数据库原理与应用

数据库原理与应用 13 数据库安全性郑捷

关系查询处理和查询优化 • 查询优化的概念 • 查询的步骤 • 查询优化 • 代数优化 • 物理优化郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

查询的步骤 • 查询分析 • 查询检查 • 查询优化 • 查询执行郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

优化器性能高的原因 • 可以从数据字典获取统计信息 • 自动更新统计信息，选择优化路径 • 考虑所有可能的执行计划 • 包含多种优化技术 • 总代价：I/O+CPU+内存+通信郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

基于代价的优化 • 启发式优化适合于解释性执行的场合 • 边解释，边查询统计信息等，并进行执行 • 对于编译或者半编译执行的场合，需要采用基于代价的优化方法郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name 数据库原理与应用 5

索引的分类和作用 • 单字段索引与复合索引 • 唯一索引与非唯一索引 • 聚集索引与非聚集索引 • 在查询中的作用 • 索引的代价郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name 数据库原理与应用 6

数据库安全性 • 安全概述 • 安全性控制 • 用户识别 • 自主与强制存取控制 • 授权与回收，角色 • 视图 • 审计、加密、统计安全 • SQL Server的安全体系郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

安全问题的来源 • 问题的提出 • 数据库的一大特点是数据可以共享 • 数据共享必然带来数据库的安全性问题 • 数据库系统中的数据共享不能是无条件的共享 • 例：军事秘密、国家机密、新产品实验数据、商业信息、客户档案、医疗档案、银行储蓄数据等等…… • 带来问题：数据库安全性郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

计算机系统安全 • 计算机系统安全性 • 为计算机系统建立和采取的各种安全保护措施，以保护计算机系统中的硬件、软件及数据，防止其因偶然或恶意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄露等。 • 三类计算机系统安全性问题 • 技术安全类 • 管理安全类 • 政策法律类郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

安全标准 • TCSEC标准： TCSEC/TDI • CC标准郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

计算机系统安全设置 • 普通计算机，安全措施采取层层控制 • 用户  DBMS  OS  DB 郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

常用数据库控制方式 • 用户标识与鉴别 • 存取控制 • 授权与回收 • 强制存取控制郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

授权与回收 • 授权首先是个策略问题 • 数据库管理系统负责实施 • 授权分为可传播的与不可传播的 • 授权主要针对某个对象上的某个操作的权限郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

角色 • 数据库对授权，一般通过角色的方式进行 • 角色是一组权限的集合 • 每个用户可以在数据库中扮演多种不同角色，每个角色可以由多个不同用户来扮演，多对多关系 • 用户扮演了某个角色后，就具备了这个角色的权限 • 使用角色便于进行权限的集中管理 • 角色分为对数据库内部对象进行控制的对象角色，和对服务器进行控制的服务器角色郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

视图 • 视图是一种将数据限制在一定范围内的方式 • 对视图进行授权，是对查询的一种更严格的限定郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

审计 • 审计是一种事后的监督 • 审计的作用是在后台，记录下全部的操作，在事后供审计人员分析可能出现的问题 • 同时也是发生事故后，必要的证据郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

数据加密 • 对于敏感性数据，可以对数据进行进一步的加密，只有持有正确密钥的访问者才能获取到真实的数据 • 这样可以避免非法访问者绕过数据库系统直接对数据进行操作 • 缺点是加解密需要耗费系统资源，速度比较慢郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

统计数据库安全性 • 一般来说，数据库可能不允许直接查询细节数据，但是允许读取统计数据 • 但是这样的情况下，存在特殊的安全性问题，有一些隐蔽的信息泄露渠道 • 典型的，当数据个数为1的时候，最大值、最小值和平均值，都等于原始数据 • 统计安全性是难以解决的问题郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

SQL Server的安全机制 • SQL Server采取3层安全机制对数据的安全性进行控制 • 第1层，服务器访问控制，采用登录名+密码验证的方式，或者联合Windows身份验证 • 第2层，数据库用户控制，每个登录者必须在数据库中有对应的用户名才能访问数据库 • 第3层，数据库对象权限控制，用户进入数据库，根据授予的对象权限进行操作郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

SQL Server安全机制图示 郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

SQL登录的创建和删除 • exec sp_addlogin [ @loginame = ] 'login' [ , [ @passwd = ] 'password' ] [ , [ @defdb = ] 'database' ] • 创建一个SQL登录名，并且指定账号密码以及默认数据库 • exec sp_droplogin [ @loginame = ] 'login' • 删除指定登录名郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

Windows账户登录的授权与撤销 • exec sp_grantlogin [@loginame =] 'login' • login是要添加的 Windows NT 用户或组的名称。Windows NT 组和用户必须用 Windows NT 域名限定，格式为"域\用户"，例如 London\Joeb • exec sp_revokelogin [ @loginame = ] 'login' • 撤销登录许可 • sp_denylogin [ @loginame = ] 'login' • 拒绝登录 • 注意：Windows登录是针对已经存在的Windows账号或者组，所以不可能去创建或者删除，只能是授权、禁止或者撤销郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

添加与删除用户 • exec sp_adduser [ @loginame = ] 'login' [ , [ @name_in_db = ] 'user' ] [ , [ @grpname = ] 'group' ] • 添加用户实际上是授权某个登录进入本数据库 • exec sp_dropuser [ @name_in_db = ] 'user' • 删除用户并没有删除对应的登录名郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

