اصول و مفاهيم امنيت پايگاه داده‌ها

1. اصول و مفاهيم امنيت پايگاه داده‌ها رسول جليلي Jalili@sharif.edu

2. مرور مفاهيم کلي پايگاه داده‌ها • مدل داده اي • مدل رابطه اي • رابطه • زبان پرس و جو • درستي (مستقل از کاربرد و وابسته به کاربرد) • جامعيت • کليد اصلي • موجوديتي • ارجاعي

3. مرور مفاهيم کلي پايگاه داده‌ها -2 • سطوح مختلف شرح داده ها • ديد منطقي :Logical view • سطح شماي داده منطقي • سطح داده هاي فيزيکي • استقلال داده اي (منطقي و فيزيکي) • جبر رابطه اي • عملگر انتخاب • عملگر تصوير • عملگر الحاق

4. ديد - View • تعريف ديد • کاربردهاي ديد • رابطه ديد با امنيت CREATE VIEW failed-students ON STUDENTS WHERE STUDENTS.Average < 10.

5. امنيت پايگاهداده‌ها امنيت در پايگاه داده‌ها، مشتمل بر سه جنبه مهم زير: 1- محرمانگي: به مفهوم جلوگيري يا كشف افشاي غيرمجاز اطلاعات. 2- صحت: به مفهوم جلوگيري يا كشف تغييرات و اصلاحات غيرمجاز اطلاعات. 3- دسترس پذيري: به مفهوم جلوگيري يا كشف ممانعت غيرمجاز از سرويسهاي فراهم شده سيستم.

6. تهديدات امنيتي پايگاه داده‌ها • سهوي • بلاياي طبيعي يا حوادث • خطا در سخت افزار يا نرم افزار • خطاهاي انساني • عمدي • کاربران مجاز • عوامل متخاصم • داخلي • خارجي

7. نيازمندي هاي حفاظت از پايگاه داده‌ها حفاظت از پايگاه داده‌ها توسط روشهاي زير انجام پذير است: 1-كنترل دسترسي: دسترسي كاربران به منابع اطلاعاتي سيستم مطابق قوانين خاصي كنترل مي‌شود. 2- كنترل استنتاج: جلوگيري از استنتاج اطلاعات محرمانه از اطلاعات مجاز موجود (پايگاه داده‌هاي آماري) 3- جامعيت پايگاه داده‌ها: - رويه هاي پشتيبان گيري - ترميم با استفاده از ژورنال - تجزيه ناپذيري (Atomicity) رسول جلیلی- درس امنیت پایگاه داده ها- نیمسال دوم تحصیلی 86-87

8. نيازمندي هاي حفاظت از پايگاه داده‌ها -2 4- جامعيت عملياتي داده‌ها - مديريت همروندي (Concurrency Control) - پي در پي پذيري (Serializability) - قفل گذاري (Locking) 5- جامعيت مفهومي داده‌ها - محدوديت هاي جامعيتي 6- رويدادنگاري و حسابرسي(Accountability & Auditing)

9. نيازمنديهاي حفاظت از پايگاه داده‌ها -3 7- احراز اصالت کاربران 8- مديريت و حفاظت از داده هاي حساس 9- حفاظت چندسطحي 10- محدودسازي در انتقال ناخواسته داده بين برنامه ها از طريق - کانالهاي مجاز - کانالهاي حافظه اي - کانالهاي مخفي

10. کنترلهاي امنيتي از طريق اقداماتي براي: 1- كنترل جريان: در اين روش، جريان اطلاعات مابين كاربران سيستم كنترل مي‌شود. مثلا، خواندن از X و نوشتن روي Y . اهميت: عدم جريان صريح يا ضمني اطلاعات به سطوح و اشياء کمتر حفاظت شده. - در مواقعي عين اطلاعات منتقل نمي شود بلکه جزئي از اطلاعات و يا برگرفته از اطلاعات: جريان اطلاعاتي جزئي (Partial Flow Control) - جريانات مجاز بايد مشخص و قاعده مند شوند. يعني درجه حساسيت اشياء مشخص شود و اينکه تمايز اشياء چيست.

11. کنترلهاي امنيتي از طريق اقداماتي براي: 2- کنترل استنتاج: حفاظت از داده ها از تشخيص غير مستقيم. Y = f(X)، يعني بدست آوردن Y از طريق X. کانال استنتاجي : 2-1دسترسي غيرمستقيم: کاربر تنها به X حق دسترسي دارد ولی مقدار Y را هم مي فهمد. • SELECT X FROM r WHERE Y = value. يا درج رکوردي با کليدي مشابه آنچه قبلا وجود دارد ولي کاربر حق دانستن آنرا ندارد!

