2025年04月14日
在當今數字化時代，數據成為了企業和組織的核心資產，數據庫作為存儲和管理數據的關鍵基礎設施，其安全性至關重要。然而，數據庫面臨著諸多威脅，稍有不慎，就可能導致數據泄露、篡改或丟失，給企業帶來不可估量的損失。本文將深入剖析數據庫安全威脅，并詳細介紹相應的安全對策，為您守護數據庫安全提供全面指南。
一、數據庫安全威脅剖析
（一）非授權的信息泄露
未獲授權的用戶有意或無意得到信息，通過對授權訪問的數據進行推導分析獲取非授權信息也屬于此類。在實際場景中，一些不法分子可能會利用公開的用戶基本信息（如年齡、性別、地區），結合某些特定的算法或統計規律，推導出用戶的敏感信息，如收入水平、健康狀況等。在醫療數據庫中，若攻擊者獲取了患者的部分檢查結果和就診記錄，經過精心分析，可能會推斷出患者所患的重大疾病，這嚴重侵犯了患者的隱私。
（二）非授權的數據修改
包括所有通過數據處理和修改而違反信息完整性的行為，且非授權修改不一定涉及非授權信息泄露，因為即使不讀取數據也可以進行破壞。在金融領域，黑客可能會惡意篡改客戶的賬戶余額、交易記錄等數據，直接影響客戶的財產安全和金融機構的信譽。這種篡改行為不僅破壞了數據的完整性，還可能引發嚴重的金融風險。
（三）拒絕服務
指會影響用戶訪問數據或使用資源的行為。黑客可以通過發動分布式拒絕服務（DDoS）攻擊，向數據庫服務器發送大量的請求，使其資源耗盡，無法正常響應合法用戶的請求。在線購物平臺在促銷活動期間遭受 DDoS 攻擊，導致用戶無法下單、查詢訂單，商家的銷售額大幅下降，同時也損害了用戶體驗，造成客戶流失。
（四）自然或意外災害
如地震、水災、火災等，這些事故可能會破壞系統的軟硬件，導致數據丟失或損壞。2017 年，美國休斯敦遭受颶風哈維襲擊，許多企業的數據庫服務器因洪水浸泡而損壞，數據丟失嚴重。由于缺乏有效的備份和恢復措施，一些企業的業務陷入癱瘓，甚至破產。這凸顯了在面對自然災害時，數據庫安全防護的重要性。
（五）系統軟硬件中的錯誤
軟件漏洞、硬件故障等都可能導致數據庫出現異常，影響數據的安全性和完整性。數據庫管理系統中的某個模塊存在漏洞，攻擊者可能利用該漏洞獲取未授權的訪問權限，進而篡改或竊取數據。硬件方面，硬盤故障可能導致數據丟失，內存錯誤可能影響數據的讀取和寫入操作。
（六）人為錯誤
操作人員在進行數據庫管理和維護過程中，可能會因疏忽、誤操作等原因導致安全問題。管理員誤刪重要的數據表，或者在配置權限時出現錯誤，使得某些用戶獲得了過高的權限，從而引發安全風險。這些人為錯誤往往難以完全避免，但可以通過加強培訓和規范操作流程來降低發生的概率。
（七）惡意代理
病毒、特洛伊木馬和后門是這類威脅中的典型代表。病毒可以自我復制并傳播，感染數據庫服務器，破壞數據文件；特洛伊木馬則隱藏在正常的程序中，當用戶運行該程序時，木馬會在后臺竊取數據或執行惡意操作；后門是開發者故意留下的通道，方便后期維護，但如果被攻擊者利用，就會成為嚴重的安全隱患。在一款熱門的手機應用中植入特洛伊木馬，當用戶使用該應用時，木馬會自動收集用戶的賬號密碼等信息，并發送給攻擊者。
二、數據庫安全對策詳解
（一）防止非法的數據訪問
這是數據庫安全關鍵的需求之一。數據庫管理系統必須根據用戶或應用的授權來檢查訪問請求，以保證僅允許授權的用戶訪問數據庫。與操作系統中的文件訪問控制相比，數據庫的訪問控制要復雜得多。首先，控制的對象有更細的粒度，如表、記錄、屬性等；其次，數據庫中的數據是語義相關的，所以用戶可以不直接訪問數據項而間接獲取數據。為了實現有效的訪問控制，可以采用多種方式，如基于角色的訪問控制（RBAC），根據用戶在組織中的角色分配相應的權限。普通員工只能查看部分數據，而部門經理可以查看和修改與本部門相關的數據。
（二）防止推導
推導指的是用戶通過授權訪問的數據，經過推導得出機密信息，而按照安全策略，該用戶是無權訪問此機密信息的。在統計數據庫中，需要特別防止用戶從統計聚合信息中推導得到原始個體信息。為了防止推導，可以采用數據脫敏技術，對敏感數據進行模糊化處理。在統計學生成績時，將具體分數替換為成績等級（優秀、良好、中等、及格、不及格），這樣既能滿足統計分析的需求，又能保護學生的個人隱私。
（三）保證數據庫的完整性
該需求指的是保護數據庫不受非授權的修改，以及不會因為病毒、系統中的錯誤等導致的存儲數據破壞。這種保護通過訪問控制、備份 / 恢復以及一些專用的安全機制共同實現。備份 / 恢復在數據庫管理系統領域得到了深入的研究，它們的主要目標是在系統發生錯誤時保證數據庫中數據的一致性。可以采用定期全量備份和增量備份相結合的方式，每天進行一次全量備份，在兩次全量備份之間進行多次增量備份。這樣，在數據丟失或損壞時，可以快速恢復到最近的正常狀態。
（四）保證數據的操作完整性
