Защита баз данных. Защита информации в базах данных

Внутренняя операционная информация компании, персональные данные сотрудников, финансовая информация, информация о заказчиках и клиентах, интеллектуальная собственность, исследования рынка, анализ деятельности конкурентов, платежная информации - это сведения, которые чаще всего интересуют киберпреступников, и почти всегда они хранятся в корпоративных базах данных.

Значимость и ценность этой информации приводит к необходимости обеспечения защиты не только элементов инфраструктуры, но и самих баз данных. Попробуем комплексно рассмотреть и систематизировать вопросы безопасности различных систем управления базами данных (СУБД) в свете новых угроз, общих тенденций развития информационной безопасности и их возрастающей роли и разнообразия.

Почти все крупные производители СУБД ограничиваются развитием концепции конфиденциальности, целостности и доступности данных, а их действия направлены, в основном, на преодоление существующих и уже известных уязвимостей, реализацию основных моделей доступа и рассмотрение вопросов, специфичных для конкретной СУБД. Такой подход обеспечивает решение конкретных задач, но не способствует появлению общей концепции безопасности для такого класса ПО, как СУБД. Это значительно усложняет задачу по обеспечению безопасности хранилищ данных на предприятии.

История развития СУБД

Исторически развитие систем безопасности баз данных происходило как реакция на действия злоумышленников. Эти изменения также были обусловлены общим развитием баз данных от решений на мейнфреймах до облачных хранилищ.

Можно выделить следующие архитектурные подходы:

• полный доступ всех пользователей к серверу БД;
• разделение пользователей на доверенных и частично доверенных средствами СУБД;
• введение системы аудита (логов действий пользователей) средствами СУБД;
• введение шифрования данных; вынос средств аутентификации за пределы СУБД в операционные системы и промежуточное ПО; отказ от полностью доверенного администратора данных.

Введение средств защиты как реакции на угрозы не обеспечивает защиту от новых способов атак и формирует разрозненное представление о самой проблеме обеспечения безопасности.

С учетом таких эволюционных особенностей появилось и существует большое количество разнородных средств обеспечения безопасности, что в итоге привело к отсутствию понимание комплексной безопасности данных. Отсутствует общий подход к безопасности хранилищ данных. Усложняется и прогнозирование будущих атак, а также разработка защитных механизмов. Более того, для многих систем сохраняется актуальность уже давно известных атак, усложняется подготовка специалистов по безопасности.

Современные проблемы обеспечения безопасности БД

Список основных уязвимостей СУБД не претерпел существенных изменений за последние годы. Проанализировав средства обеспечения безопасности СУБД, архитектуру БД, известные уязвимости и инциденты безопасности, можно выделить следующие причины возникновения такой ситуации:

• проблемами безопасности серьезно занимаются только крупные производители;
• программисты баз данных, прикладные программисты и администраторы не уделяют должного внимания вопросам безопасности;
• разные масштабы и виды хранимых данных требуют разных подходов к безопасности;
• различные СУБД используют разные языковые конструкции для доступа к данным, организованным на основе одной и той же модели;
• появляются новые виды и модели хранения данных.

Многие уязвимости сохраняют актуальность за счет невнимания или незнания администраторами систем баз данных вопросов безопасности. Например, простые SQL-инъек­ции широко эксплуатируются сегодня в отношении различных web-приложений, в которых не уделяется достаточного внимания входным данным запросов.

Применение различных средств обеспечения информационной безо­пасности является для организации компромиссом в финансовом плане: внедрение более защищенных продуктов и подбор более квалифицированного персонала требуют больших затрат. Компоненты безопасности зачастую могут негативно влиять на производительность СУБД.

Эти проблемы усугубляются с появлением и широким распространением нереляционных СУБД, оперирующих другой моделью данных, однако построенных по тем же принципам, что и реляционные. Многообразие современных NoSQL-решений приводит к разнообразию применяемых моделей данных и размывает границу понятия БД.

Следствием этих проблем и отсутствия единых методик является нынешняя ситуация с безопасностью . В большинстве NoSQL-систем отсутствуют не только общепринятые механизмы безопасности вроде шифрования, поддержки целостности и аудита данных, но даже развитые средства аутентификации пользователей.

Особенности защиты БД

Хранилища данных включает в себя два компонента: хранимые данные (собственно БД) и программы управления (СУБД).

Обеспечение безопасности хранимой информации, в частности, невозможно без обеспечения безопасного управления данными. Исходя из этого, все уязвимости и вопросы безопасности СУБД можно разделить на две категории: зависящие от данных и не зависящие от данных.

Уязвимости, независящие от данных, являются характерными и для всех прочих видов ПО. Их причиной, например, может стать несвоевременное обновление ПО, наличие неиспользуемых функций или недостаточная квалификация администраторов ПО.

Большинство аспектов безопасности СУБД является именно зависящими от данных. В то же время многие уязвимости являются косвенно зависимыми от данных. Например, большинство СУБД поддерживают запросы к данным с использованием некоторого языка запросов, содержащего наборы доступных пользователю функций (которые, в свою очередь, тоже можно считать операторами запросного языка) или произвольные функции на языке программирования.

Архитектура применяемых языков, по крайней мере, то, что касается специализированных языков и наборов функций, напрямую связана с моделью данных, применяемой для хранения информации. Таким образом, модель определяет особенности языка, и наличие в нем тех или иных уязвимостей. Причем такие уязвимости, например, как инъекция, выполняются по-разному (sql-инъекция, java-инъек­ция) в зависимости от синтаксиса языка.

Требования к безопасности БД

На основании разделения уязвимостей можно выделить зависящие и независящие от данных меры обеспечения безопасности хранилищ информации.

Не зависящими от данных мож­но назвать следующие требования к безопасной системе БД:

• Функционирование в доверенной среде.

Под доверенной средой следует понимать инфраструктуру предприятия и ее защитные механизмы, обусловленные политиками безопасности. Таким образом, речь идет о функционировании СУБД в соответствии с правилами безопасности, применяемыми и ко всем прочим системам предприятия.

• Организация физической безопасности файлов данных.