12. کنترلهاي امنيتي از طريق اقداماتي براي: 2-2 داده هاي مرتبط با هم: Z= T * K که کاربر تنها حق دسترسي به T و K را دارد. 2-3 داده هاي ارائه نشده در پاسخ يک پرس و جو (Missing) که مهاجم مي فهمد داده هاي حساس چيستند! 2-4 استنتاج آماري: از طريق توابع آماري SQL مقابله: اختلال در داده ها (Perturbation) کنترل پرس و جو (مثلا کران بالا و پايين اندازه)

13. کنترلهاي امنيتي از طريق اقداماتي براي: 3- کنترل دسترسي: اطمينان از اينکه همه دسترسي هاي مستقيم به داده ها دقيقاً متناظر با خط مشي امنيتي است. • سيستم کنترل دسترسي شامل • مجموعه اي از قواعد و خط مشي هاي دسترسي • مجموعه اي از رويه هاي کنترلي

14. کنترل دسترسي نفی دسترسی اجازه دسترسی تغيير درخواست رويه های کنترل درخواست دسترسی خط مشی امنيتی قواعد دسترسی

15. خط مشي هاي دسترسي • ضرورت تعريف مفاهيم و راهبردها • خط مشي هاي اصلي در محدود سازي دسترسي: • حداقل مجوز • حداکثر مجوز • سيستم هاي بسته(شکل ص بعد) • سيستم هاي باز (شکل دو ص بعد) • خط مشي هاي مديريت مجوزدهي !! کي حقِ دادن و پس گرفتنِ حق دارد؟

16. کنترل دسترسي: سيستم بسته قاعده ای وجود دارد که مجوز دهد؟ درخواست دسترسی Y اجازه دسترسی N نفی دسترسی قواعد: دسترسی های مجاز

17. کنترل دسترسي: سيستم باز قاعده ای وجود دارد که نفی را مشخص کند؟ درخواست دسترسی Y نفی دسترسی N اجازه دسترسی قواعد: دسترسی های غير مجاز

18. خط مشي هاي دسترسي-2 • مديريت خط مشي امنيتي: • متمرکز • توزيع شده • نامتمرکز سلسله مراتبي • مالکيتي: مالک اختيار دارد. • اختيار جمعي (بيش از يک فرد با هم تصميم مي گيرند) • سيستم هاي امنيتي چند سطحي که در آنها جريان اطلاعاتي اهميت مي يابد. • اجباري: شکل ص بعد • اختياري: شکل دو ص بعد. امکان انتشار و سپس بازپس گيری!! • امکان جريان اطلاعاتی از يک شيئ به شيئ ديگر با خواندن و نوشتن توسط يک عامل و يا برنامه تروجان. • امکان ترکيب دو خط مشی نيز وجود دارد

19. کنترل دسترسي اختياری (Discretionary) درخواست، قواعد مجازشناسی را ارضاء میکند؟ N درخواست دسترسی نفی دسترسی Y N گزاره موجود در قاعده ارضاء میشود؟ نفی دسترسی اجازه دسترسی Y قواعد مجاز شناسی

20. مدلهاي کنترل دسترسی اختیاری-1 • مدلهاي اختياري بر اساس شناسه کاربر و قواعدي که براي هر کاربر نوع دسترسي اش را مشخص ميکند، دسترسي را مديريت ميکند. • امکان اعطاء مجوز کاربر به ديگران، توسط خود کاربر ممکن است. • رايج ترين فرم مديريت، خط مشي مالکانه است که مالک حق خود را به ديگران اعطا ميکند يا پس ميگيرد. • ماتريس کنترل دسترسي، يک روش ارائه اين مدل است. • بقيه مدلهاي اختياري بسطي بر اين روش هستند.

21. مدلهاي كنترل دسترسي اختياري-2 • مدل ماتريس دسترسي (access matrix) • مدل HRU • مدل اخذ - اعطا (Take - Grant) • ...

22. کنترل دسترسي اجباری (Mandatory) درخواست، اصول خط مشی اجباری را ارضاء میکند؟ درخواست دسترسی Y اجازه دسترسی نفی دسترسی N اصول امنيتی رده های امنيتی عوامل/اشياء

23. مدلهاي کنترل دسترسی اجباری • مدلهاي اجباري بر اساس رده بندي عامل ها و اشياء دسترسي را مديريت ميکند. • اشياء منفعل و عامل ها فعال هستند. • با هر عامل و هر شيء، يک کلاس دسترسي همراه است. اگر رابطه مشخصي (بر اساس مدل امنيتي) بين رده عامل و شيء برقرار باشد، دسترسي ممکن و اجازه داده مي شود. • مدل Bell & Lapadula ارائه دهنده اين روش است.

