC,SKIP,SSL,SSH);

туннелирование с шифрованием;

избегание широковещательных технологий (коммутация Ethernet, отказ от радиодоступа и асимметричных спутниковых подключений);

контроль за сообщениями CERTиCIAC(американские центры по компьютерной безопасности:www.cert.org иwww.ciac.org );

применение антивирусных средств (на почтовых серверах и в браузерах);

использование средств автоматизированного контроля безопасности (SATAN,SAFEsuite,RealSecure,JohnTheRipper,Orge).

Кроме того, для защиты от проникновения путем использования Web-приложений применяют следующие решения:

отключение Javaи всех видов языков сценариев, кромеJavaScript(не будут работать многие страницы);

применение онлайновых антивирусов (AVP);

выделение специальной ЭВМ для доступа в Интернет.

На сегодняшний день из технологий динамических страниц более-менее безопасными для клиентской ЭВМ в Интернете можно назвать только DHTML(HTML4.0) иJavaScript. Все остальное лучше отключить.

Стандарт Х.800 описывает основы безопасности в привязке к эталонной семиуровневой модели. Стандарт предусматривает следующие сервисы безопасности:

аутентификация (имеются в виду аутентификация партнеров по общению и аутентификация источника данных);

управление доступом - обеспечивает защиту от несанкционированного использования ресурсов, доступных по сети;

конфиденциальность данных - в Х.800 под этим названием объединены существенно разные вещи - от защиты отдельной порции данных до конфиденциальности трафика;

целостность данных – данный сервис подразделяется на подвиды в зависимости от того, что контролируется - целостность сообщений или потока данных, обеспечивается ли восстановление в случае нарушения целостности;

неотказуемость - данный сервис относится к прикладному уровню, т. е. имеется в виду невозможность отказаться от содержательных действий, таких, например, как отправка или прочтение письма.

Стандарт Х.509 описывает процедуру аутентификации с использованием службы каталогов. Впрочем, наиболее ценной в стандарте оказалась не сама процедура, а ее служебный элемент - структура сертификатов, хранящих имя пользователя, криптографические ключи и сопутствующую информацию. Подобные сертификаты - важнейший элемент современных схем аутентификации и контроля целостности.

Рекомендации периодически организуемых конференций по архитектуре безопасности Интернет носят весьма общий, а порой и формальный характер. Основная идея состоит в том, чтобы средствами оконечных систем обеспечивать сквозную безопасность. От сетевой инфраструктуры в лучшем случае ожидается устойчивость по отношению к атакам на доступность.

Базовые протоколы, наиболее полезные с точки зрения безопасности, включают в себя - Ipsec,DNSsec,S/MIME,X.509v3,TLSи ассоциированные с ними. Наиболее проработанными на сегодняшний день являются вопросы защиты наIP-уровне. Спецификации семействаIPsecрегламентируют следующие аспекты:

управление доступом;

контроль целостности на уровне пакетов;

аутентификация источника данных;

защита от воспроизведения;

конфиденциальность (включая частичную защиту от анализа трафика);

администрирование (управление криптографическими ключами).

Протоколы обеспечения аутентичности и конфиденциальности могут использоваться в двух режимах: транспортном и туннельном. В первом случае защищается только содержимое пакетов и, быть может, некоторые поля заголовков. Как правило, транспортный режим используется хостами. В туннельном режиме защищается весь пакет - он инкапсулируется в другой IP-пакет. Туннельный режим (туннелирование) обычно реализуют на специально выделенных защитных шлюзах (в роли которых могут выступать маршрутизаторы или межсетевые экраны).

Туннелирование может применяться как на сетевом, так и прикладном уровнях. Например, стандартизовано туннелирование для IР и двойное конвертование для почты Х.400.

На транспортном уровне аутентичность, конфиденциальность и целостность потоков данных обеспечиваются протоколом TLS(TransportLayerSecurity,RFC2246). Подчеркнем, что здесь объектом защиты являются не отдельные сетевые пакеты, а именно потоки данных (последовательности пакетов). Злоумышленник не сможет переупорядочить пакеты, удалить некоторые из них или вставить свои.

На основе TLSмогут строиться защищенные протоколы прикладного уровня. В частности, предложены спецификации для НТТР надTLS.

2.5.5.5. Архитектура механизмов защиты информации в сетях ЭВМ

В модели ВОС различают следующие основные активные способы несанкционированного доступа к информации:

маскировка одного логического объекта под другой, обладающий большими полномочиями (ложная аутентификация абонента);

переадресация сообщений (преднамеренное искажение адресных реквизитов);

модификация сообщений (преднамеренное искажение информационной части сообщения);

блокировка логического объекта с целью подавления некоторых типов сообщений (выборочный или сплошной перехват сообщений определенного абонента, нарушение управляющих последовательностей и т. п.).