Требования к физической безопасности файлов данных СУБД в целом не отличаются от требований, применяемых к любым другим файлам пользователей и приложений.

• Организация безопасной и актуальной настройки СУБД.

Данное требование включает в себя общие задачи обеспечения безопасности, такие как своевременная установка обновлений, отключение неиспользуемых функций или применение эффективной политики паролей.

Следующие требования можно назвать зависящими от данных :

• Безопасность пользовательского ПО.

Сюда можно отнести задачи построения безопасных интерфейсов и механизмов доступа к данным.

• Безопасная организация и работа с данными.

Вопрос организации данных и управления ими является ключевым в системах хранения информации. В эту область входят задачи организации данных с контролем целостности и другие, специфичные для СУБД проблемы безо­пасности. Фактически эта задача включает в себя основной объем зависящих от данных уязвимостей и защиты от них.

Основные аспекты создания защищенных БД

Для решения обозначенных проблем обеспечения информационной безопасности СУБД необходимо перейти от метода закрытия уязвимостей к комплексному подходу обеспечения безопасности хранилищ информации. Основными этапами этого перехода, должны стать следующие положения.

• Разработка комплексных методик обеспечения безопасности хранилищ данных на предприятии.

Создание комплексных методик позволит применять их при разработке и внедрении хранилищ данных и пользовательского ПО. Следование комплексной методике позволит избежать многих ошибок управления СУБД и защититься от наиболее распространенных на сегодняшний день уязвимостей.

• Оценка и классификация угроз и уязвимостей СУБД.

Классификация угроз и уязвимостей СУБД позволит упорядочить их для последующего анализа и защиты, даст возможность специалистам по безопасности установить зависимость между уязвимостями и причинами их возникновения. В результате при введении конкретного механизма в СУБД, у администраторов и разработчиков появится возможность установить и спрогнозировать связанные с ним угрозы и заранее подготовить соответствующие средства обеспечения безопасности.

• Разработка стандартных механизмов обеспечения безопасности.

Стандартизация подходов и языков работы с данными позволит создать средства обеспечения безопасности, применимые к разным СУБД. В данный момент они могут быть лишь методическими или теоретическими, так как, к сожалению, появление готовых комплексных программных средств защиты во многом зависит от производителей и разработчиков СУБД и их желания создавать и следовать стандартам.

Об авторе

Максим Советкин окончил механико-математический факультет Белорусского государственного университета, работает в Itransition уже более семи лет. Сегодня он - ведущий системный инженер, отвечает за проектирование, развитие и поддержку корпоративной ИТ-инфраструктуры.

В настоящее время БД являются ключевыми компонентами любого web-приложения, давая web-сайтам возможность предоставлять разнообразное динамическое содержимое. Поскольку в таких БД может храниться очень секретная или высокоточная информация, вы должны предусмотреть их основательную защиту.

Для получения или сохранения любой информации вам необходимо установить соединение с БД, отправить верный запрос, получить результат и закрыть соединение.
В настоящее время чаще всего используется язык запросов Structured Query Language (SQL). См., как взломщик может .

PHP сам по себе не может защитить вашу БД. Последующие разделы являются введением в основы доступа и манипулирования БД в PHP-скриптах.

Запомните простое правило: максимальная защита. Необходимо защищать БД как можно сильнее, что уменьшит вероятность успеха взлома и получения, нарушения или уничтожения ценной информации.

Дизайн БД

Первый шаг - это всегда создание БД, если только вы не хотите использовать готовую БД стороннего производителя. Когда БД создаётся, она назначается пользователю, который выполняет оператор создания. Обычно только владелец/owner (или superuser) может выполнять действия с объектами в БД, а чтобы и другие пользователи могли пользоваться этой БД, необходимо дать привилегии доступа.

Приложения никогда не должны соединяться с БД как её owner или superuser, поскольку эти бюджеты могут выполнять любой запрос, модифицировать схему (например, стереть таблицы) или удалять всё содержимое полностью.

Вы можете создать различных пользователей БД для каждого аспекта вашего приложения с ограничениями на использование объектов БД. Нужно давать только самые необходимые привилегии и необходимо исключать возможность работы с БД одного пользователя в разных вариантах использования. Это значит, что, если взломщик получает доступ к вашей БД с использованием одних привилегий, он сможет делать все изменения, какие только можно сделать ваше приложение.

Мы советуем не реализовывать всю бизнес-логику в web-приложении (т.е. в ваших скриптах), а использовать для этого схему БД с триггерами, просмотрами или правилами. Если система разрастается, понадобятся новые порты для БД, и вы должны будете заново реализовывать всю логику для каждого отдельного клиента БД. Вместо этого, можно использовать тригеры для прозрачной и автоматической обработки полей, что часто необходимо при отладке ваших приложений или при трассировке отката транзакций.

Соединение с БД

Вы можете установить соединение через SSL с целью шифровки соединения клиент/сервер для повышения защиты или использовать ssh для шифровки сетевого соединения между клиентами и сервером БД. Если вы реализуете что-нибудь из этого, то мониторинг вашего трафика и получение информации значительно усложнится.

Модель шифровки при хранении/Encrypted Storage

SSL/SSH защищает передачу данных с клиента на сервер, SSL/SSH не защищает постоянные данные, хранимые в БД. SSL это протокол on-the-wire.

Если взломщик получил прямой доступ к вашей БД (в обход web-сервера), он получит доступ к закрытым данным и может использовать их или повредить, если информация не защищена на уровне самой БД. Шифровка данных - хороший способ предотвратить это, но мало какие БД предлагают этот тип шифровки данных.

Простейший способ решения этой проблемы - создать сначала ваш собственный пакет шифрования данных, а затем использовать его PHP-скриптах. PHP может в этом случае помочь вам различными расширениями, такими как Mcrypt и Mhash , покрывающими большое количество алгоритмов шифрования данных. Скрипт сначала шифрует сохраняемые данные, а затем дешифрует их при запросе. См. в описании следующих примеров о том, как работает шифрование.