24. مدلهاي کنترل دسترسی نقش-مبنا • مدلهای نقش-مبنا با هدف پوشش نیازهای امنیتی سازمان‌ها که اغلب بر محور نقش تکیه دارند، ارائه شد. • هر فرد به یک نقش منتسب می‌گردد و هر نقش به یک مجموعه تراکنش در سیستم برای انجام وظایف خود دسترسی دارد. • شامل هر دو مدل اختیاری و اجباری: • امکان اِعطای مجوزها را به کاربران (و یا گروه‌ها) مشابه خط‌مشی اختیاری • امکان توصیف برخی محدودیت‌ها بر روی انتساب و یا به‌کارگیری مجوزها مشابه خط‌مشی اجباری • خانواده مدلهای RBAC در این دسته قرار دارند.

25. امكانات امنيتي كه DBMSبايد فراهم كند • درجات مختلف دانه‌بندي دسترسي • انواع مختلف كنترلهاي دسترسي • مجازشناسي (Authorization) پويا • حفاظت چندسطحي • نداشتن كانال مخفي (Covert Channel): روش ارتباط غيرمستقيم براي دسترسي غيرمجاز به اطلاعات. • كنترل استنتاج (Inference)

26. امكانات امنيتي كه DBMSبايد فراهم كند (ادامه) • چند نمونگي (polyinstantiation)براي جلوگيري از استنتاج: مشاهدة متفاوت دادة يكسان از نظر كاربران مختلف. • يكپارچه بودن روشهاي كنترل محرمانگي و كنترل جامعيت • نظارت (auditing) • كارآيي معقول در برابر سربار حاصل از هزينه‌هاي امنيتي • كنترل جريان (flow)براي بررسي مقصد اطلاعات

27. امنيت پايگاه داده‌ها و DBA مدير پايگاه داده‌ها(DBA)بايد مجوز دستوراتي را براي انجام وظايف زير داشته باشد (براي تمامي مدلهاي داده‌اي و انواع DBMSها): • ايجاد كاربر: ايجاد كاربر و تعيين كلمة عبور براي وي. • اعطاي مجوز: دادن مجوزهاي لازم به يك كاربر. • لغو مجوز: باطل كردن مجوزهاي داده شده. • تخصيص سطح امنيتي: اختصاص سطح امنيتي مناسب به كاربر.

28. معيارهاي ارزيابي سياستهاي امنيتي در يكDBMS • تراكنشهاي خوش - ساخت • حداقل مجوز (Least Privilege): كاربران با حداقل مجوزهاي لازم، به داده‌هاي مورد نظر دسترسي يابند. • كاربران هويت‌شناسي شده • تفكيك وظايف (Separation of Duties): هيچ كاربري نتواند از مجوزهاي خود سوء استفاده كند (يا داده‌ها را تخريب كند).

29. Well-formed transaction • The principle of well-formed transaction is defined as a transaction where the user is unable to manipulate data arbitrarily, but only in constrained (limitations or boundaries) ways that preserve or ensure the integrity of the data. A security system in which transactions are well-formed ensures that only legitimate actions can be executed. Ensures the internal data is accurate and consistent to what it represents in the real world

30. معيارهاي ارزيابي سياستهاي امنيتيدر يكDBMS(ادامه) • تداوم عمليات DBMSبه هنگام نقض امنيت. • بررسي متناوب موجوديتهاي دنياي واقعي. • بازسازي وقايع براي بررسی سوء استفاده از مجوزها. • كاربر پسندی و وجود روالهاي امنيتي عاري ازخطا. • واگذاري اجازه: اختصاص مجوزها بر اساس سياستها.

31. معماری يکDBMS شامل ويژگی های امنيتی رسول جلیلی- درس امنیت پایگاه داده ها- نیمسال دوم تحصیلی 86-87

32. اجزاي يك مدل امنيتي • عاملها (subjects) • اشياء (objects) • حالتهاي دسترسي (access modes) • سياستها (policies) • مجازشناسي‌ها (authorizations) • مجوزهاي مديريتي (administrative rights) • اصول (axioms)

33. اجزاي يك مدل امنيتي (ادامه)

34. تعاریف پایه • خط‌مشي امنيتي • بیانگر نيازمندي‌هاي امنيتي يک سازمان • تفکیک حالات مجاز از حالات غيرمجاز در سيستم • مدل امنيتي • يک انتزاع از خط‌مشي امنيتي • به اعتقاد برخی از محققین: بیان صوری خط‌مشي امنیتی • کنترل دسترسي: مکانیزم امنیتی پایه شناسایی و تصدیق اصالت (Identification & Authentication) + مکانیزم مجازشناسی (Authorization)