数据库加密技术的研究与实现

论文摘要

随着互联网的开放程度越来越高,网络信息安全问题已日趋严峻,网络数据库,作为信息社会信息的集结地,也逐渐吸引了黑客的目光,数据库被入侵事件也多有发生,传统的防火墙以及一些防护软件已经不足以保证企业数据库的安全,数据库加密技术,作为数据库的最后一道保护措施,已经逐渐被企业数据库管理员重视起来。数据库加密技术通过加密数据库中数据,使得数据库中的重要数据在密文方式下工作,即使数据库中数据被窃取,也可以保证数据信息不会遭到泄露,确保了数据库数据的安全。一些大型数据库管理系统(Database Management System,简称为DBMS)软件,如Oracle、SQL Server等,已经提供了一些简单的数据加密功能,不过加密性能有限,且采用DBMS自身的加密方法加密数据,使得数据在不同DBMS之间的互相移植会很困难。由于DBMS生产商不会公开自己的产品源码,通过修改DBMS内核来加强数据库加密功能比较困难,本文采用的方法是,在DBMS外围设计一个加密系统,承担着数据的加密存储、解密提取以及密钥管理工作,实现了数据库的加密保护。本文首先介绍了数据库加密技术的研究背景,以及国内外研究现状,讨论了数据库加密技术的必要性;然后介绍了数据库加密技术的相关理论,包括数据库安全的相关概念、信息安全评估标准、密钥算法、数据库加密技术以及加密层次等;接着通过分析数据库的威胁模型以及数据库应用系统结构,提出了一种数据库加密系统模型的设计方案,将一个完整的数据库加密系统分为五个逻辑模块:密钥存储模块、密钥引擎模块、密钥信息模块、密钥管理模块和数据存储模块,并对各个模块以及与模块相关的实现细节进行了深入分析;最后针对设计的加密系统模型进行编程实现,并借助于在线考试系统,对加密系统进行功能与性能测试,证实了系统的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 数据库加密技术的国外研究现状
• 1.2.2 数据库加密的国内研究现状
• 1.3 研究内容与论文结构
• 第二章 数据库加密相关知识
• 2.1 数据库安全概述
• 2.1.1 数据库系统的安全需求
• 2.1.2 数据库系统的安全机制
• 2.1.3 数据库的安全威胁
• 2.2 数据加密技术
• 2.2.1 对称密钥算法
• 2.2.2 公开密钥算法
• 2.2.3 哈希算法
• 2.3 数据库加密技术
• 2.3.1 数据库加密的实现机制
• 2.3.2 数据库加密的粒度
• 2.3.3 加密算法与密钥管理
• 2.3.4 数据库加密问题描述
• 2.4 本章小结
• 第三章 数据库加密系统模型的设计
• 3.1 加密系统基础模型概述
• 3.1.1 网络应用系统结构
• 3.1.2 加密系统模块设计
• 3.2 密钥引擎模块
• 3.3 密钥与算法设计
• 3.3.1 密钥设计原则
• 3.3.2 密钥源
• 3.3.3 密钥族
• 3.3.4 密钥周期
• 3.3.5 加密强度和密钥长度
• 3.3.6 算法与模式
• 3.4 密钥信息模块
• 3.5 密钥管理模块
• 3.6 本章小结
• 第四章 数据库加密系统的实现
• 4.1 数据库设计
• STORE）'>4.1.1 密钥数据表（KEY_STORE）
• STORE）'>4.1.2 主密钥数据表（MASTERKEY_STORE）
• STORE）'>4.1.3 密钥信息表（KEYSTATE_STORE）
• 4.1.4 用户数据表
• 4.2 密钥源的选取
• 4.3 加密系统类设计
• 4.3.1 密钥存储模块类设计
• 4.3.2 密钥引擎模块类设计
• 4.3.3 密钥信息模块类设计
• 4.3.4 密钥管理模块类设计
• 4.3.5 其他类设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验与测试
• 5.1 测试平台搭建
• 5.1.1 在线考试系统功能
• 5.1.2 系统界面
• 5.2 系统功能测试
• 5.2.1 密钥创建测试
• 5.2.2 数据加、解密测试
• 5.2.3 密钥更新测试
• 5.3 系统性能测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文