Перечень видов услуг, предоставляемых по защите информации, которые обеспечиваются с помощью специальных механизмов защиты:

Аутентификация равнозначного логического объекта (удостоверение подлинности удаленного абонента-получателя). Для аутентификации требуется, чтобы лежащий ниже уровень обеспечивал услуги с установлением соединения.

Аутентификация источника данных - подтверждение подлинности источника (абонента-отправителя) сообщения.

Управление доступом (разграничение доступа) - обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к ресурсам, потенциально доступным посредством ВОС.

Засекречивание соединения - обеспечивает конфиденциальность всех сообщений, передаваемых пользователями в рамках данного соединения.

Засекречивание в режиме без установления соединения - обеспечивает конфиденциальность всех данных пользователя в сообщении (единственном сервисном блоке данных), передаваемом в режиме без установления соединения.

Засекречивание поля данных - обеспечивает конфиденциальность отдельных полей данных пользователя на всем соединении или в отдельном сервисном блоке данных.

Засекречивание трафика - препятствует возможности извлечения информации из наблюдаемого графика.

Целостность соединения с восстановлением - позволяет обнаружить попытки вставки, удаления, модификации или переадресации в последовательности сервисных блоков данных. При нарушении целостности предпринимается попытка ее восстановления.

Целостность соединения без восстановления.

Целостность поля данных в режиме с установлением соединения - обеспечивает целостность отдельного поля данных пользователя во всем потоке сервисных блоков данных.

Целостность поля данных в режиме без установления соединения - позволяет обнаружить модификацию выбранного поля в единственном сервисном блоке данных.

Целостность блока данных в режиме без установления соединения - обеспечивает целостность единственного сервисного блока данных при работе без установления соединения и позволяет обнаружить модификацию и некоторые формы вставки и переадресации.

Информирование об отправке данных – позволяет идентифицировать отправителя информации на стороне ее получателя.

Информирование о доставке – предоставляет отправителю информацию о факте получения данных адресатом.

Теоретически доказано, а практика защиты сетей подтвердила, что все перечисленные услуги могут быть обеспечены криптографическими средствами защиты, в силу чего эти средства и составляют основу всех механизмов защиты информации в ВС. Центральными при этом являются следующие задачи:

взаимное опознавание (аутентификация) вступающих в связь абонентов сети;

обеспечение конфиденциальности циркулирующих в сети данных;

обеспечение юридической ответственности абонентов за передаваемые и принимаемые данные.

Решение последней из названных задач обеспечивается с помощью так называемой цифровой (электронной) подписи.

В современных условиях любая деятельность сопряжена с оперированием большими объемами информации, которое производится широким кругом лиц. Защита данных от несанкционированного доступа является одной из приоритетных задач при проектировании любой информационной системы. Следствием возросшего в последнее время значения информации стали высокие требования к конфиденциальности данных. Системы управления базами данных, в особенности реляционные СУБД, стали доминирующим инструментом в этой области. Обеспечение информационной безопасности СУБД приобретает решающее значение при выборе конкретного средства обеспечения необходимого уровня безопасности организации в целом.

ля СУБД важны три основных аспекта информационной безопасности - конфиденциальность, целостность и доступность. Темой настоящей статьи является первый из них - средства защиты от несанкционированного доступа к информации. Общая идея защиты базы данных состоит в следовании рекомендациям, сформулированным для класса безопасности C2 в «Критериях оценки надежных компьютерных систем» .

Политика безопасности определяется администратором данных. Однако решения защиты данных не должны быть ограничены только рамками СУБД. Абсолютная защита данных практически не реализуема, поэтому обычно довольствуются относительной защитой информации - гарантированно защищают ее на тот период времени, пока несанкционированный доступ к ней влечет какие-либо последствия. Разграничение доступа к данным также описывается в базе данных посредством ограничений, и информация об этом хранится в ее системном каталоге. Иногда дополнительная информация может быть запрошена из операционных систем, в окружении которых работают сервер баз данных и клиент, обращающийся к серверу баз данных.

Некоторые термины

онфиденциальная информация (sensitive information) - информация, которая требует защиты.

Доступ к информации (access to information) - ознакомление с информацией, ее обработка (в частности, копирование), модификация, уничтожение.

Субъект доступа (access subject) - лицо или процесс, действия которого регламентируются правилами разграничения доступа.

