Защита информации в базах данных. Безопасность баз данных

Атаки на хранилища и БД являются одними из самых опасных для предприятий и организаций. Согласно статистике компании infowatch , в последние годы количество утечек данных в мире неуклонно растет, при этом на 2015 год более тридцати процентов из них приходятся на внешних нарушителей и более шестидесяти выполнено с участием сотрудников организации. Даже если предположить, что в ряде случаев утечка включала данные, к которым сотрудник имеет легальный доступ, каждый третий случай приходился на внешнюю атаку. Также нужно отметить, что, согласно приведенным в данным, на внешние атаки приходятся семь из восьми утечек объемом более десяти миллионов записей.

Злоумышленников интересуют такие виды информации, как внутренняя операционная ин- формация, персональные данные сотрудников, финансовая информация, информация о заказчиках/клиентах, интеллектуальная собственность, исследования рынка/анализ деятельности конкурентов, платежная информация . Эти сведения в итоге хранятся в корпоративных хранилищах и БД различного объема.

Все это приводит к необходимости обеспечения защиты не только коммуникаций, операционных систем и других элементов инфраструктуры, но и хранилищ данных как еще одного барьера на пути злоумышленника. Однако на сегодняшний день работы в области обеспечения безопасности БД направлены в основном на преодоление существующих и уже известных уязвимостей, реализацию основных моделей доступа и рассмотрение вопросов, специфичных для конкретной СУБД. Целью данной работы являются комплексное рассмотрение и систематизация вопросов безопасности раз- личных БД в свете новых угроз, общих тенденций развития информационной безопасности и возрас- тающей роли и разнообразия хранилищ данных.

Вопросы комплексной безопасности БД привлекают внимание исследователей, им ежегодно посвящается ряд работ как в России, так и за рубежом. Можно отметить такие исследования, как классическая работа . В ней рассматриваются подходы к обеспечению конфиденциальности, целостности и доступности СУБД, предотвращение, определение и игнорирование атак. Предлагаются подходы к обеспечению мандатного и ролевого дискреционного доступа к реляционному серверу. Данную тему развивает работа , затрагивающая те же вопросы обеспечения разделения доступа, привилегий, аудита и шифрования данных, а также вопросы применения для обеспечения защищенного доступа встроенных механизмов, таких как триггеры, представления и хранимые процедуры. Резюмирующая их работа обобщает развитие подходов к безопасности в историческом аспекте.

Среди зарубежных работ, освещающих современные направления исследований, можно отметить . Работы российских исследователей в основном посвящены узким вопросам безопасности СУБД, например .

Нельзя не отметить также монографии . Однако эти работы, как и известные учебные пособия и материалы, в частности , также не выходят за рамки вышеозначенных тем или же, как например , отражают специфику конкретной СУБД.

Аналогичную ситуацию можно наблюдать и в работе . STIG включает известные вопросы безопасности и критерии уровневой сертификации программных средств СУБД, оценивая безопас- ность ПО на основании известных угроз, без учета специфики хранимых данных.

Таким образом, сегодняшние исследования в области безопасности СУБД ограничиваются развитием концепции конфиденциальности, целостности и доступности данных, что не соответствует современным требованиям к системам защиты и информационной безопасности программных решений (например ), причем в контексте конкретных методов защиты, а не целостного рассмотрения проблемы. При этом они зачастую посвящены конкретным программным продуктам, а не всему классу соответствующего ПО.

Эволюция систем безопасности БД

Исторически развитие систем безопасности БД происходило как реакция на действия злоумышленников в соответствии с этапами эволюции самих хранилищ (БД) и изменениями типа и вида возрастающих угроз. Эти изменения были обусловлены общим развитием БД от решений на мейнфреймах до облачных хранилищ.

В архитектурном плане можно выделить следующие подходы:

Полный доступ всех пользователей к серве- ру БД;

Разделение пользователей на доверенных и частично доверенных средствами СУБД (системы управления БД);

Введение системы аудита (логов действий пользователей) средствами СУБД;

Введение шифрования данных; вынос средств аутентификации за пределы СУБД в опе- рационные системы и промежуточное ПО; отказ от полностью доверенного администратора данных.

