数据库加密技术及其应用探讨

数据库加密技术及其应用探讨

摘要：随着信息水平的不断提高，数据库系统所应用的范围也越来越广泛，但是所涉及的安全性问题却日益突出。因此，对数据库加密技术进行研究拥有极大的实际意义。该文首先探讨数据库加密技术，然后探讨其具体的应用，希望能以此来保证信息系统安全运行。

关键词：数据库；加密；应用

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：

1009-3044（2015）05-0015-02

在当前的信息管理系统中包含国家政策、经济等安全级别非常高的信息，也包含一般企业的加密信息，而数据库中几乎保存了信息管理系统之中的所有信息，一旦数据库之中的数据被窃取或者是篡改，会直接影响信息系统安全性。所以，做好数据库加密，才能确保信息管理系统本身的安全性。

1 数据库加密技术中的关键问题

1.1 加密执行层次

加密数据库数据主要是包含了操作系统层、DBMS内核层与外层这三种层次。就DBMS而言，其内核与外层加密见下图1、图2所示。

1）在OS层

在OS层进行加密和解密处理，无法正确辨认数据库元素以及各个元素之间的相互关系，因此也无法产生合理密钥。在OS层中，数据库文件要么不加密，要么就会整体性加密，无法合理执行加密、解密处理。特别是大型数据库，在数据库加密与解密处理上，很难的到保障[1]。

2）DBMS内核层的加密与解密

在内核层加密与解密中，包含下述特点：

执行时间：需要在存入数据库之前或者是在取出数据库之时，也就是在物理数据进行存取之前；执行主体：通过DBMS所提供的存储过程函数执行或者是由用户定制。

过程：在数据存储中，调用加密存储过程，触发器就可以实现数据的加密处理，之后，再将密文数据存入到相应的数据库之中。在数据读取中，利用相应的存储过程，触发器就可以调用解密数据，之后将结果读出。

算法：一般是由DBMS系统提供。大多数不提供自己算法的添加接口，所以，相对而言，在选择算法会受到限制。

在实现内核层加密中，需要数据库管理系统本身操作的支持，这一种加密需要在执行物理存取之前就要做好加密与解密处理。其优点在于拥有极强的加密功能，并且DBMS不会对其产生影响，能够实现数据库管理系统与加密功能之间的相互衔接。考虑到同DBMS系统之间的紧密连接，就可以确保粒度加密本身的灵活性，再配合DBMS的授权与访问两

方面的控制，就能成为极好的数据保护方案。另外，这一种加密相对透明，但是需要在服务器端进行加密运算，会增加服务器不本身的负载，另外，加密器和DBMS之间的接口支持也需要DBMS开发商的参与。

3）DBMS外层的加密与解密

在外层执行加密与解密主要包含两种模式：第一，图2（a）之中，主要是在应用程序当中实现，在加密过程中可以对应用程序的加密模块加以调用，进而完成相应的工作，然后在传送到DBMS中进行存储；在解密过程中，将数据取出到应用程序之中，通过解密模块，就可以实现数据的解密，并且将结果呈现出来。第二，图2（b）之中，加密可以直接由操作系统提供的功能来实现，这一种加密技术主要是在文件级别上，可以对数据库文件直接加密[2]。

外层加密优点在于数据库服务器负载不会加重，可以在客户端实现加密与解密运算，并且也可以实现网上传输的加密处理，但是其加密功能会受到一定的限制，与数据库管理系统之间具备的耦合性相对偏低。

1.2 算法选择

加密算法的强度直接决定的数据库加密技术的安全程度，所以加密算法会对其安全和性能产生直接的影响。

1）对称加密

对称加密也可以称之为共享密钥加密。本算法应用相对

较早，在对称加密算法中，原始数据和加密密钥会通过数据发信方的特殊加密算法处理后，将其转化成加密密文，然后发送出去。如果收信方想要解读，就需要利用密钥以及相同的逆算法来对密文进行解密处理，然后才可以恢复成为能够阅读的明文。考虑到对称加密算法的公开性、速度快、计算量小，所以成为最常见的机密技术手段之一，一般包含了IDEA、AES和DES。

2）非对称加密

非对称加密也称之为公钥加密。其所使用的是完全不同的，但是又能够匹配一对钥匙，即公钥和私钥。基本原理：当发信方只希望收信方才可以解读相应的信息，首先发信方就应该了解收信方拥有的公钥。然后利用其进行原文的加密处理；当收信方受到之后，就可以使用私钥进行解密处理。明显，在进行双方通信之前，收信方需要将随机生成的公钥先发送给收信方。因为两个密钥的存在，这一类方式很适合分布式系统数据加密中使用。一般来说，RSA是最为常见的加密算法，不仅可以实现数据的加密，同时还可以实现数据完整性的认证以及身份的认证。

3）混合加密

对称加密算法因为同一个密钥的使用，所以相对非对称加密，其速度要快很多，因为适合大量的数据处理。但是其缺点在于相同的密钥使用，所有的发送方和接收方必须知道

密钥，或者是只需要密钥就可以进行文件的访问，因此，在生成密钥、分发密钥、备份密钥等方面很容易出现问题。但是公钥加密就不会存在分发的问题，所以，在网络系统和多用户中管理密钥非常简单，但是因为难解的数学问题，因此，安全强度相比对称加密要低，并且速度偏慢。

为了将对称加密和非对称加密的优势展现出来，就提出了混合加密。在混合加密中，首先需要对称加密算法以及一个随机生成的密钥来加密数据，之后，利用公钥进行随机密钥的加密处理，之后，将密文一起发送给接收方。通过私钥，接收方可以先解密随机密钥，然后利用其进行密文的解密处理。这一方案兼顾了速度快、安全强度高的特点，在每一次加密之中，都会使用随机密钥，并且密钥不会出现重复的现象。但是在加密过程中，产生密钥和保存密钥还存在一定的难度，因此在实际应用中还欠缺应用广泛度。

2 学籍管理系统中数据库加密技术的应用实证分析

系统由图3所示的表示层、业务逻辑层以及数据服务层共同组成。

加密与解密控制主要是对用户的访问要求进行分析，完成表示层与数据库加密系统之间的交互处理；在加密系统中包含了加密字典管理、密钥管理等，当用户与系统进行交互时，先要使用加密与解密引擎进行处理，然后在将访问传递给数据服务层[3]。