Объект доступа (access object) - единица информации автоматизированной системы, доступ к которой регламентируется правилами разграничения доступа. Объектами доступа (контроля) в СУБД является практически все, что содержит конечную информацию: таблицы (базовые или виртуальные), представления, а также более мелкие элементы данных: столбцы и строки таблиц и даже поля строк (значения). Таблицы базы данных и представления имеют владельца или создателя. Их объединяет еще и то, что все они для конечного пользователя представляются как таблицы, то есть как нечто именованное, содержащее информацию в виде множества строк (записей) одинаковой структуры. Строки таблиц разбиты на поля именованными столбцами.

Правила разграничения доступа (security policy) - совокупность правил, регламентирующих права субъектов доступа к объектам доступа.

Санкционированный доступ (authorized access to information) - доступ к информации, который не нарушает правил разграничения доступа.

Несанкционированный доступ (unauthorized access to information) - доступ к информации, который нарушает правила разграничения доступа с использованием штатных средств, предоставляемых средствами вычислительной техники или автоматизированными системами.

Идентификатор доступа (access identifier) - уникальный признак объекта или субъекта доступа.

Идентификация (identification) - присвоение объектам и субъектам доступа идентификатора и (или) сравнение предъявляемого идентификатора с перечнем присвоенных идентификаторов.

Пароль (password) - идентификатор субъекта, который является его секретом.

Аутентификация (authentification) - проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора, подтверждение подлинности.

В СУБД на этапе подключения к БД производится идентификация и проверка подлинности пользователей. В дальнейшем пользователь или процесс получает доступ к данным согласно его набору полномочий. В случае разрыва соединения пользователя с базой данных текущая транзакция откатывается, и при восстановлении соединения требуется повторная идентификация пользователя и проверка его полномочий.

Уровень полномочий субъекта доступа (subject privilege) - совокупность прав доступа субъекта доступа (для краткости в дальнейшем мы будем использовать термин «привилегия»).

Нарушитель правил разграничения доступа (security policy violator) - субъект доступа, который осуществляет несанкционированный доступ к информации.

Модель нарушителя правил разграничения доступа (security policy violator model) - абстрактное (формализованное или неформализованное) описание нарушителя правил разграничения доступа.

Целостность информации (information integrity) - способность средства вычислительной техники (в рассматриваемом случае - информационной системы в целом) обеспечить неизменность информации в условиях случайного и (или) преднамеренного искажения (разрушения).

Метка конфиденциальности (sensitivity label) - элемент информации, характеризующий конфиденциальность объекта.

Многоуровневая защита (multilevel secure) - защита, обеспечивающая разграничение доступа субъектов с различными правами доступа к объектам различных уровней конфиденциальности.

Пользователи СУБД

ользователей СУБД можно разделить на три группы:

1. Прикладные программисты - отвечают за создание программ, использующих базу данных.

   В смысле защиты данных программист может быть как пользователем, имеющим привилегии создания объектов данных и манипулирования ими, так и пользователем, имеющим привилегии только манипулирования данными.

2. Конечные пользователи базы данных - работают с БД непосредственно через терминал или рабочую станцию. Как правило, конечные пользователи имеют строго ограниченный набор привилегий манипулирования данными. Этот набор может определяться при конфигурировании интерфейса конечного пользователя и не изменяться. Политику безопасности в данном случае определяет администратор безопасности или администратор базы данных (если это одно и то же должностное лицо).
3. Администраторы баз данных - образуют особую категорию пользователей СУБД. Они создают сами базы данных, осуществляют технический контроль функционирования СУБД, обеспечивают необходимое быстродействие системы. В обязанности администратора, кроме того, входит обеспечение пользователям доступа к необходимым им данным, а также написание (или оказание помощи в определении) необходимых пользователю внешних представлений данных. Администратор определяет правила безопасности и целостности данных.

Дискреционная защита

Современных СУБД достаточно развиты средства дискреционной защиты.

Дискреционное управление доступам (discretionary access control) - разграничение доступа между поименованными субъектами и поименованными объектами. Субъект с определенным правом доступа может передать это право любому другому субъекту.

Дискреционная защита является многоуровневой логической защитой.

Логическая защита в СУБД представляет собой набор привилегий или ролей по отношению к защищаемому объекту. К логической защите можно отнести и владение таблицей (представлением). Владелец таблицы может изменять (расширять, отнимать, ограничивать доступ) набор привилегий (логическую защиту) . Данные о логической защите находятся в системных таблицах базы данных и отделены от защищаемых объектов (от таблиц или представлений).

