数据库必知必会系列：数据库安全性与角色授权

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

一、课程概述

“数据库安全”这个话题一直吸引着IT从业者的注意。越来越多的人将目光投向数据库领域，担心数据被窃取或泄露，而数据库管理员则试图通过各种方式提高数据库的安全性。由于当前数据库管理系统多种多样，安全性配置方法也不尽相同，所以一门完整的“数据库安全性与角色授权”课程就显得尤为重要了。本课程适合没有任何相关经验的初级到中级数据库管理员，它涵盖了数据库安全性的方方面面，并着重于授权配置。

第一章　什么是数据库安全性？

1.1 为什么要做数据库安全性管理？

在一个软件项目或系统部署到生产环境之后，整个系统的运行非常复杂，安全事故频发。对于这种复杂的系统来说，数据库的安全性就显得尤其重要。数据库的存在使得用户数据信息无处不在，如果用户能够访问数据库服务器，就意味着获取了数据库的访问权限，这就会带来巨大的隐患。

1.2 安全性管理的目标

目前，很多公司都把安全性管理作为首要考虑的问题之一。即便公司规模较小或资源有限，公司也需要关注对数据库安全性的保护。

1. 数据完整性：保证数据的准确性、正确性、及时性。
2. 数据访问权限控制：控制数据库系统对外提供的服务端口、IP地址范围等，限制只有特定用户才能访问数据库。
3. 漏洞扫描与漏洞修复：定期扫描数据库系统，发现潜在的安全威胁，并且及时补丁修补漏洞。
4. 操作审计：记录数据库管理员所进行的所有操作记录，方便追查问题。
5. 错误报警机制：系统出现故障或异常时，自动发送邮件或短信给相关人员进行报警。
6. 可恢复性测试：系统发生崩溃时，快速、可靠地恢复系统，减少损失。
7. 密钥管理：确保关键数据加密传输过程的安全。
8. 网络安全：防止黑客攻击、网络入侵、病毒、以及蠕虫等的侵害。
9. 身份认证与授权：数据库管理员需要根据业务要求设定精准的授权策略，确保用户拥有合法的访问权限。

1.3 数据库安全性管理中的五个重要概念

1. 机密数据：指对公司、客户及其它机密信息具有绝对保密权限的数据，比如，敏感个人信息、财务数据、物品流通记录等。
2. 风险：指由外部因素导致的信息泄露或恶意攻击对数据库造成危害，包括外来人员入侵、设备故障、计算机病毒、电信部门盗窃、内部人员滥用、社会突发事件等。
3. 授权：指授予用户特定的操作或权限，用来控制用户对数据库对象的访问权限，比如，只允许特定用户读取某张表、修改某字段等。
4. 审核：指按照预先定义的规则对数据库管理活动进行监督检查，核实是否满足组织的安全规范要求，如是否有违反数据安全法律法规或政策的行为。
5. 审计日志：一种记录数据库管理员所进行的一切操作的文档。

1.4 什么是安全主体、对象、策略、范围、权限呢？

安全主体：指受保护的实体，通常为用户或服务端应用程序。一般情况下，安全主体包括用户、管理员、硬件设备、软件组件、系统应用软件等。

安全对象：指某个系统或资源，是所有可能影响系统安全的资源，例如数据库、网络、文件、存储区域等。安全对象是指信息资源、计算机资源和通信通道，也可以泛指所有受保护的资产。

安全策略：是一组基于安全准则、标准、协议、法规或其他约束的规则集合，用于制定和执行一项或多项安全工作任务。安全策略可以详细地定义保障安全的要求，包括：

1. 物理安全：这是指限制网络或系统物理接触点访问、破坏、泄露，并防范恶意攻击的能力；
2. 系统完整性：是指对系统数据、处理程序、操作系统、硬件等的完整性保持跟踪、监测、评估的能力；
3. 访问控制：是指控制不同级别的用户对数据库对象的访问权限；
4. 使用限制：是指限制用户可以使用数据库的权限；
5. 回收与销毁：是指在合理的时间内回收、销毁不再需要的系统、数据、设备。

安全范围：是对特定系统、功能或资源进行授权访问权限的有效期限、地点、条件和方法。安全范围包括物理空间（包括机房、机架）、网络路径（例如Internet）、数据库范围、处理流程和时间范围等。

安全权限：是指允许或拒绝某个安全主体对特定资源或信息的访问权力。安全权限包括可读、写入、擦除、更新等基本操作权限、表查询、修改索引、备份、还原等高级权限。

第二章　认识SQL注入攻击

2.1 SQL注入简介

2.1.1 什么是SQL注入？

SQL injection (also known as SQLI or SQLi) is a type of security vulnerability that allows an attacker to insert malicious commands into an SQL query in order to manipulate the database data and possibly extract sensitive information from it. It can be used by both novice and experienced attackers alike. In this article, we will explain what SQL injection is, why it happens, and how to prevent it.

