Защита данных в базах данных

Размещение записей с использованием хэширования

При ассоциативном (когда используется КЭШ) доступе к хранимым записям, предполагающем определение местоположения записи по значениям содержащихся в ней данных, используются более сложные механизмы размещения. Для этой цели используются различные методы отображения значения ключа в адрес, например, методы хеширования (перемешивания).

Принцип хеширования заключается в том, что для ускорения поиска информации область хранения данных разбивается на участки (физическме блоки), каждому из которых ставится в соответствие некоторое значение (номер участка). Для определения, в какой участок будет помещена вновь добавляемая запись, к значению ключевого поля этой записи применяется так называемая хеш-функция h(K). Она преобразует значение ключа K в номер произвольного участка памяти (это называется свёрткой ключа). При поиске записи по известному значению ключа K хеш-функция выдаёт номер, указывающий на участок памяти, в котором надо искать эту запись.

Хеш-функция h(K) должна выдавать такие значения номеров участков памяти, чтобы обеспечить равномерное распределение записей в памяти. При этом для близких значений ключа значения номеров должны сильно отличаться, чтобы избегать перекосов в размещении данных. Хорошая хеш-функция для каждого значению ключа выдаёт свой номер участка, таким образом, извлечение записи производится за одно обращение к памяти.

Недостаток методов подбора хеш-функций заключается в том, что количество данных и распределение значений ключа должны быть известны заранее. Также методы хеширования неудобны тем, что записи неупорядочены по значению ключа, что приводит к дополнительным затратам, например, при выполнении сортировки. К преимуществам хеширования относится то, что обращение к данным происходит за одну операцию ввода/вывода, т.к. значение ключа непосредственно преобразуется в адрес соответствующей записи.

1 вариант (можно выбрать любой из вариантов)

Средства защиты БД в различных СУБД несколько отличаются друг от друга. Но условно их можно разделить на две группы: основные и дополнительные.

К основным средствам защиты информации можно отнести следующие средства:

¡ парольной защиты;

¡ шифрования данных и программ;

¡ установления прав доступа к объектам БД;

¡ защиты полей и записей таблиц БД.

Парольная защита представляет простой и эффективный способ защиты БД от несанкционированного доступа. Пароли устанавливаются конечными пользователями или администраторами БД. Учет и хранение паролей произ­водится самой СУБД. Обычно пароли хранятся в определенных системных файлах СУБД в зашифрованном виде. Поэтому просто найти и определить пароль невозможно. После ввода пароля пользователю СУБД предоставляются все возможности по работе с защищенной БД. Саму СУБД защищать паролем большого смысла нет.

Шифрование данных (всей базы или отдельных таблиц) применяют для того, чтобы другие программы, «знающие формат БД этой СУБД», не могли прочитать данные. Такое шифрование (применяемое в Мicrosoft Ассess), по-видимому, даст немного, поскольку расшифровать БД может любой с гюмощью -«родной» СУБД

Шифрование исходных текстов программ позволяет скрыть от несанкционированного пользователя описание соответствующих алгоритмов.

В целях контроля использования основных ресурсов СУБД во многих системах имеются средства установления прав доступа к объектам БД. Права доступа определяют возможные действия над объектами. Владелец объекта (пользователь, создавший объект), а также администратор БД имеют все права. Остальные пользователи к разным объектам могут иметь различные уровни доступа.

По отношению к таблицам в общем случае могут предусматриваться следующие права доступа:

¡ просмотр (чтение) данных;

¡ изменение (редактирование) данных;

¡ добавление новых записей;

¡ добавление и удаление данных;

¡ все операции, в том числе изменение структуры таблицы.

К данным, имеющимся в таблице, могут применяться меры защиты по отношению к отдельным полям и отдельным записям. В известных реляционных СУБД, отдельные записи специально не защищаются, хотя можно привести примеры из практики, когда это требуется. Контроль прав доступа, по-видимому, должен быть в объектно-ориентированных СУБД, в которых есть идентификация отдельных записей (одно из отличий объектно-ориен­тированной модели от реляционной).

Применительно к защите данных в полях таблиц можно выделить следующие уровни прав доступа;

¡ полный запрет доступа;

¡ только чтение;

¡ разрешение всех операций (просмотр, ввод новых значений, удаление и изменение).

По отношению к формам и отчетам могут предусматриваться две основные операции: вызов для работы и разработка (вызов Конструктора). Запрет вызова Конструктора целесообразно делать для экранных форм готовых при­ложений, чтобы конечный пользователь случайно не испортил приложение. В самих экранных формах отдельные элементы могут быть тоже защищены. Например, некоторые поля исходной таблицы вообще могут отсутствовать или скрыты от пользователя, а некоторые поля - доступны для просмотра.