Информация о зарегистрированных пользователях базы данных хранится в ее системном каталоге. Современные СУБД не имеют общего синтаксиса SQL-предложения соединения с базой данных, так как их собственный синтаксис сложился раньше, чем стандарт ISO. Тем не менее часто таким ключевым предложением является CONNECT. Ниже приведен синтаксис данного предложения для Oracle и IBM DB2 соответственно:

CONNECT [ ] пользователь/пароль[@база_данных] CONNECT TO база_данных USER пользователь USING пароль

В данных предложениях отражен необходимый набор атрибутов, а также показано различие синтаксиса. Формат атрибута база_данных, как правило, определяется производителем СУБД, так же как и имя пользователя, имеющего по умолчанию системные привилегии (SYSDBA/SYSOPER в случае Oracle).

Соединение с системой не идентифицированных пользователей и пользователей, подлинность идентификации которых при аутентификации не подтвердилась, исключается. В процессе сеанса работы пользователя (от удачного прохождения идентификации и аутентификации до отсоединения от системы) все его действия непосредственно связываются с результатом идентификации. Отсоединение пользователя может быть как нормальным (операция DISCONNECT), так и насильственным (исходящим от пользователя-администратора, например в случае удаления пользователя или при аварийном обрыве канала связи клиента и сервера). Во втором случае пользователь будет проинформирован об этом, и все его действия аннулируются до последней фиксации изменений, произведенных им в таблицах базы данных. В любом случае на время сеанса работы идентифицированный пользователь будет субъектом доступа для средств защиты информации от несанкционированного доступа (далее - СЗИ НСД) СУБД.

Следуя технологии открытых систем, субъект доступа может обращаться посредством СУБД к базе данных только из программ, поставляемых в дистрибутиве или подготовленных им самим, и только с помощью штатных средств системы.

Все субъекты контроля системы хранятся в таблице полномочий системы и разделены для системы на ряд категорий, например CONNECT, RESOURCE и DBA. Набор таких категорий определяется производителем СУБД. Мы не случайно предлагаем указанный порядок рассмотрения - именно так происходит нарастание возможностей (полномочий) для каждого отдельного вида подключения:

• CONNECT - конечные пользователи. По умолчанию им разрешено только соединение с базой данных и выполнение запросов к данным, все их действия регламентированы выданными им привилегиями;
• RESOURCE - привилегированные пользователи, обладающие правом создания собственных объектов в базе данных (таблиц, представлений, синонимов, хранимых процедур). Пользователь - владелец объекта обладает полным набором привилегий для управления данным объектом;
• DBA - категория администраторов базы данных. Включает возможности обеих предыдущих категорий, а также возможность вводить (удалять) в систему (из системы) субъекты защиты или изменять их категорию.

Следует особо отметить, что в некоторых реализациях административные действия также разделены, что обусловливает наличие дополнительных категорий. Так, в Oracle пользователь с именем DBA является администратором сервера баз данных, а не одной-единственной базы данных. В СУБД «Линтер» компании РЕЛЭКС понятие администратора сервера баз данных отсутствует, а наличествует только понятие администратора конкретной базы данных. В IBM DB2 существует ряд категорий администраторов: SYSADM (наивысший уровень; системный администратор, обладающий всеми привилегиями); DBADM (администратор базы данных, обладающий всем набором привилегий в рамках конкретной базы данных). Привилегии управления сервером баз данных имеются у пользователей с именами SYSCTRL (наивысший уровень полномочий управления системой, который применяется только к операциям, влияющим на системные ресурсы; непосредственный доступ к данным запрещен, разрешены операции создания, модификации, удаления базы данных, перевод базы данных или экземпляра (instance) в пассивное состояние (quiesce), создание и удаление табличных пространств), SYSMAINT (второй уровень полномочий управления системой, включающий все операции поддержки работоспособности экземпляра (instance); непосредственный доступ к данным этому пользователю запрещен, разрешены операции изменения конфигурационных файлов базы данных, резервное копирование базы данных и табличных пространств, зеркалирование базы данных). Для каждой административной операции в IBM DB2 определен необходимый набор административных категорий, к которым должен принадлежать пользователь, выполняющий тот или иной запрос администрирования. Так, выполнять операции назначения привилегий пользователям может SYSADM или DBADM, а для того чтобы создать объект данных, пользователь должен обладать привилегией CREATETAB.

Администратор каждой базы занимается созданием круга возможных пользователей создаваемой им БД и разграничением полномочий этих пользователей. Данные о разграничениях располагаются в системном каталоге БД. Очевидно, что данная информация может быть использована для несанкционированного доступа и поэтому подлежит защите. Защита этих данных осуществляется средствами самой СУБД.