Инъекция SQL

Многие web-разработчики не в курсе того, как запросы SQL могут быть подделаны, и считают, что SQL-запрос это надёжная команда.
SQL-запросы могут обойти управление доступом, стандартную аутентификацию и проверку авторизации, а некоторые SQL-запросы могут даже дать доступ к командам ОС хоста.

Direct SQL Command Injection это такая техника, когда взломщик создаёт или изменяет текущие команды SQL для получения доступа к скрытым данным, их переопределения или даже для выполнения опасных команд системного уровня на хосте БД. Это выполняется с помощью приложения, принимающего пользовательский ввод, и сочетания его со static-параметрами для построения SQL-запроса. Следующие примеры (к сожалению...) основаны на реальных фактах.

Благодаря отсутствию проверки ввода и соединения с БД или поведению superuser"а или того, кто может создавать пользователей, взломщик может создать superuser"а в вашей БД.

Обычно пользователи щёлкают ссылки "next", "prev", где $offset кодируется в URL. Скрипт ожидает, что входящее $offset это 10-ричное число. Однако кто-нибудь может попытаться вломиться, присоединив urlencode() "ированную форму следующей информации к URL:

// в PostgreSQL 0; insert into pg_shadow(usename,usesysid,usesuper,usecatupd,passwd) select "crack", usesysid, "t","t","crack" from pg_shadow where usename="postgres"; -- // в MySQL 0; UPDATE user SET Password=PASSWORD("crack") WHERE user="root"; FLUSH PRIVILEGES;

Если это произойдёт, то скрипт даст доступ superuser"а к нему. Заметьте, что 0; предоставлен для того, чтобы задать правильное смещение/offset для запроса-оригинала и прервать его.

Примечание: обычной техникой является форсирование игнорирования SQL-разборщиком остальной части запроса, написанного разработчиком, с помощью -- (знака комментария в SQL).

Возможно получение паролей путём обмана ваших страниц с результатами поиска. Взломщику нужно лишь проверить, имеется ли отправленная переменная, используемая в SQL-операторе, которая не обрабатывается надлежащим образом. Эти фильтры могут быть установлены обычно в предыдущей форме для специализирования вариантов WHERE, ORDER BY, LIMIT и OFFSET в операторах SELECT . Если ваша БД поддерживает конструкцию UNION , взломщик может попытаться присоединить к оригинальному запросу целый запрос на список паролей из произвольной таблицы. Использование шифрованных полей password настоятельно рекомендуется.

Статическая часть запроса может комбинироваться с другим оператором SELECT , который выявит все пароли:

" union select "1", concat(uname||"-"||passwd) as name, "1971-01-01", "0" from usertable; --

Если этот запрос (играя с " и --) присоединить к одной из переменных, используемых в $query , запрос чудовищно изменится.

SQL UPDATEs также являются субъектами атаки на ваши БД. Есть угроза их расчленения и присоединения к ним совершенно нового запроса. Взломщик может поработать с SET . В этом случае нужно обладать некоторой схемой информации для успешного манипулирования запросом. Это можно сделать, проверив имена переменных формы, или просто выполнив грубое форсирование. Есть не так уж много соглашений по именованию полей для хранения паролей и имён пользователей.

Но пользователь-злоумышленник отправляет значение " or uid like"%admin%"; -- в $uid для изменения пароля admin"а или просто устанавливает в $pwd значение "hehehe", admin="yes", trusted=100 " (с ведомым пробелом) для получения дополнительных привилегий. Затем запрос скручивается:

Если взломщик отправляет значение a%" exec master..xp_cmdshell "net user test testpass /ADD" -- в $prod , то $query будет:

$query = "SELECT * FROM products WHERE id LIKE "%a%" exec master..xp_cmdshell "net user test testpass /ADD"--"; $result = mssql_query($query);

MSSQL Server выполняет операторы SQL в пакетном режиме, включая и команды добавления нового пользователя в локальную БД бюджетов. Если такое приложение запущено как sa и служба MSSQLSERVER запущена с достаточными привилегиями, хакер сможет получить бюджет для доступа к данной машине.

Примечание: некоторые из вышеприведённых примеров касаются определённых серверов БД. Это не означает, что аналогичные действия невозможны в отношении других продуктов. Работа вашего сервера БД может быть нарушена каким-нибудь другим способом.

Как этого избежать

Вы можете утешать себя тем, что хакер, в большинстве примеров, обязан владеть некоторой информацией о схеме БД. Вы правы, но вы никогда не знаете, когда и как будет предпринята попытка взлома, и если это произойдёт, ваша БД может оказаться доступной для просмотра. Если вы используете свободный ресурс или публично доступный пакет работы с БД, который может относиться к системе менеджмента содержимого или форуму, взломщики легко создадут копию участка вашего кода. Риск для системы безопасности может быть также и в случае плохо сформированного кода.

Этим атакам в основном подвергается код, написанный без учёта требований безопасности. Никогда не доверяйте вводу любого рода, особенно тому, который поступает со стороны клиента, даже если он приходит от select-списка, скрытого/hidden поля или куки/cookie. Первый пример показывает, что такой небезупречный запрос может привести к тяжким последствиям.

Помимо всего прочего, вы можете извлечь пользу из запросов логинга в вашем скрипте или в самой БД, если она это поддерживает. Очевидно, что логинг не может предотвратить попытку нанесения вреда, но может помочь для трассировки "обманутого" приложения.
log полезен не сам по себе, а содержащейся в нём информацией. Чем больше деталей, тем обычно лучше.