Тем не менее, введение средств защиты как реакции на угрозы не обеспечивает защиту от новых способов атак и формирует разрозненное представление о самой проблеме обеспечения безопасности. С одной стороны, крупные компании могут выделить достаточное количество средств обеспечения безопасности для своих продуктов, с другой стороны, именно по этой причине имеется большое количество разнородных решений, отсутствует понимание комплексной безопасности данных (и ее компоненты разнятся от производителя к производителю), нет общего, единого подхода к безопасности хранилищ данных и, как следствие, возможности. Усложняются прогнозирование будущих атак и перспективная разработка защитных механизмов, для многих систем сохраняется актуальность уже давно известных атак, усложняется подготовка специалистов по безопасности.

Именно разработка программных средств перспективной защиты (на опережение злоумышленника), обеспечение возможности внедрения такой технологии представляются авторам статьи наиболее актуальными задачами на текущем этапе.

Современные проблемы обеспечения безопасности БД

Список основных уязвимостей хранилищ данных, актуальный на сегодняшний день , не претерпел существенных изменений за последние более чем пять лет. Проанализировав средства обеспечения безопасности СУБД, архитектуру БД, интерфейсы, известные уязвимости и инциденты безопасности, можно выделить следующие причины возникновения такой ситуации:

Проблемами безопасности серьезно занимаются только крупные производители прежде всего в ведущих продуктах линеек для хранения данных;

Программисты БД, прикладные программисты и администраторы БД не уделяют должного внимания вопросам безопасности;

Разные масштабы и виды хранимых данных требуют разных подходов к безопасности;

Различные СУБД используют разные языковые диалекты для доступа к данным, организованным на основе одной и той же модели;

Появляются новые виды и модели хранения данных.

Рассмотрим эти положения более подробно на примере линейки продуктов от Oracle. СУБД Oracle Database Server имеет достаточно развитую систему безопасности, включающую основные и дополнительные модули и содержащую средства гранулирования доступа до уровня записи и маскирования данных. Отметим, что продукт компании СУБД MySQL не может похвастаться таким уровнем защищенности. Это достаточно серьезная проблема, так как MySQL - широко применяемая СУБД как в электронной коммерции, так и в БД государственных структур.

Многие уязвимости, обозначенные в исследованиях (например в ), сохраняют актуальность за счет невнимания или незнания администраторами систем БД вопросов безопасности. Например, известные техники простой SQL-инъек-ции широко эксплуатируются сегодня в отношении различных web и иных приложений, в которых не уделяется внимание контролю входных данных запроса. Причинами этого являются как недостаточная информированность или внимание администраторов СУБД и прикладных программистов, так и отсутствие встроенных средств контроля известных уязвимостей в большинстве СУБД. Хорошим решением были бы автоматизация и перенос контроля таких угроз на уровень сервера, однако многообразие языковых диалектов не позволяет это сделать.

Также нужно отметить, что применение различных средств обеспечения информационной безо-пасности является для организации компромиссом в финансовом плане: внедрение более защищенных продуктов и подбор более квалифицированного персонала требуют больших затрат. К тому же ком- поненты безопасности могут отрицательно влиять на производительность систем управления БД, например уровни согласованности транзакций. Полное соответствие модели ACID - самый медленный способ обеспечения целостности при многопользовательской работе. Такие подходы, как маскирование данных или введение проверок безо-пасности доступа, также замедляют работу .

Еще одна причина такой ситуации - разрозненность диалектов языка запросов к СУБД. Если рассматривать только известные реляционные СУБД, несмотря на наличие развивающегося стандарта SQL (SQL-92, SQL-99, SQL-2003, SQL-2008), даже крупные производители не только используют собственные расширения языка, но и не поддерживают до конца операции принятой версии стандарта. Этот факт осложняет разработку единых механизмов защиты БД уровня сервера.