СУБД позволяет зарегистрировать пользователя и хранить информацию о его уникальном идентификаторе. Например, подсистема безопасности Oracle позволяет создавать пользователей базы данных посредством предложения:

CREATE USER IDENTIFIED пользователь BY пароль

Подсистема безопасности IBM DB2 может использовать идентификаторы пользователей операционной системы; ее синтаксис SQL не содержит предложения, аналогичного предложению CREATE USER. Microsoft SQL Server может использовать аутентификацию как базы данных, так и операционной системы. Но мы не станем здесь обсуждать достоинства и недостатки выбранных производителями способов аутентификации - все они позволяют строить корректные схемы определения подлинности пользователей. Использование дополнительных средств аутентификации в рамках информационной системы не запрещается.

Набор привилегий можно определить для конкретного зарегистрированного пользователя или для группы пользователей (это могут быть собственно группы пользователей, роли и т.п.). Объектом защиты может являться таблица, представление, хранимая процедура

и т.д. (подробный список объектов защиты имеется в документации к используемой СУБД). Субъектом защиты может быть пользователь, группа пользователей или роль, а также хранимая процедура, если такое предусматривается используемой реализацией. Если из используемой реализации следует, что хранимая процедура имеет «двойной статус» (она и объект защиты, и субъект защиты), то нужно очень внимательно рассмотреть возможные модели нарушителей разграничения прав доступа и предотвратить эти нарушения, построив, по возможности, соответствующую систему защиты.

При использовании хранимых процедур следует обращать особое внимание на то, от имени какого пользователя выполняется данная хранимая процедура в каждом конкретном случае. Так, в Oracle до недавнего времени хранимые процедуры выполнялись от имени владельца хранимой процедуры, а не от имени пользователя, выполнившего ее вызов. Текущая версия Oracle предоставляет возможность указать, под чьим именем будет выполняться вызванная хранимая процедура, пользователь же должен иметь только привилегию EXECUTE для данной процедуры. В «Линтер», например, выполнение хранимых процедур всегда происходит от имени пользователя, вызвавшего процедуру.

Привилегии конкретному пользователю могут быть назначены администратором явно и неявно, например через роль. Роль - это еще один возможный именованный носитель привилегий. С ролью не ассоциируют перечень допустимых пользователей - вместо этого роли защищают паролями, если, конечно, такая возможность поддерживается производителем СУБД. Роли удобно использовать, когда тот или иной набор привилегий необходимо выдать (или отобрать) группе пользователей. С одной стороны, это облегчает администратору управление привилегиями, с другой - вносит определенный порядок в случае необходимости изменить набор привилегий для группы пользователей сразу. Нужно особо отметить, что при выполнении хранимых процедур и интерактивных запросов может существовать зависимость набора привилегий пользователя от того, как они были получены: явно или через роль. Имеют место и реализации, например в Oracle, где в хранимых процедурах используются привилегии, полученные пользователем явно. Если используемая вами реализация обладает подобным свойством, то изменение привилегий у группы пользователей следует реализовать как набор команд или как административную процедуру (в зависимости от предпочтений администратора).

Предложения управления привилегиями:

• назначение привилегии: GRANT привилегия TO субъект
• отмена привилегии: REVOKE привилегия FROM субъект

Если субъект=пользователь, то привилегия назначается ему явно. Если субъект=роль, то для управления привилегиями используются соответственно:

GRANT ROLE имя_роли TO субъект REVOKE ROLE имя_роли FROM субъект

Назначение привилегии всем пользователям системы осуществляется следующим образом:

GRANT привилегия TO PUBLIC

В этом случае каждый новый созданный пользователь автоматически получит такую привилегию. Отмена привилегии осуществляется так:

REVOKE привилегия FROM PUBLIC

Необходимо иметь в виду, что некоторые реализации, например IBM DB2, используют группы пользователей, определенные в операционной системе. Поэтому следует обращать внимание на особенности реализации аналогов ролей в СУБД. Нужно выяснить, содержит ли реализация SQL-предложения вида:

CREATE ROLE имя_роли DROP ROLE имя_роли

При управлении доступом к таблицам и представлениям набор привилегий в реализации СУБД определяется производителем.

Привилегии выборки и модификации данных:

SELECT - привилегия на выборку данных;

INSERT - привилегия на добавление данных;

DELETE - привилегия на удаление данных;

UPDATE - привилегия на обновление данных (можно указать определенные столбцы, разрешенные для обновления).

Привилегии изменения структуры таблиц:

ALTER - изменение физической/логической структуры базовой таблицы (изменение размеров и числа файлов таблицы, введение дополнительного столбца и т.п.);

INDEX - создание/удаление индексов на столбцы базовой таблицы;

ALL - все возможные действия над таблицей.

В реализациях могут присутствовать другие разновидности привилегий, например: CONTROL (IBM DB2) - комплексная привилегия управления структурой таблицы, REFERENCES - привилегия создания внешних ключей, RUNSTAT - выполнение сбора статистической информации по таблице и другие.

