数据库应用安全：如何平衡加密与访问控制

通常情况下，公司一些最敏感的数据存储在数据库中。这些数据包括医疗记录、员工记录、信用卡号码、社会保障号码等，它们受隐私法规的监管，必须加以保护。

然而，与此同时，公司必须在敏感数据的安全性与可用性之间进行折中，以满足因合法的商业使用而访问这些数据的需求，包括为保持业务连续性而进行的备份和远程复制。最强大的数据隐私保护技术是加密。但是，为了既切实保证敏感数据的安全性而又不影响业务的连续性，使用加密技术时必须小心。在保护敏感数据以及平衡加密与访问控制方面，数据库应用安全的一些最佳实践值得借鉴：

数据最小化与模糊处理

保护敏感数据的最好、最有效的办法是当初就不存储或少存储数据。因此，公司应该经常检查下列数据最小化问题：

该数据将来还需要吗？

可以只存储用于身份验证的部分数据（例如社会保障号码的后四位）吗？

可以使用其他不太敏感的数据（例如宠物的名字）进行身份验证吗？

可以使用或存储数据的hash值（例如MD5、SHA）而不是原始数据本身吗？

在许多情况下，这些问题可以减少需要存储的数据量并降低数据的敏感程度。

数据加密

公司可以对数据库中的数据进行加密，以防止其被盗或意外泄漏。在加密数据库中的数据时，有三个关键问题需要考虑：在何处加密数据、如何加密数据以及在何处存储密钥。下面将分别讨论这些问题：

在何处加密数据——加密可以在应用层、数据库或底层存储器中进行。如果加密在数据库中进行，则还可以对特定字段、列、表或者整个数据库加密。当然，在应用层、数据库和底层存储器中加密各有利弊。

由于应用层加密是在系统的最高层对数据进行加密，所以数据对应用层之下的各层都不可见。如果加密在应用层进行，则数据库、操作系统、网络以及数据经过的所有其他路径都只能看到加密后的形式。

应用层加密的问题在于，通常会有多个高层应用程序需要访问数据，这些应用程序将需要密钥副本对数据进行解密。可以获得密钥副本的应用程序越多，密钥遭到泄漏的可能性就越大。

但是，如果加密在较低的层进行，则你还需要进一步在其他层进行加密。例如，当数据流经数据库和应用程序之间的网络时需要对其进行加密，否则数据对网络层将是可见的。这将会引入需要加以保护的其他加密密钥。在何处进行加密是一种微妙的平衡，取决于应用程序和数据流的体系结构。

如何加密数据——加密可以利用软件、硬件或者软件硬件相结合的方式实现。具体采用何种方式加密，取决于你希望达到的吞吐量（Mb/s）。如果希望获得较大的吞吐量，则你可能需要一些硬件加速方式。无论采用何种加密方式，有一个问题别无选择：始终使用先进的、强大的、基于标准的加密和密钥管理系统；不要试图发明自己的加密和密钥管理系统，你自己的加密和密钥管理系统可能奏效也可能不能奏效。目前，一些高端服务器处理器已经内置了支持AES（高级加密标准）的加密基元（Encryption Primitives），可以实现比基于软件的算法快得多（高达9倍）的加密。

在何处存储密钥——加密最大的挑战不是加密本身，而是密钥的存储和分配。加密数据的安全性和可访问性并不高于密钥本身。密钥必须悉心保护，以防攻击者窃取。同时，密钥必须与加密数据分开存储，但又要可供加密/解密算法访问。另一方面，必须对密钥进行备份和复制，以便当原始数据和原始密钥由于灾难而丢失时可以解密备份数据。你选择的任何密钥管理系统必须支持下列功能：

安全存储密钥。

认证和跟踪审计对密钥的访问。

托管或恢复密钥，以防密钥丢失。

备份密钥并将密钥安全地传输到远程位置，以供恢复之用。

加密标准

许多加密和密钥管理系统都通过了以下两个实用标准的认证：美国联邦信息处理标准（Federal Information Processing Standard，FIPS）140，其安全级别分为1到4级；通用标准评估保证等级（Common Criteria Evaluation Assurance Level，CCEAL），其安全级别分为1到7级。这些标准提供了一个指标，可以比较不同系统的加密算法、密钥存储和密钥管理机制的安全性。级别越高意味着加密算法、密钥存储方法、防篡改硬件和密钥管理机制越好。例如，FIPS在确定一个认证级别时，考虑了11个不同方面的安全性。你应该根据数据的敏感程度和你所在地区的监管要求，选择合适的安全级别。

数据库应用极为复杂，由多层松散耦合的组件构成。数据库应用的安全性难以保证，但又包含了公司最敏感的数据。然而，利用数据最小化和加密技术，公司可以巧妙地在数据的安全性、可访问性和可用性之间取得平衡。