Для исключения просмотра и модификации (случайной и преднамеренной) текстов программ, используемых в приложениях СУБД, помимо шифрации, может применяться их парольная защита.

К дополнительным средствам защиты БД можно отнести такие, которые нельзя прямо отнести к средствам защиты, но которые непосредственно влияют на безопасность данных. Их составляют следующие средства:

¡ встроенные средства контроля значений данных в соответствии с типами (триггеры);

¡ повышения достоверности вводимых данных (триггеры, хранимые процедуры);

¡ обеспечения целостности связей таблиц;

¡ организации совместного использования объектов БД в сети.

Редактируя БД, пользователь может случайно ввести такие значения, которые не соответствуют типу поля, в которое это значение вводится. Например, в числовое поле пытаться занести текстовую информацию. В этом случае СУБД с помощью средств контроля значений блокирует ввод и сообщает пользователю об ошибке звуковым сигналом, изменением цвета вводимых символов или другим способом.

Средства повышения достоверности вводимых значений в СУБД служат для более глубокого контроля, связанного с семантикой обрабатываемых данных. Они обычно обеспечивают возможность при создании таблицы указывать следующие ограничения на значения: минимальное и максимальное значения; значение, принимаемое по умолчанию (если нет ввода), требование обязательного ввода; задание маски (шаблона) ввода; указание дополнительной сверочной таблицы, по которой ведется контроль вводимых значений и т. д.

Более совершенной формой организации контроля достоверности информации в БД является разработка хранимых процедур. Механизм хранимых процедур применяется в БД, размещенных на сервере. Сами хранимые процедуры представляют собой программы, алгоритмы которых предусматривают выполнение некоторых функций (в том числе контрольных) над данными. Процедуры хранятся вместе с данными и при необходимости вызываются из приложений либо при наступлении некоторых событий в БД.

Решение прикладной задачи, как правило, требует информации из нескольких таблиц. Сами таблицы для удобства обработки и исключения дублирования информации некоторым образом связываются. Функции поддержания логической целостности связанных таблиц берет на себя СУБД К сожалению, далеко не все СУБД в полной мере реализуют эти функции, в этом случае ответственность за корректность связей возлагается на приложение.

Приведем пример возможных действий СУБД по контролю целостности связей таблиц. Пусть между двумя таблицами существует связь вида 1:М и, следовательно, одной записи основной таблицы может соответствовать несколько записей вспомогательной таблицы.

При вставке записей во вспомогательную таблицу система контролирует наличие соответствующих значений в поле связи основной таблицы. Если вводимое значение отсутствует в основной таблице, СУБД временно блокирует работу с новой записью и предлагает изменить значение или удалить запись целиком.

Удаление записей дополнительных таблиц проходит «безболезненно», чего не скажешь о записях основной таблицы. В случае, когда запись ос­новной таблицы связана с несколькими записями дополнительной таблицы, возможны два варианта поведения: не удалять основной записи, пока имеется хотя бы одна подчиненная запись (записи должен удалять пользователь), либо удалить основную запись и все подчиненные записи (каскадное удаление).

В многооконных системах (почти все современные программы) и, тем более, в распределенных информационных системах, работающих с базами данных, возникает проблема разрешения конфликтов между различными действиями над одними и теми же объектами (совместного использования объектов БД). Например, что делать в случае, когда один из пользователей локальной сети редактирует БД, а другой хочет изменить ее структуру? Для таких ситуаций в СУБД должны быть предусмотрены механизмы разрешения конфликтов.

Обычно при одновременной работе нескольких пользователей сети, а также работе нескольких приложений на одном компьютере или работе в нескольких окнах СУБД используются блокировки.

Блокировки могут действовать на различные объекты БД и на отдельные элементы объектов. Очевидной ситуацией блокировки объектов БД является случай одновременного использования объекта и попытки входа в режим разработки этого же объекта. Применительно к таблицам баз данных дополнительные блокировки могут возникать при работе с отдельными записями или полями.

Блокировки бывают явные и неявные. Явные блокировки накладываются пользователем или приложением с помощью команд. Неявные блокировки организует сама система, чтобы избежать возможных конфликтов. Например, в случае попытки изменения структуры БД во время редактирования информации устанавливается запрет реструктурирования БД до завершения редактирования данных

Дата добавления: 2015-05-10