Однако дискреционная защита является довольно слабой, так как доступ ограничивается только к именованным объектам, а не собственно к хранящимся данным. В случае реализации информационной системы с использованием реляционной СУБД объектом будет, например, именованное отношение (то есть таблица), а субъектом - зарегистрированный пользователь. В этом случае нельзя в полном объеме ограничить доступ только к части информации, хранящейся в таблице. Частично проблему ограничения доступа к информации решают представления и использование хранимых процедур, которые реализуют тот или иной набор бизнес-действий.

Представление (view) - это сформированная выборка кортежей, хранящихся в таблице (таблицах). К представлению можно обращаться точно так же, как и к таблицам, за исключением операций модификации данных, поскольку некоторые типы представлений являются немодифицируемыми. Часто в реализациях view хранится как текст, описывающий запрос выборки, а не собственно выборка данных; выборка же создается динамически на момент выполнения предложения SQL, использующего view. Но разграничить доступ, например, к двум документам, которые удовлетворяют одному и тому же условию выборки, уже нельзя. Это связано с тем, что даже если ввести отдельный атрибут, который будет хранить информацию о метке конфиденциальности документа, то средствами SQL можно будет получить выборку данных без учета атрибута данной метки. Фактически это означает, что либо сам сервер баз данных должен предоставить более высокий уровень защиты информации, либо придется реализовать данный уровень защиты информации с помощью жесткого ограничения операций, которые пользователь может выполнить посредством SQL. На некотором уровне такое разграничение можно реализовать с помощью хранимых процедур, но не полностью - в том смысле, что само ядро СУБД позволяет разорвать связь «защищаемый объект Ц метка конфиденциальности».

Мандатная защита

редства мандатной защиты предоставляются специальными (trusted) версиями СУБД.

Мандатное управление доступом (mandatory access control) - это разграничение доступа субъектов к объектам данных, основанное на характеризуемой меткой конфиденциальности информации, которая содержится в объектах, и на официальном разрешении (допуске) субъектов обращаться к информации такого уровня конфиденциальности.

Для чего же нужна мандатная защита? Средства произвольного управления доступом характерны для уровня безопасности C. Как правило, их, в принципе, вполне достаточно для подавляющего большинства коммерческих приложений. Тем не менее они не решают одной весьма важной задачи - задачи слежения за передачей информации. Средства произвольного управления доступом не могут помешать авторизованному пользователю законным образом получить секретную информацию и затем сделать ее доступной для других, неавторизованных, пользователей. Нетрудно понять, почему это так. При произвольном управлении доступом привилегии существуют отдельно от данных (в случае реляционных СУБД - отдельно от строк реляционных таблиц), в результате чего данные оказываются «обезличенными» и ничто не мешает передать их кому угодно даже средствами самой СУБД; для этого нужно лишь получить доступ к таблице или представлению.

Физическая защита СУБД главным образом характеризует данные (их принадлежность, важность, представительность и пр.). Это в основном метки безопасности, описывающие группу принадлежности и уровни конфиденциальности и ценности данных объекта (таблицы, столбца, строки или поля). Метки безопасности (физическая защита) неизменны на всем протяжении существования объекта защиты (они уничтожаются только вместе с ним) и территориально (на диске) располагаются вместе с защищаемыми данными, а не в системном каталоге, как это происходит при логической защите.

СУБД не дает проигнорировать метки конфиденциальности при получении доступа к информации. Такие реализации СУБД, как правило, представляют собой комплекс средств как на машине-сервере, так и на машине-клиенте, при этом возможно использование специальной защищенной версии операционной системы. Кроме разграничения доступа к информации посредством меток конфиденциальности, защищенные СУБД предоставляют средства слежения за доступом субъектов к объектам защиты (аудит).

Использование СУБД с возможностями мандатной защиты позволяет разграничить доступ собственно к данным, хранящимся в информационной системе, от доступа к именованным объектам данных. Единицей защиты в этом случае будет являться, в частности, запись о договоре N, а не таблица или представление, содержащее информацию об этом договоре. Пользователь, который будет пытаться получить доступ к договору, уже никак не сможет обойти метку конфиденциальности. Существуют реализации, позволяющие разграничивать доступ вплоть до конкретного значения конкретного атрибута в конкретной строке конкретной таблицы. Дело не ограничивается одним значением метки конфиденциальности - обычно сама метка представляет собой набор значений, отражающих, например, уровень защищенности устройства, на котором хранится таблица, уровень защищенности самой таблицы, уровень защищенности атрибута и уровень защищенности конкретного кортежа.