Первая часть статьи посвящена новшествам в управлении доступом к данным и сервисам. Продолжение статьи посвящено минимизации привилегий для исполняемого кода, шифрованию трафика и данных в SQL Server 2005, а также некоторым другим аспектам безопасности этой СУБД. В третьей части статьи представлены некоторые рекомендации для администраторов сетей и разработчиков приложений, а также рассмотрены средства обеспечения безопасности разных редакций SQL Server в сравнении с некоторыми другими СУБД. Цель данной статьи - обратить внимание администраторов баз данных и специалистов по информационной безопасности на данную проблему и показать один из вариантов реализации атаки на СУБД MS SQL, в результате которой потенциальный нарушитель получит доступ не только к хранимой в базе данных информации, но и полный контроль над сервером СУБД. Обеспечение безопасности корпоративных баз данных - сегодня одна из самых актуальных тем. И это понятно. Однако парадокс заключается в том, что уделяя огромное внимание защите баз данных снаружи, многие забывают защищать их изнутри. После трагедии 11 сентября американское правительство начало реализацию широкого комплекса мер по предотвращению террористических атак. Одна из таких мер заключается в поддержке разработки и внедрении ИТ с целью выявления и задержания подозрительных лиц, а также в снижении риска угроз безопасности и предотвращении ситуаций, допускающих проведения такого рода атак. Один из технологических элементов, необходимых, в частности, для предотвращения проявлений терроризма, - технология баз данных. Обычно такая задача возлагается на администраторов БД,у которых нет для этого ни времени ни необходимой подготовки. Из чего складывается рабочий день администратора баз данных? Конечно, всё зависит от того, какой ответ вы хотите получить - краткий или развернутый. Пространный ответ растянется на мили: инсталляция, переход на новую версию, планирование производительности, настройка, обеспечение работоспособности приложений и восстановления данных по резервным копиям. Это только первые пункты списка, он не включает срочные меры, которые приходится принимать ежедневно. В современных условиях любая деятельность сопряжена с оперированием большими объемами информации, которое производится широким кругом лиц. Защита данных от несанкционированного доступа является одной из приоритетных задач при проектировании любой информационной системы. Следствием возросшего в последнее время значения информации стали высокие требования к конфиденциальности данных. Системы управления базами данных, в особенности реляционные СУБД, стали доминирующим инструментом в этой области. Обеспечение информационной безопасности СУБД приобретает решающее значение при выборе конкретного средства обеспечения необходимого уровня безопасности организации в целом. ЕСЛИ ПРЕДПРИЯТИЕ ДОРОЖИТ СВОЕЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТЬЮ, И КАЖДЫЙ РАБОТНИК МОЖЕТ ЛЕГКО ПОЛУЧИТЬ НЕОБХОДИМУЮ (И НЕ БОЛЕЕ ТОГО) ИНФОРМАЦИЮ, ТО КОМПАНИЯ МОЖЕТ НАДЕТЬСЯ НА РОСТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ. НО ЕСЛИ ДАННЫЕ НЕ УПОРЯДОЧЕНЫ, ТО, НЕСМОТРЯ НА ЭНТУЗИАЗМ СОТРУДНИКОВ, В БОЛЬШИНСТВЕ СЛУЧАЕВ ПРЕДПРИЯТИЕ ОЖИДАЕТ КРАХ. Практически ни одна современная компания не может обойтись без использования баз данных. В самом простом случае для хранения небольших объемов данных в качестве системы управления базами данных (СУБД) может использоваться система Microsoft Access.

При проектировании информационных систем различного назначения для хранения больших и сверхбольших объемов информации проектировщики обычно делают выбор в пользу реляционной СУБД. Такова сложившаяся практика. На последующих стадиях проектирования и разработки обеспечение безопасности базы данных (ядра всей системы) обычно сводится к выделению классов пользователей, их информационных потребностей и привилегий (эти и еще несколько этапов входят в формирование политики безопасности), проектированию системы разграничения доступа.

Далее для назначения/отмены привилегий используется язык SQL, включающий операторы GRANT, REVOKE и т. п. Большинство современных реляционных СУБД поддерживает дискреционную (DAC) и мандатную (MAC) модели разграничения доступа, а также дополнительные средства обеспечения безопасности.

На всех стадиях жизненного цикла информационной системы, построенной на основе реляционной СУБД, возможны реализации большого числа угроз различных классов. Эти возможности следуют как из свойств самой реляционной модели данных, так и из особенностей реализации СУБД различными производителями и используемой модели разграничения доступа. Защита информации в реляционных базах данных имеет специфику, заключающуюся в том, что семантика обрабатываемых данных дает большие возможности по реализации различных угроз применительно к базе данных, чем. скажем, к файловой системе.

Под угрозой обычно понимают потенциально возможное событие, действие (воздействие), процесс или явление, которое может привести к нанесению ущерба чьим-либо интересам.

Угрозой информационной безопасности автоматизированной информационной системе (АИС) назовем возможность воздействия на информацию, обрабатываемую в системе, приводящего к искажению, уничтожению, копированию, блокированию доступа

к информации, а также возможность воздействия на компоненты информационной системы, приводящего к утрате, уничтожению или сбою функционирования носителя информации или средства управления программно-аппаратным комплексом системы.

Угроза нарушения конфиденциальности данных включает в себя любое умышленное или случайное раскрытие информации, хранящейся в вычислительной системе или передаваемой из одной системы в другую. К нарушению конфиденциальности ведет как умышленное действие, направленное на реализацию несанкционированного доступа к данным, так и случайная ошибка программного или неквалифицированного действия оператора, приведшая к передаче по открытым каналам связи незащищенной конфиденциальной информации.

Угроза нарушения целостности включает в себя любое умышленное или случайное изменение информации, обрабатываемой в информационной системе или вводимой из первичного источника данных. К нарушению целостности данных может привести как преднамеренное деструктивное действие некоторого лица, изменяющего данные для достижения собственных целей, так и случайная ошибка программного или аппаратного обеспечения, приведшая к безвозвратному разрушению данных.

Первый шаг в анализе угроз - их идентификация. Рассматриваемые виды угроз следует выбирать исходя из соображений здравого смысла (исключив, например, землетрясения, однако не забывая о возможности захвата организации террористами), но в пределах выбранных видов провести максимально подробный анализ.

Отметим, что необходимо не только провести работу по выявлению и анализу самих угроз, но и изучить и описать источ­ники возникновения выявленных угроз. Такой подход поможет в выборе комплекса средств защиты. Например, нелегальный вход в систему может стать следствием воспроизведения начального диалога, подбора пароля или подключения к сети неавторизо­ванного оборудования. Очевидно, для противодействия каждому из перечисленных способов нелегального входа нужны свои механизмы безопасности.