特殊的用户 • 在每个数据库中，都有两个特殊的用户 • dbo(database owner) • 这是本数据库的拥有者，也是最高权限的所有人 • 默认情况下，dbo将被关联到服务器的管理员账号上 • guest • 这是本数据库的访客，凡是在本数据库中没有对应用户的登录名，进入本数据库后都将被自动关联到该用户上 • 如果该用户被删除或禁用，则禁止访客进入郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

添加与删除数据库角色 • exec sp_addrole [ @rolename = ] 'role' • 添加角色，新添加的角色没有任何成员和权限 • exec sp_droprole [ @rolename = ] 'role' • 删除角色 • exec sp_helprole [ [ @rolename = ] 'role' ] • 返回某个角色的信息郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

为用户分配角色 • sp_addrolemember [ @rolename = ] 'role' , [ @membername = ] 'security_account' • 为角色添加成员 • 被添加的可以是某个用户，也可以是某个角色，即某个角色成为另一个角色的子集 • sp_droprolemember [ @rolename = ] 'role' , [ @membername = ] 'security_account' • 从角色中删除成员郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

为角色或用户赋予权限 • 语句权限： • GRANT { ALL | statement [ ,...n ] } TO security_account [ ,...n ] • 对象权限： • GRANT { ALL [ PRIVILEGES ] | permission [ ,...n ] } { [ ( column [ ,...n ] ) ] ON { table | view } | ON { table | view } [ ( column [ ,...n ] ) ] | ON { stored_procedure | extended_procedure } | ON { user_defined_function } } TO security_account [ ,...n ] [ WITH GRANT OPTION ] [ AS { group | role } ] 郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

拒绝权限 • 语句权限： • DENY { ALL | statement [ ,...n ] } TO security_account [ ,...n ] • 对象权限： • DENY { ALL [ PRIVILEGES ] | permission [ ,...n ] } { [ ( column [ ,...n ] ) ] ON { table | view } | ON { table | view } [ ( column [ ,...n ] ) ] | ON { stored_procedure | extended_procedure } | ON { user_defined_function } } TO security_account [ ,...n ] [ CASCADE ] 郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

收回权限 • 语句权限 • REVOKE { ALL | statement [ ,...n ] } FROM security_account [ ,...n ] • 对象权限： • REVOKE [ GRANT OPTION FOR ] { ALL [ PRIVILEGES ] | permission [ ,...n ] } { [ ( column [ ,...n ] ) ] ON { table | view } | ON { table | view } [ ( column [ ,...n ] ) ] | ON { stored_procedure | extended_procedure } | ON { user_defined_function } } { TO | FROM } security_account [ ,...n ] [ CASCADE ] [ AS { group | role } ] 郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

角色和用户之间的关系 • 角色和用户是一组多对多关系 • 一个角色内有多个成员用户 • 一个用户可以分别属于(或叫扮演)多个角色 • 角色之间还可以有隶属关系 • 一个角色可以拥有另外一系列角色作为成员郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

角色、用户和权限 • 可以直接给用户授权 • 也可以给角色授权给角色授权时，该权限自动分配到其内的所有用户和子角色中 • 一个用户可以通过直接授权获取权限，也可以通过其所在的角色获取权限，用户可以同时获取多组权限，其实际权限为这些权限的组合郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

权限的冲突 • 当一个用户或角色从多个渠道获取权限时，对权限的分配有以下几种情况 • 未指定=不能操作 • 授权+未指定=授权 • 授权+授权=授权 • 拒绝+未指定=拒绝 • 拒绝+授权=拒绝 • 特别的，一旦某个权限被拒绝，其他渠道即使明确给其授权，也是无效的郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

授权的粒度 • 对于语句，是采取整个语句授权的方式 • 对于INSERT和DELETE语句，针对整个表进行授权 • 对于SELECT和UPDATE语句，可以对整表进行授权，也可以对字段进行授权郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

视图与安全 • 视图除了简化查询，还表示对信息的一种不同视角。利用对视图的查询和更新进行授权，可以达到对原始数据的部分授权的目的。 • 例如：对表的查询的授权，只能对字段进行限制，不能根据记录的内容进行限制。而通过带有WHERE的视图进行授权，则可以限制只针对部分记录进行查询郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

管理员角色 • 除了自定义的角色，服务器和数据库各自提供了一组固有的管理员角色，这些角色表示了对特殊的管理操作的授权 • 服务器角色主要包括对服务器的各项控制，以及添加、删除、附加数据库等 • 数据库角色主要包括对数据库的各种管理操作的控制，以及简化的读、写权限等郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

应用程序角色 • 在SQL Server中，还提供应用程序角色，供特殊的应用程序连接登录后使用郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

安全性在编程中的应用 • 使用不同账号登录数据库获取不同权限，主要是为了让用户之间能够有不同权限 • 在数据库服务器管理上，当一个服务器有可能多人共享时，此功能很实用 • 在目前的软件开发中，往往都是用sa账号登录服务器，然后通过应用程序内部机制实现用户、角色、权限控制，因此逐步被淡化郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

数据库安全性 • 安全概述 • 安全性控制 • 用户识别 • 自主与强制存取控制 • 授权与回收，角色 • 视图 • 审计、加密、统计安全 • SQL Server的安全体系郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

练习与上机习题 • 书面作业： • 275页：2 • 上机练习： • 148页：7、8、9 • 要求：先通过企业管理器界面实现，理解各项权限的含义、粒度等。然后用代码实现，代码细节请参考《SQL Server联机丛书》郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

预习 • 数据库完整性郑捷 lzj@fjnu.edu.cn www.lzj.name

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