За исключением атрибута собственности (логическая защита), разбивающего данные (таблицы) на собственные (принадлежащие данному субъекту) и чужие, физическая защита разбивает данные более тонко. Но можно ли обойтись без физической защиты или, по крайней мере, попытаться, реализовав, например, сложный набор хранимых процедур. В общем-то некоторое подобие такой защиты реализуемо в случае, когда метки добавляются в таблицу в качестве дополнительного атрибута, доступ к таблицам запрещается вообще и ни одно приложение не может выполнить интерактивный SQL-запрос, а только хранимую процедуру и т.п. Ряд реализаций подобного уровня защиты использует вызов набора хранимых процедур с весьма абстрактными (что очень желательно) именами. Система реализации защиты информации в данном случае достаточно сложна и предполагает определенный уровень доверия к администратору безопасности, так как он имеет право изменять структуру базы данных, а значит, и хранимые процедуры, представления. Физически же администратор безопасности в данном случае не изолирован от управления секретными данными.

Кроме того, защищенные СУБД позволяют разграничить доступ к информационной системе с тех или иных рабочих станций для тех или иных зарегистрированных пользователей, определить режимы работы, наложить ограничения по времени работы тех или иных пользователей с тех или иных рабочих станций. В случае реализации данных опций на прикладном уровне задача, как правило, сводится к созданию сервера приложений, который занимается отслеживанием, «кто и откуда пришел». Отдельный комплекс серверных приложений (обычно - хранимых процедур, если в СУБД отсутствует мандатная защита) обеспечивает аудит.

Рассмотрим мандатную защиту подробнее. В качестве примера возьмем мандатную защиту СУБД «Линтер», которая получила признание в весьма специфическом секторе - силовых структурах, как единственная СУБД, имеющая сертификат по второму классу защиты от несанкционированного доступа, что соответствует классу B3 по американскому национальному стандарту.

Во-первых, все перечисленные объекты (независимо от их иерархии в базе данных) разбиваются здесь на группы принадлежности. Объект может принадлежать только одной из групп (это может быть, например, разбиение по отделам организации). Группы принадлежности напрямую связаны с группами субъектов (см. ниже). Субъект вправе видеть только данные своей группы, если между группами субъектов не установлены отношения доверия.

Во-вторых, все объекты выстроены в иерархию по уровням конфиденциальности и по уровням ценности или важности. Уровень конфиденциальности разбивает объекты по доступности на чтение (и даже на просмотр). Пользователь с более низким уровнем доступа не будет знать даже о существовании объектов с более высоким уровнем конфиденциальности. Уровень ценности, напротив, разбивает данные (объекты) по важности, ограничивая возможность их удаления и модификации.

В уже упоминавшихся «Критериях оценки надежных компьютерных систем» применительно к системам уровня безопасности B описан механизм меток безопасности, реализованный в рассматриваемых данной статьей СУБД.

Метка объекта включает следующее:

1. Группа субъекта, который внес данный объект.
2. Уровень доступа на чтение - RAL (Read Access Level).
3. Уровень доступа на запись - WAL (Write Access Level).

Метка субъекта выглядит аналогично:

1. Группа, к которой принадлежит субъект.
2. RAL-уровень субъекта, который представляет собой максимальный RAL-уровень доступной субъекту информации.
3. WAL-уровень субъекта, то есть минимальный RAL-уровень объекта, который может быть создан этим субъектом.

Все пользователи базы данных считаются разбитыми на непересекающиеся группы. Группа описывает область доступных пользователю данных. Для каждой группы существует администратор группы (уровень DBA для группы), созданный администратором системы. При этом пользователи одной группы не видят данных, принадлежащих пользователям другой группы. В этом плане у СУБД «Линтер» имеется особенность: в системе реализовано такое понятие, как «уровень доверия между группами». При этом уровни доверия не могут быть вложенными. Группа представляет собой числовое значение в диапазоне . Группа 0 - группа администратора системы. Только администратор системы может создать пользователя в группе, отличной от своей. Все данные, созданные от имени пользователя, помечаются его группой.

Уровни доступа вводятся для проверки прав на осуществление чтения-записи информации. Вводятся следующие уровни доступа:

1. Для пользователя (субъекта):

• RAL - уровень доступа; пользователь может получать (читать) информацию, RAL-уровень которой не выше его собственного уровня доступа;
• WAL - уровень доверия на понижение уровня конфиденциальности; пользователь не может вносить информацию с уровнем доступа (RAL-уровнем) более низким, чем данный WAL-уровень пользователя. Иными словами, пользователь не может сделать доступную ему информацию менее конфиденциальной, чем указано в данном параметре.

1. Для информации:

• RAL - уровень чтения; пользователь может получать (читать) информацию, RAL-уровень которой не выше его собственного RAL-уровня (может читать менее конфиденциальные данные);
• WAL - уровень ценности или уровень доступа на запись (модификацию, удаление); пользователь может модифицировать (удалять) информацию, WAL-уровень которой не выше его RAL-уровня.