Приведенные выше проблемы усугубляются с появлением и широким распространением нереляционных хранилищ данных и СУБД, оперирующих другой моделью данных, однако построенных по тем же принципам и имеющих аналогичное назначение, что и традиционные, реляционные серверы. По сути многообразие современных так называемых NoSQL (нереляционных) решений приводит к разнообразию применяемых моделей данных и размывает границу понятия БД.

Следствием этих проблем и отсутствия единых методик является нынешняя ситуация с безопасностью NoSQL-систем. Эти решения появились на рынке недавно и еще не успели пройти «путь ошибок и уязвимостей», характерный для их более зрелых реляционных аналогов. В большинстве NoSQL-систем отсутствуют не только общепринятые механизмы безопасности вроде шифрования, поддержки целостности и аудита данных, но даже развитые средства аутентификации пользователей.

Особенности систем БД как объекта защиты

В связи с появлением новых решений в области нереляционных хранилищ, размывающих границу традиционного представления о СУБД (например, система кэширования данных в памяти MemcasheDB или Hadoop HDFS), определим функции, отличающие СУБД от файлового хранилища и других типов программных продуктов. В этом ключе в выделено несколько признаков. Переформулировав первый признак - «поддержание логически согласованного набора файлов», в силу активного развития in memory СУБД, осуществляющих хранение и все операции над данными в оперативной памяти, приведем эти критерии в следующей редакции:

Поддержание логически согласованного набора данных;

Обеспечение языка манипулирования дан- ными;

Восстановление информации после разного рода сбоев;

Реальная параллельная работа нескольких пользователей (процессов).

Используя такой подход, можно отделить именно СУБД от файловых систем и ПО другого вида.

Отличительной особенностью систем БД от остальных видов прикладного ПО является (относительно информационной безопасности и не только) их двойственная природа. С этой точки зрения СУБД включает в себя два компонента: хранимые данные (собственно БД) и программы управления (СУБД).

Обеспечение безопасности хранимой инфор- мации, в частности, невозможно без обеспечения безопасного управления данными. Исходя из этой концепции, все уязвимости и вопросы безопасности СУБД можно разделить на две категории: зависимые от данных и независимые от данных.

Отметим, что уязвимости, независимые от данных (их структуры, организации и т.д.), являются характерными для всех прочих видов ПО. К этой группе можно отнести несвоевременное обновление ПО или наличие неиспользуемых функций.

Зависимыми от данных (в той или иной степени) является большое число аспектов безопасности. В частности, зависимыми напрямую можно назвать механизмы логического вывода и агрегирования данных, называемые специфичными проблемами СУБД. В то же время многие уязвимости являются косвенно зависимыми от данных. Например, современные СУБД (считая и реляционные, и нереляционные решения) поддерживают запросы к данным с использованием некоторого языка запросов. В свою очередь, в этом качестве используются специализированные языки запросов (SQL, CQL, OQL и других), наборы доступных пользователю функций (которые, в свою очередь, тоже можно считать операторами запросного языка) или произвольные функции на языке программирования (чаще всего Java). Обобщенные интерфейсы работы с данными представлены на рисунке.

Архитектура применяемых языков, по крайней мере, то, что касается специализированных языков (запросов) и наборов функций, напрямую связана с моделью данных, применяемой для хранения информации. Таким образом, модель определяет особенности языка, а особенности языка - наличие в нем тех или иных уязвимостей. Причем уязвимости общего типа, например инъекция (под инъекцией будем понимать атаку на БД путем модификации входных запросов, заставляющую сервер СУБД выполнить нелегитимный набор действий), выполняются по-разному (SQL-инъекция, JAVA-инъек-ция) в зависимости от синтаксиса и семантики языка, которые, как уже сказано выше, отчасти определяются моделью данных и, следовательно, являются зависимым от данных компонентом.

Требования к безопасности БД

Таким образом, на основании разделения уязвимостей можно выделить зависимые и независимые от данных меры обеспечения безопасности хранилищ информации. Независимыми от данных мож-но назвать следующие требования к безопасной системе БД.