定位于在并發事務中保證數據庫中數據的邏輯一致性。一般而言，數據庫管理系統中的并發管理器子系統負責實現這部分需求。在多用戶并發訪問數據庫時，可能會出現數據沖突的情況。兩個用戶同時對同一賬戶進行取款操作，如果不加以控制，可能會導致賬戶余額出現錯誤。通過使用鎖機制，當一個用戶對賬戶進行操作時，對該賬戶加鎖，其他用戶只能等待鎖釋放后才能進行操作，從而保證數據的一致性。
（五）保證數據的語義完整性
在修改數據時，保證新值在一定范圍內符合邏輯上的完整性。對數據值的約束通過完整性約束來描述。可以針對數據庫定義完整性約束（定義數據庫處于正確狀態的條件），也可以針對變換定義完整性約束（修改數據庫時需要驗證的條件）。在設計學生信息數據庫時，設置年齡字段的取值范圍為 1 - 120 歲，性別字段只能取值為 “男” 或 “女”，這樣可以確保錄入的數據符合實際邏輯。
（六）審計和日志
為了保證數據庫中數據的安全，一般要求數據庫管理系統能夠將所有的數據操作記錄下來。這一功能要求系統保留日志文件，安全相關事件可以根據系統設置記錄在日志文件中，以便事后調查和分析，追查入侵者或發現系統的安全弱點。審計和日志是有效的威懾和事后追查、分析工具。與數據庫中多種粒度的數據對應，審計和日志需要面對粒度問題。因為記錄對一個細粒度對象（如一個記錄的屬性）的訪問可能有用，但是考慮到時間和代價，這樣做可能并不實用。在實際應用中，可以根據重要性和風險程度，選擇記錄關鍵數據的操作，如對敏感數據的修改、高權限用戶的登錄等。
（七）標識和認證
同計算機系統的用戶管理類似，使用的方法也非常類似。與其他系統一樣，標識和認證是數據庫的第一道安全防線。標識和認證是授權、審計等的前提條件。常見的標識和認證方式有用戶名和密碼、指紋識別、面部識別等。采用多因素認證方式，結合密碼和短信驗證碼，可以提高認證的安全性，有效防止非法用戶登錄數據庫。
（八）機密數據管理
數據庫中的數據可能有部分是機密數據，也有可能全部是機密數據（如軍隊的數據庫），而有些數據庫中的數據全部是公開的數據。對于同時保存機密和公開數據的數據庫而言，訪問控制主要保證機密數據的保密性，僅允許授權用戶的訪問。這些用戶被賦予對機密數據進行一系列操作的權限，并且禁止傳播這些權限。此外，這些被授權訪問機密數據的用戶應該與普通用戶一樣可以訪問公開數據，但是不能相互干擾。另一種情況是用戶可以訪問一組特定的機密數據，但是不能交叉訪問。此外，還有一種情況是用戶可以單獨訪問特定的機密數據集合，但是不能同時訪問全部機密數據。在企業的研發數據庫中，對不同項目的機密數據設置不同的訪問權限，只有參與相應項目的人員才能訪問相關數據，并且禁止將數據泄露給其他項目成員。
（九）多級保護
多級保護表示一個安全需求的集合。現實世界中很多應用要求將數據劃分不同保密級別。在多級保護體系中，進一步的要求是研究如何賦予多數據項組成的集合一個恰當的密級。數據的完整性和保密性是通過給予用戶權限來實現的，用戶只能訪問擁有的權限所對應級別的數據。政府部門的數據庫根據數據的敏感程度分為秘密、機密、絕密等不同級別，不同級別的數據只能由相應權限的人員訪問，確保數據的安全性。
（十）限界
限界的意義在于防止程序之間出現非授權的信息傳遞。信息傳遞出現在 “授權通道”“存儲通道” 和 “隱通道” 中。授權通道通過授權的操作提供輸出信息，例如編輯或編譯一個文件。存儲通道是存儲區，一個程序向其中存儲數據，而其他程序可以讀取。隱通道指的是使用系統中并非設計用來進行通信的資源在主體間通信的信道。通過限制程序的訪問權限和資源使用范圍，可以有效防止非授權的信息傳遞。對程序進行嚴格的沙箱隔離，使其只能在規定的范圍內訪問數據和資源，避免通過隱通道泄露機密信息。
三、數據庫安全機制核心
（一）用戶身份認證
通過用戶名、密碼、生物識別等多種方式確認用戶身份。金融機構采用指紋識別和短信驗證碼雙重認證，確保用戶登錄安全，防止非法登錄竊取資金信息。
（二）存取控制
依據用戶權限控制對數據庫對象的訪問。在企業資源規劃（ERP）系統中，財務人員只能訪問財務相關數據，限制訪問范圍，保護數據安全。
（三）數據庫加密
對數據庫中的數據進行加密處理，加密存儲和傳輸。電商數據庫對用戶支付信息加密，即使數據被竊取，攻擊者也難以獲取真實信息。
（四）數據審計
詳細記錄數據庫操作，實時監測異常行為。互聯網廣告平臺審計廣告投放數據操作，及時發現惡意刷量等作弊行為，保障廣告投放效果和平臺信譽。
（五）推理控制
防止用戶從已知數據推導出敏感信息。在人口普查數據庫中，對統計數據進行處理，避免用戶從匯總數據推算出個人詳細信息。
數據庫安全是一個復雜而又關鍵的領域，需要我們充分認識到各種安全威脅，并采取全面、有效的安全對策。只有這樣，才能確保數據庫中的數據安全可靠，為企業和組織的穩定發展提供堅實保障。在未來，隨著技術的不斷發展，數據庫安全面臨的挑戰也會不斷變化，我們需要持續關注并不斷完善數據庫安全防護體系，以應對日益復雜的安全形勢。
文字來源：技進之路