Создать пользователя с произвольными уровнями может только администратор системы. Остальные администраторы (DBA) могут создавать пользователей (или изменять уровень пользователям) лишь в пределах отведенных им уровней. Пользователь может принудительно пометить вводимые данные, указав в списке атрибутов уровни доступа для соответствующих записей и полей (при выполнении операторов INSERT или UPDATE). По умолчанию вносимые данные наследуют уровни пользователя, вносящего/изменяющего данные. Защищаемые объекты: пользователи, таблицы, столбцы, записи (вносится при выполнении INSERT), поля записей (изменяются при выполнении UPDATE). Уровни, как и группы, нельзя использовать в случае, если они не созданы специальными запросами.

Конфигурация, к которой имеет доступ хотя бы один программист, не может считаться безопасной. Поэтому обеспечение информационной безопасности баз данных - дело весьма сложное, и во многом вследствие самой природы реляционных СУБД.

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

КомпьютерПресс 3"2002

База данных представляет собой важнейший корпоративный ресурс, который должен быть надлежащим образом защищен с помощью соответствующих средств контроля. Существуют такие опасности, как:

• * похищение и фальсификация данных;
• * утрата конфиденциальности (нарушение тайны);
• * нарушение неприкосновенности личных данных;
• * утрата целостности;
• * потеря доступности.

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.

• · Под защитой данных подразумевается предотвращение доступа к ним со стороны несанкционированных пользователей.
• · Под поддержкой целостности данных подразумевается предотвращение

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.

• · Правовые, общественные и этические аспекты (например, имеет ли некоторое лицо легальное основание запрашивать, скажем, информацию о выделенном клиенту кредите).
• · Физические условия (например, запирается ли помещение с компьютерами или терминалами на замок либо оно охраняется другим способом).
• · Организационные вопросы (например, каким образом на предприятии, являющемся владельцем системы, принимается решение о том, кому разрешено иметь доступ к тем или иным данным).
• · Вопросы управления (например, как в случае организации защиты системы от несанкционированного доступа по схеме паролей обеспечивается секретность используемых паролей и как часто они меняются).
• · Аппаратные средства защиты (например, имеет ли используемое вычислительное оборудование встроенные функции защиты, подобные ключам защиты хранимой информации или привилегированному режиму управления).
• · Возможности операционной системы (например, стирает ли используемая операционная система содержимое оперативной памяти и дисковых файлов после прекращения работы с ними, и каким образом обрабатывается журнал восстановления).
• · Аспекты, имеющие отношение непосредственно к самой СУБД (например, поддерживает ли используемая СУБД концепцию владельца 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.

• · Принятые организационные решения должны быть доведены до сведения системы (т.е. представлены как ограничения защиты, выраженные с помощью некоторого языка описания требований защиты) и должны быть ей постоянно доступны(храниться в системном каталоге).
• · Очевидно, что в системе должны существовать определенные средства проверки поступающих запросов на получение доступа по отношению к установленным правилам защиты. (Здесь под понятием запрос на получение доступа подразумевается конкретная комбинация запрашиваемой операции, запрашиваемого объекта и запрашивающего пользователя.) Обычно такая проверка выполняется подсистемой защиты СУБД, которую иногда называют также подсистемой авторизации.
• · Для принятия решения о том, какие именно установленные ограничения защиты применимы к данному запросу на получение доступа, система должна быть способна установить источник этого запроса, т.е. суметь опознать запрашивающего пользователя. Поэтому при подключении к системе от пользователя обычно требуется ввести не только свой идентификатор (чтобы указать, кто он такой), но и пароль(чтобы подтвердить, что он именно тот, за кого себя выдает). Предполагается, что пароль известен только системе и тем лицам, которые имеют право применять данный идентификатор пользователя. Процесс проверки пароля (т.е. проверки того, что пользователи являются теми, за какого себя выдают) называется аутентификацией.

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.

• 1. Имя (в данном примере SA3, "suppliers authority three" -- полномочия поставщика с номером 3). Устанавливаемые полномочия будут зарегистрированы в системном каталоге под этим именем.
• 2. Одна или несколько привилегий, задаваемых в конструкции GRANT.
• 3. Задаваемое в конструкции ON имя переменной отношения, к которой применяются полномочия.
• 4. Множество пользователей (точнее, идентификаторов пользователей), которым предоставляются указанные привилегии применительно к указанной переменной отношения, задаваемой с помощью фразы ТО.

Ниже приводится общий синтаксис оператора определения полномочий.

AUTHORITY

GRANT

ON