2.1. Источники угроз информации баз данных

Разработка системы информационной безопасности должна базироваться на определенном перечне потенциальных угроз безопасности и установлении возможных источников их возникновения. Проектирование конкретной системы безопасности для любого объекта, в том числе и для систем баз данных, предполагает выявление и научную классификацию перечня источников угроз безопасности.

Сформулируем перечень внешних и внутренних угроз информационной безопасности баз данных.

Внешними дестабилизирующими факторами, создающими угрозы безопасности функционированию систем баз данных и СУБД, являются:

Умышленные, деструктивные действия лиц с целью искажения, уничтожения или хищения программ, данных и документов системы, причиной которых являются нарушения информационной безопасности защищаемого объекта;

Искажения в каналах передачи информации, поступающей от внешних источников, циркулирующих в системе и передаваемой потребителям, а также недопустимые значения и изменения характеристик потоков информации из внешней среды и внутри системы;

Сбои и отказы в аппаратуре вычислительных средств;

Вирусы и иные деструктивные программные элементы, распространяемые с использованием систем телекоммуникаций, обеспечивающих связь с внешней средой или внутренние коммуникации распределенной системы баз данных;

Изменения состава и конфигурации комплекса взаимодействующей аппаратуры системы за пределы, проверенные при тестировании или сертификации системы.

Внутренними источниками угроз безопасности баз данных и СУБД являются:

Системные ошибки при постановке целей и задач проектирования автоматизированных информационных систем и их компонент, допущенные при формулировке требований к функциям и характеристикам средств обеспечения безопасности системы;

Ошибки при определении условий и параметров функционирования внешней среды, в которой предстоит использовать информационную систему и, в частности, программно-аппаратные средства защиты данных;

Ошибки проектирования при разработке и реализации алгоритмов обеспечения безопасности аппаратуры, программных средств и баз данных;

Ошибки и несанкционированные действия пользователей, административного и обслуживающего персонала в процессе эксплуатации системы;

Недостаточная эффективность используемых методов и средств обеспечения информационной безопасности в штатных или особых условиях эксплуатации системы.

Полное устранение всех потенциальных угроз информационной безопасности баз данных принципиально невозможно. Реальная задача состоит в снижении вероятности реализации потенциальных угроз до приемлемого для конкретной системы уровня. Приемлемость соответствующего уровня угроз может определяться областью применения, выделенным бюджетом или положениями действующего законодательства. Как правило, не удается построить дерево угроз со строгой иерархией. Поэтому совокупный риск является достаточно сложной функцией уязвимости компонентов системы. Различные негативные воздействия также достаточно сложным образом влияют на основные характеристики качества и безопасности систем баз данных.

Основным руководящим принципом создания систем защиты является принцип равнопрочности. Следует распределять доступные ресурсы, обеспечивающие информационную безопасность системы, таким образом, чтобы минимизировать некоторый обобщенный показатель риска при любых негативных внешних и внутренних воздействиях на систему. Наличие в системе угроз, для защиты от которых в системе не предусмотрено каких-либо мер противодействия, приводит к тому, что все усилия, затраченные на возведение эффективных барьеров для иных способов деструктивного воздействия на систему, к ожидаемому результату не приведут. Отсюда следует важный практический вывод: учет угроз должен быть всесторонний и для каждой из возможных угроз должен быть реализован соответствующий угрозе метод защиты.

2.2. Классификация угроз информационной безопасности баз данных

Для того чтобы обеспечить определенный уровень безопасности информационных систем, необходимо понять природу возникающих угроз, основные методы, обеспечивающие снижение уровня уязвимости системы или технологии, и стоимость соответствующих решений, соотнесенную с уровнем безопасности, который обеспечивается решением.

Недостаточный уровень осознания лицами, принимающими решения, природы угроз и назначения и характеристик методов обеспечения безопасности приводит к широкому распространению различных заблуждений.

Реализация всестороннего анализа угроз информационной безопасности любого объекта, в том числе и систем баз данных, требует проведения классификации. Научная классификация опирается на анализ предшествующего опыта, объединяет близкие по содержанию случаи в выделенные разделы классификатора. Независимо от принятого подхода к определению безопасности классификация угроз и их источников представляет самостоятельный интерес. Наличие различных классификаций позволяет исследователю не пропустить существенную для конкретной системы угрозу из богатого списка угроз информационной безопасности баз данных.

Проблема обеспечения информационной безопасности баз данных является многогранной. Сами базы данных - это модель реального мира, который бесконечно многообразен. Проектирование и сопровождение систем баз данных требуют современных программно-аппаратных средств обработки данных и достаточно сложных схем и структур организационного управления. Поэтому можно выбрать много оснований для классификации угроз информационной безопасности баз данных. Учитывая высокий темп изменений в компьютерной и телекоммуникационной индустрии, следует ясно понимать, что вряд ли представленная классификация является исчерпывающей.

Анализ современной научной литературы позволил выделить следующие варианты классификации возможных угроз нарушения информационной безопасности баз данных.

Классификация по цели реализации угрозы:

1. Нарушение конфиденциальности информации, т. е. использование информации, хранящейся в системе, лицами или процессами, которые не были определены владельцами информации.

2. Нарушение целостности информации, т. е. модификация или уничтожение информации для ее обесценивания путем утраты соответствия с состоянием моделируемых сущностей реального мира.

3 Полное или частичное нарушение работоспособности системы за счет вывода из строя или некорректного изменения режимов работы компонентов системы, включая их модификацию или подмену.

Классификация по природе возникновения угрозы:

1. Естественные угрозы - угрозы, вызванные воздействием на систему баз данных и ее компоненты объективных физических процессов или стихийно развивающихся природных явлений.

2. Искусственные угрозы - угрозы информационной безопасности систем баз данных, связанных с деятельностью человека.