SQL injection attacks occur when an attacker enters special characters or scripts into input fields of a web form that are interpreted by the server as part of the SQL command being executed on the database system. These injected codes execute unauthorized SQL queries that directly interfere with the normal operation of the application's database queries. The goal is to steal sensitive data stored within the database or compromise user accounts. Attackers may exploit weaknesses in website design, poorly secured databases, or incorrect error handling mechanisms.

The most common cause of SQL injection vulnerabilities is not properly sanitizing user inputs before including them in SQL statements. When user input is not sanitized, it becomes part of the SQL statement itself and can execute arbitrary code within the context of the application. This leads to complete control over the entire database, which includes potentially modifying or deleting important records.

2.1.2 SQL注入的分类

2.1.2.1 结构注入

结构注入是指通过构造特殊的输入值来欺骗数据库解析SQL语句，产生不同的结果。常见结构注入攻击有以下几种类型：

1. MySQL注释注射：利用MySQL注释符号，绕过分隔符，插入代码块，或者注释掉指令。
2. SQL布尔盲注：通过错误的判断，直接定位数据库是否存在指定的数据。
3. MySQL延时注入：利用MySQL执行时间延时函数，绕过锁定和超时机制。
4. Oracle花名注射：通过不同的数据库用户名，访问同一个数据库，绕过用户权限控制。

2.1.2.2 时间注入

时间注入是指通过构造特殊的输入值来控制数据库查询时的响应时间，从而影响最终的查询结果。常见的时间注入攻击有以下几种类型：

1. PostgreSQL慢速查询：通过增加DELAY选项，降低PostgreSQL数据库服务器的查询速度。
2. MSSQL拒绝服务：利用MSSQL的自身特性，强制断开客户端连接。
3. SQLite堆栈溢出：通过构造恶意的请求数据，耗尽SQLite数据库的内存，导致系统崩溃。
4. MongoDB游标丢弃：利用MongoDB的游标，绕过索引优化器，执行长时间的查询。

2.1.2.3 空间注入

空间注入是指通过构造特殊的输入值来欺骗数据库解析SQL语句，占用过多的系统资源，导致系统崩溃或数据泄露。常见的空间注入攻击有以下几种类型：

1. MySQL读函数注入：通过各种文件系统读函数，获取服务器上的任意文件内容。
2. MSSQL堆叠注入：通过巧妙构造的SQL语句，向MSSQL数据库提交大量的INSERT语句。
3. Memcached毒药注入：通过构造特殊的Key，向Memcached缓存服务器添加缓存数据，导致缓存容量耗尽。
4. PostgreSQL备份注入：通过各种语言编写的备份脚本，对PostgreSQL数据库进行恶意备份。

2.1.2.4 命令执行注入

命令执行注入是指通过构造特殊的输入值，让数据库执行任意命令，达到攻击目的。常见的命令执行注入攻击有以下几种类型：

1. MySQL UDF注入：通过自定义的用户定义函数，实现代码执行。
2. Oracle OS注入：通过恶意的OS命令，控制Oracle数据库的运行。
3. IBM DB2 OS注入：通过恶意的OS命令，控制IBM DB2数据库的运行。
4. Unix shell注入：通过恶意的Unix shell命令，控制服务器的运行。

第三章　SQL注入防御

3.1 SQL注入检测与预防

3.1.1 检测方法

1. 测试工具检测方法：可以通过Web应用程序自带的SQL注入检测插件或代码检测工具来检测。比如OWASP Zap、Burp Suite等；
2. Web应用程序自身检测方法：WEB应用程序自身可以在参数验证、安全设置等地方对请求的参数进行过滤，防止SQL注入攻击；
3. 服务端检测方法：通过日志记录等方式，在服务端对请求数据进行拦截，检测是否含有SQL注入攻击。

3.1.2 预防方法

1. 参数化查询：使用绑定变量而不是动态生成SQL语句中的参数，可以有效防止SQL注入攻击；
2. 永久屏蔽某些函数：禁用一些危险的函数，如exec()等，避免触发恶意攻击；
3. 过滤输入：在接收用户输入前，对用户输入进行清理、过滤，并进行转义处理，可以有效防止SQL注入攻击；
4. 不使用管理员帐号：将管理员权限最小化，仅允许有限的用户使用管理员账号，降低SQL注入攻击的风险；
5. 对数据库密码加密：存储数据库密码时，使用安全加密算法对密码进行加密，防止数据库泄露；
6. 提升数据库权限限制：限制数据库用户的权限，降低数据库的操作风险；
7. 配置更严格的安全策略：配置更加严格的安全策略，如使用OWASP ASVS规范、配置更严格的密码策略等；
8. 设置一个有效的应急响应流程：建立有效的应急响应流程，及时响应和处理发现的SQL注入攻击；