數據庫應用安全：如何平衡加密與訪問控制

通常情況下，公司一些最敏感的數據存儲在數據庫中。這些數據包括醫療記錄、員工記錄、信用卡號碼、社會保障號碼等，它們受隱私法規的監管，必須加以保護。

然而，與此同時，公司必須在敏感數據的安全性與可用性之間進行折中，以滿足因合法的商業使用而訪問這些數據的需求，包括為保持業務連續性而進行的備份和遠程復制。最強大的數據隱私保護技術是加密。但是，為了既切實保證敏感數據的安全性而又不影響業務的連續性，使用加密技術時必須小心。在保護敏感數據以及平衡加密與訪問控制方面，數據庫應用安全的一些最佳實踐值得借鑒：

數據最小化與模糊處理

保護敏感數據的最好、最有效的辦法是當初就不存儲或少存儲數據。因此，公司應該經常檢查下列數據最小化問題：

該數據將來還需要嗎？

可以只存儲用于身份驗證的部分數據（例如社會保障號碼的后四位）嗎？

可以使用其他不太敏感的數據（例如寵物的名字）進行身份驗證嗎？

可以使用或存儲數據的hash值（例如MD5、SHA）而不是原始數據本身嗎？

在許多情況下，這些問題可以減少需要存儲的數據量并降低數據的敏感程度。

數據加密

公司可以對數據庫中的數據進行加密，以防止其被盜或意外泄漏。在加密數據庫中的數據時，有三個關鍵問題需要考慮：在何處加密數據、如何加密數據以及在何處存儲密鑰。下面將分別討論這些問題：

在何處加密數據——加密可以在應用層、數據庫或底層存儲器中進行。如果加密在數據庫中進行，則還可以對特定字段、列、表或者整個數據庫加密。當然，在應用層、數據庫和底層存儲器中加密各有利弊。

由于應用層加密是在系統的最高層對數據進行加密，所以數據對應用層之下的各層都不可見。如果加密在應用層進行，則數據庫、操作系統、網絡以及數據經過的所有其他路徑都只能看到加密后的形式。

應用層加密的問題在于，通常會有多個高層應用程序需要訪問數據，這些應用程序將需要密鑰副本對數據進行解密。可以獲得密鑰副本的應用程序越多，密鑰遭到泄漏的可能性就越大。

但是，如果加密在較低的層進行，則你還需要進一步在其他層進行加密。例如，當數據流經數據庫和應用程序之間的網絡時需要對其進行加密，否則數據對網絡層將是可見的。這將會引入需要加以保護的其他加密密鑰。在何處進行加密是一種微妙的平衡，取決于應用程序和數據流的體系結構。

如何加密數據——加密可以利用軟件、硬件或者軟件硬件相結合的方式實現。具體采用何種方式加密，取決于你希望達到的吞吐量（Mb/s）。如果希望獲得較大的吞吐量，則你可能需要一些硬件加速方式。無論采用何種加密方式，有一個問題別無選擇：始終使用先進的、強大的、基于標準的加密和密鑰管理系統；不要試圖發明自己的加密和密鑰管理系統，你自己的加密和密鑰管理系統可能奏效也可能不能奏效。目前，一些高端服務器處理器已經內置了支持AES（高級加密標準）的加密基元（Encryption Primitives），可以實現比基于軟件的算法快得多（高達9倍）的加密。

在何處存儲密鑰——加密最大的挑戰不是加密本身，而是密鑰的存儲和分配。加密數據的安全性和可訪問性并不高于密鑰本身。密鑰必須悉心保護，以防攻擊者竊取。同時，密鑰必須與加密數據分開存儲，但又要可供加密/解密算法訪問。另一方面，必須對密鑰進行備份和復制，以便當原始數據和原始密鑰由于災難而丟失時可以解密備份數據。你選擇的任何密鑰管理系統必須支持下列功能：

安全存儲密鑰。

認證和跟蹤審計對密鑰的訪問。

托管或恢復密鑰，以防密鑰丟失。

備份密鑰并將密鑰安全地傳輸到遠程位置，以供恢復之用。

加密標準

許多加密和密鑰管理系統都通過了以下兩個實用標準的認證：美國聯邦信息處理標準（Federal Information Processing Standard，FIPS）140，其安全級別分為1到4級；通用標準評估保證等級（Common Criteria Evaluation Assurance Level，CCEAL），其安全級別分為1到7級。這些標準提供了一個指標，可以比較不同系統的加密算法、密鑰存儲和密鑰管理機制的安全性。級別越高意味著加密算法、密鑰存儲方法、防篡改硬件和密鑰管理機制越好。例如，FIPS在確定一個認證級別時，考慮了11個不同方面的安全性。你應該根據數據的敏感程度和你所在地區的監管要求，選擇合適的安全級別。

數據庫應用極為復雜，由多層松散耦合的組件構成。數據庫應用的安全性難以保證，但又包含了公司最敏感的數據。然而，利用數據最小化和加密技術，公司可以巧妙地在數據的安全性、可訪問性和可用性之間取得平衡。
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