Классификация по локализации источника угрозы представляется следующим образом:

1. Угрозы, непосредственным источником которых является человек:

Разглашение, передача или утрата атрибутов разграничения доступа (паролей, ключей шифрования, электронных замков и т. п.) легальными пользователями системы;

Подкуп или шантаж обслуживающего персонала или пользователей, имеющих необходимые полномочия, с целью получения их параметров для процедур аутентификации;

Копирование конфиденциальных данных легальным пользователем системы с целью неправомерного использования (продажа, шантаж и т. п.);

Взлом системы защиты с целью выполнения деструктивных действий лицом, не являющимся законным пользователем системы;

Внедрение агентов фирм-конкурентов или преступных организаций в обслуживающий персонал атакуемой информационной системы (в том числе в административную группу, в группу обеспечения информационной безопасности).

2. Угрозы, непосредственным источником которых являются штатные программно-аппаратные средства информационной системы:

Неквалифицированное использование или ошибочный ввод параметров программ, способных привести к полной или частичной потере работоспособности системы (аварийное завершение системных процессов, нецелевое расходование вычислительных ресурсов и т. п.);

Неквалифицированное использование или ошибочный ввод параметров программ, способных привести к необратимым изменениям в системе (инициализация баз данных, форматирование или реструктуризацию носителей информации, удаление данных и т. п.);

Отказы и сбои в работе операционной системы, СУБД и прикладных программ.

3. Угрозы, непосредственным источником которых являются несанкционированно используемые программно-аппаратные средства:

Нелегальное внедрение и использование программ, не являющихся необходимыми для выполнения нарушителем своих служебных обязанностей;

Нелегальное внедрение (из-за халатности легального пользователя) и использование троянских программ, предназначенных для исследования параметров автоматизированной информационной системы, сбора данных, зомбирования компьютера с последующим нецелевым расходованием ресурсов и т. п.;

Заражение компьютера вирусами с деструктивными функциями;

Работа генераторов шума и подобных источников электромагнитного излучения.

4. Угрозы, непосредственным источником которых является среда обитания:

Внезапное и длительное отключение систем электропитания;

Техногенные и природные катастрофы;

Всплески природных электромагнитных излучений.

Классификация по расположению источника угроз.

1. Угрозы, источник которых расположен вне контролируемой зоны места расположения автоматизированной информационной системы:

Нарушение нормальной работы или разрушение систем жизнеобеспечения зданий, в которых расположены технические средства и обслуживающий персонал системы;

Блокирование физического доступа на объект размещения автоматизированной системы обслуживающего персонала или пользователей;

Нарушение нормальной работы или разрушение внешних каналов связи (проводные линии, радиоканалы, оптоволокно).

2. Угрозы, источник которых расположен в пределах контролируемой зоны расположения автоматизированной информационной системы, исключая места расположения клиентских терминалов и серверных помещений:

Нарушение нормальной работы или разрушение систем электропитания и водоснабжения помещений, в которых расположены технические средства, обеспечивающие работу автоматизированной системы;

Физическое разрушение линий связи или аппаратуры, обеспечивающей работу информационной системы;

Считывание конфиденциальной информации из аппаратных средств телекоммуникационной или вычислительной техники с использованием перехвата электромагнитных излучений;

Выведения из рабочего состояния обслуживающего персонала (организация саботажа, применение отравляющих веществ, психотропных средств и т. п.).

3. Угрозы, источник которых имеет доступ к терминальным ус тройствам автоматизированной информационной системы:

Получение параметров входа в систему и аутентифицирующей информации с использованием видеонаблюдения, клавиатурных закладок и технологий подбора паролей;

Получение параметров входа в систему и аутентифицирующей информации с использованием мошеннических приемов, насилия или угрозы насилия;

Получение возможности несанкционированного входа в систему в период, когда легальный пользователь покинул рабочее место, не завершив сеанс взаимодействия с системой;

Получение конфиденциальной информации из распечаток результатов выполнения запросов и иных выводимых системой данных.

4. Угрозы, источник которых имеет доступ к помещениям, где расположены серверы автоматизированной информационной системы:

Физическое разрушение элементов серверов и коммутационной аппаратуры;

Выключение электропитания серверов и коммутационной аппаратуры;

Остановка серверных и иных критически важных для функционирования автоматизированной системы процессов;

Уничтожение или модификация критически важных для функционирования автоматизированной системы файлов операционной системы;

Нарушение штатной работы базовой операционной системы, например, за счет запуска процессов, активно расходующих ресурсы системы, критически важных для функционирования операционной системы файлов и т. п.;

Классификация по способу воздействия на методы и средства хранения данных информационной системы.

1. Угрозы нарушения информационной безопасности данных, хранимых на внешних запоминающих устройствах:

Нарушение конфиденциальности, уничтожение или модификация данных, сохраненных средствами создания резервных копий на магнитных носителях, путем незаконного восстановления баз данных с последующей заменой реальной копии или без таковой;

Нарушение конфиденциальности, уничтожение или модификация данных, созданных штатными средствами ведения журнала изменений баз данных;

Дискредитация криптографических систем защиты информации путем создания копии носителей ключевой информации;

Создание несанкционированных копий файлов операционной системы, содержащих информацию баз данных для проведения последующего анализа с целью доступа к конфиденциальной информации.

2. Угрозы нарушения информационной безопасности данных, хранимых в оперативной памяти серверов и клиентских компьютеров:

Изменение информации в оперативной памяти, используемой СУБД для кэширования данных, организации хранения промежуточных результатов выполнения запросов, констант и переменных процессов обработки данных;

Изменение информации в оперативной памяти, используемой операционной системой для кэширования данных, организации многопользовательского режима работы, констант и переменных процессов обработки данных;

Изменение информации в оперативной памяти, используемой прикладными программами в процессе организации и выполнения сессии взаимодействия с сервером баз данных и прослушивающим процессом.

3. Угрозы нарушения информационной безопасности данных, отображаемой на терминале пользователя или принтере:

Организация имитации процесса установления взаимодействия с сервером (ложной сессии) с целью получения идентификаторов и аутентифицирующей информации пользователей;

Изменение элементов данных, выводимых на терминал пользователя за счет перехвата потока вывода;

Изменение элементов данных, выводимых на принтер за счет перехвата потока вывода.

Классификация по характеру воздействия на информационную систему (целесообразно выделить два варианта):

Активное воздействие, т. е. выполнение пользователем системы баз данных каких-либо действий, выходящих за рамки его обязанностей, предусматривающих взаимодействие с системой, или действия внешнего по отношению к ИС пользователя или процесса, нацеленные на достижение одной или нескольких перечисленных выше целей;

Пассивное воздействие, т. е. наблюдение пользователем значений каких-либо параметров СУБД или системы баз данных, а также различных побочных эффектов и косвенных признаков с целью получения конфиденциальной информации на основе анализа собранных данных.

Проблема обеспечения безопасности баз данных является комплексной. Поэтому в качестве математической модели первого приближения уровень обеспечения информационной безопасности некоторой информационной системы может рассматриваться как многомерный вектор, включающий характеристики нескольких независимых измерений:

Физического;

Технологического;

Логического (процедурного);

Человеческого.

Характеристика физического измерения показывает, насколько эффективно обеспечена физическая защита элементов, образующих техническую основу информационной среды электронного бизнеса. Компьютеры, маршрутизаторы, линии связи должны быть физи­чески недоступны для потенциальных носителей деструктивных воздействий. Экраны мониторов, электромагнитные излучения аппаратуры не должны быть источником конфиденциальной информации.

Характеристика технологического измерения показывает, насколько эффективно обеспечена программно-аппаратная реализация процедур, обеспечивающих требуемый уровень безопасности: аутентификация пользователей, разграничение доступа, обес­печение целостности информационной инфраструктуры и т. п. Н значительной степени средствам и методам, характерным для данного измерения безопасности баз данных, посвящен материал данного учебного пособия.

Характеристика логического (процедурного) измерения по­казывает, насколько адекватны логические основы заложенных в систему механизмов безопасности. Если неправильно определены блоки критически важной информации, то она становится уязвимой не из-за недостатков программно-аппаратного комплекса, а из-за ошибок проектирования системы.

Характеристика человеческого измерения показывает, насколько адекватно поведение людей, отвечающих за безопасность системы. Методики измерения этой характеристики должны быть выбраны из арсенала гуманитарных наук. В любой автоматизированной информационной системе есть люди, обладающие критически важной информацией и отвечающие за безопасность системы. Различные мотивы (алчность, неудовлетворенность чем-либо, тщеславие и т. п.) могут привести к добровольной передаче этой информации злоумышленнику либо к непринятию необходимых мер для эффективного противодействия деструктивному воздействию на систему.

Представленные четыре измерения в некотором смысле ортогональны друг другу. Меры, улучшающие характеристики некоторого измерения, не всегда приводят к повышению безопасности системы в целом. Характеристики различных измерений должны быть сбалансированы.

2.3. Угрозы, специфичные для систем управления базами данных

Существует несколько оснований для классификации угроз, специфичных для систем управления базами данных. Будем использовать упрощенную классификацию угроз по следующим основаниям: угрозы конфиденциальности информации, угрозы целостности информации и угрозы доступности.

Угрозы конфиденциальности информации.

К угрозам такого типа можно отнести:

1. Инъекция SQL. Во многих приложениях используется динамический SQL- формирование SQL-предложений кодом программы путем конкатенации строк и значений параметров. Зная структуру базы данных, злоумышленник может либо выполнить хранимую программу в запросе, либо закомментировать «легальные» фрагменты SQL-кода, внедрив, например, конструкцию UNION, запрос которой возвращает конфиденциальные данные. II последнее время даже появились специальные программы, автоматизирующие процесс реализации подобных угроз.

2. Логический вывод на основе функциональных зависимостей.

3. Логический вывод на основе ограничений целостности.

Для кортежей отношений в реляционной модели данных (РМД) можно задать ограничения целостности - логические условия, которым должны удовлетворять атрибуты кортежей.

4. Использование оператора UPDATE для получения конфиденциальной информации. В некоторых стандартах SQL пользователь, не обладая привилегией на выполнение оператора SELECT, мог выполнить оператор UPDATE со сколь угодно сложным логическим условием. Так как после выполнения оператора UPDATE сообщается, сколько строк он обработал, фактически пользователь мог узнать, существуют ли данные, удовлетворяющие этому условию.

Рассмотрим угрозы целостности информации, специфические для систем управления базами данных. Модификация данных в реляционных СУБД возможна с помощью SQL-операторов UPDATE, INSERT и DELETE. Потенциальная опасность возникает из-за того, что пользователь, обладающий соответствующими привилегиями, может модифицировать все записи в таблице. Ограничить множество записей, доступных для модификации, можно с помощью создания представлений с оператором CHECK, но этот (равно как и любой другой) требует предварительного осмысливания существа задачи и соответствующего проектирования схемы.

Специфичными для систем управления базами данных угрозами доступности являются:

1. Использование свойств первичных и внешних ключей. В первую очередь сюда относится свойство уникальности пер­вичных ключей и наличие ссылочной целостности. В том случае, если используются натуральные, а не генерируемые системой значения первичных ключей, можно создать такую ситуацию, когда в таблицу невозможно будет вставить новые записи, так как там уже будут записи с такими же значениями первичных ключей. Если в базе данных поддерживается ссылочная целостность, можно организовать невозможность удаления родительских записей, умышленно создав подчиненные записи. Важной особенностью реализации ссылочной целостности является вопрос об индекси­ровании внешнего ключа.

2. Блокировка записей при изменении. Заблокировав записи или всю таблицу, злоумышленник может на значительное время сделать ее недоступной для обновления.

3. Загрузка системы бессмысленной работой. Простейший
пример - выполнение запроса, содержащего декартово произведение двух больших отношений. В реляционных СУБД возможны реализации и других класси­ческих угроз, например атаки типа «троянский конь» - запуска пользователями программ, содержащих выполняющий опреде-иснные действия код, внедренный туда злоумышленником.

Практически все современные СУБД имеют встроенный процедурный язык программирования (PL/SQL, Transact SQL и т.п.) Программы на этом языке хранятся внутри базы данных и выполняются исполняющей подсистемой сервера баз данных. наличие и широкое использование производителями прикладного программного обеспечения механизма скрытия исходных текстов хранимых программ затрудняют его обнаружение. Также возможны многочисленные скрытые каналы, обусловленные семантикой данных и необходимостью обеспечения работы в условиях многопользовательского доступа.

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что в современных реализациях реляционных СУБД имеется значительное число уязвимостей, которые могут быть использованы для различных атак на информационные системы, построенные на их базе. Эта проблема отчасти может быть решена использованием специализированных программных средств анализа уязвимостей и защиты от угроз различных типов.

Системы управления базами данных стали основным инструментом, обеспечивающим хранение больших массивов информации. Современные информационные приложения опираются в первую очередь на многопользовательские СУБД. В этой связи пристальное внимание в настоящее время уделяется проблемам обеспечения информационной безопасности, которая определяет степень безопасности организации, учреждения в целом.

Под информационной безопасностью понимают защищенность информации от случайных и преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, чреватых нанесением ущерба владельцам или пользователям информации.

В целях защиты информации в базах данных важнейшими являются следующие аспекты информационной безопасности (европейские критерии):

условия доступа (возможность получить некоторую требуемую информационную услугу);

целостность (непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения);

конфиденциальность (защита от несанкционированного прочтения).

Проблема обеспечения информационной безопасности - комплексная, поэтому ее решение должно рассматриваться на разных уровнях: законодательном, административном, процедурном и программно-техническом. В настоящее время особенно остро в России стоит проблема разработки законодательной базы, обеспечивающей безопасное использование информационных систем.

К основным программно-техническим мерам, применение которых позволит решить некоторые из вышеперечисленных проблем, относятся:

аутентификация пользователя и установление его идентичности;

управление доступом к базам данных;

поддержание целостности данных;

протоколирован ие и ау дит;

защита коммуникаций между клиентом и сервером;

отражение угроз, специфичных для СУБД.

Проверка подлинности пользователя приложений базы данных чаще всего осуществляется либо через соответствующие механизмы операционной системы, либо через определенный SQL-оператор: пользователь идентифицируется своим именем, а средством аутентификации служит пароль. Подобная система создает значительные сложности для повторных проверок и исключает подобные проверки перед каждой транзакацией.

Управление доступом к базам данных базируется на реализации следующего минимального набора действий:

произвольное управление доступом;

обеспечение безопасности повторного использования объектов;

использование меток безопасности;

принудительное управление доступом.

Произвольное управление доступом - метод ограничения доступа к объектам, основанный на учете личности субъекта или групп, в которую субъект входит. Эта технология обеспечивает владельцу объекта (представления, сервера базы данных, процедуры, таблице) передачу по своему усмотрению привилегий другому лицу. Этим лицом в данной ситуации может выступать субъект-пользователь, группа пользователей.

Главное достоинство произвольного управления доступом - гибкость. Однако такие сопутствующие характеристики, как рассредоточенность управления и сложность централизованного контроля, создают немало проблем для обеспечения безопасности данных.

Следует обратить внимание и на обеспечение безопасности повторного использования баз данных субъектами. Это означает лишение прав для входа в информационную систему всех пользователей, покинувших организацию.

Метка безопасности состоит из двух частей: уровня секретности и списка категорий. Первая составляющая зависит от приложения и в стандартном варианте может выглядеть как спектр значений от совершенно секретно до несекретно. Вторая составляющая позволяет описать предметную область, разделяя информацию по отсекам, что способствует лучшей защищенности. Механизм меток безопасности не отменяет, а дополняет произвольное управление доступом: пользователи по-прежнему могут оперировать с таблицами только в рамках своих привилегий, получать только часть данных. Основная проблема при использовании меток безопасности - поддержание их целостности. Это означает, что все объекты и субъекты должны быть помечены, и при любых операциях с данными метки должны оставаться правильными.

Принудительное управление доступом основано на сопоставлении меток безопасности субъекта и объекта. Для чтения информации объекта необходимо доминирование метки субъекта над меткой объекта. При выполнении операции записи информации в объект необходимо доминирование метки безопасности объекта над меткой субъекта. Этот способ управления доступом называется принудительным, т. к. не зависит от воли субъектов. Он нашел применение в СУБД, отличающихся повышенными мерами безопасности.

Обеспечение целостности данных не менее важная задана, чем управление доступом. С точки зрения пользователей СУБД, основными средствами поддержания целостности данных являются ограничения и правила. Ограничения могут содержаться непосредственно в реляционной модели данных, а могут задаваться в процессе создания таблицы. Табличные ограничения могут относиться к группе столбцов, отдельным атрибутам. Ссылочные ограничения отвечают за поддержание целостности связей между таблицами. Ограничения накладываются владельцем таблицы и влияют на результат последующих операций с данными. Правила позволяют выполнять заданные процедуры при определенных изменениях базы данных. В отличие от ограничений, которые обеспечивают контроль относительно простых условий, правила позволяют проверять и поддерживать соотношения любой сложности между элементами данных в базе. Однако при использовании правил как инструмента информационной безопасности ошибка в сложной системе правил чревата непредсказуемыми последствиями для всей базы данных.

Протоколирован ие и ау дит состоят в следующем:

обнаружение необычных и подозрительных действий пользователей и идентификация лиц, совершивших эти действия;

оценка возможных последствий состоявшегося нарушения;

оказание помощи;

организация пассивной защиты информации от нелегальных действий пользователя.

Проблема защиты коммуникаций между клиентом и сервером в информационных системах не является специфичной для СУБД. Для обеспечения защиты информации выделяется сервис безопасности, в функции которого входит аутентификация, шифрование и авторизация.

Однако главный источник угроз для СУБД лежит в самой природе баз данных. Нередко нужную, но недоступную по статусу информацию, можно получить путем логического вывода. Например, используя операцию добавления, а не выбора (на которую прав нет), можно анализировать коды завершения SQL-операторов. Для борьбы с подобными угрозами используется механизм размножения строк для СУБД, поддерживающий метки безопасности. Агрегирование - метод получения новой информации путем комбинирования данных, добытых легальным путем из различных таблиц базы данных. Бороться с агрегированием можно за счет тщательного проектирования модели данных и максимального ограничения доступа пользователя к информации.