· Функционирование в доверенной среде.

Под доверенной понимается информационная среда, интегрирующая совокупность защитных механизмов, которые обеспечивают обработку информации без нарушения политики безопасности . В данном случае СУБД должна функционировать в доверенной информационной системе с соответствующими методами обмена данными.

· Организация физической безопасности файлов данных.

Данный вопрос требует более детального изучения, так как применяемые структуры данных в различных моделях данных СУБД могут иметь значение при шифровании и защите файлов данных. Однако в первом приближении вопрос физической безопасности файлов данных сходен с вопросом физической безопасности любых других файлов пользователей и приложений.

· Организация безопасной и актуальной настройки СУБД.

К данному аспекту относятся такие общие вопросы обеспечения безопасности, как своевременная установка обновлений, отключение неиспользуемых модулей или применение эффективной политики паролей.

Следующие требования можно назвать зависимыми от данных.

· Безопасность пользовательского слоя ПО.

· Безопасная организация данных и манипулирование ими.

Вопрос организации данных и управления ими является ключевым в системах хранения информации. Несмотря на то, что в приведенном перечне он указан последним, именно в эту область входят задачи организации данных с контролем целостности, обеспечение защиты от логического вывода и другие, специфичные для СУБД проблемы безо-пасности. Фактически эта задача включает в себя основной пул зависимых от данных уязвимостей и защиты от них.

Пути создания защищенных БД

Для преодоления названных проблем обеспечения информационной безопасности СУБД необходимо перейти от метода закрытия уязвимостей к комплексному подходу обеспечения безопасности хранилищ информации. Основными этапами этого перехода, по мнению авторов, должны стать следующие положения.

1. Разработка комплексных методик обеспечения безопасности хранилищ данных на текущем этапе.

Создание комплексных методик позволит применять их (или их соответствующие версии) при разработке хранилищ данных и пользовательского ПО. Основой для создания таких документов могут стать обобщающие проблематику работы, например или . Следование комплексной методике позволит избежать многих ошибок управления СУБД и защититься от наиболее распространенных на сегодняшний день уязвимостей.

2. Оценка и классификация угроз и уязвимостей СУБД.

Специализированная классификация угроз и уязвимостей СУБД позволит упорядочить их для последующего анализа и защиты, даст возможность установить зависимость между уязвимостями и причинами (источниками) их возникновения. В результате при введении конкретного механизма в СУБД появится возможность установить и спрогнозировать связанные с ним угрозы и заранее подготовить соответствующие средства обеспечения безопасности.

3. Разработка стандартных (применимых к различным СУБД без внесения изменений или с минимальными изменениями) механизмов обеспечения безопасности.

Стандартизация подходов и языков работы с данными позволит создать мультиплатформенные средства обеспечения безопасности, применимые к разным СУБД. С одной стороны, это методические и теоретические подходы, применимые в рамках модели данных. На сегодняшний день есть наработки таких механизмов по реляционной модели, однако они не решают всех насущных вопросов безопасности. С другой - это разработка теоретического базиса для новых СУБД, в частности, конкретизация и формализация агрегатных моделей данных. Появление готовых программных средств во многом зависит от производителей и разработчиков СУБД и их следования стандартам, а также достаточности определенных в стандарте средств для построения развитых механизмов безопасности.

4. Разработка теоретической базы информационной защиты систем хранения и манипулирования данными.

Выше отмечен ряд характерных особенностей, специфичных для хранилищ данных: двойственная природа СУБД, зависимость уязвимостей и механизмов управления от данных и описывающей их организацию модели, угрозы логического вывода, различная значимость сочетаний данных. Все это определяет специфический характер безопасности СУБД и требует новых теоретических подходов к обеспечению защиты данных в программных системах такого рода. Отдельный большой вопрос - развитие теоретического базиса в контексте формализации модели данных, а также разработка подходов обеспечения целостности информации для новых NoSQL-хранилищ.

На основании изложенного сделаем следующие выводы. В результате рассмотрения российских и зарубежных работ, а также ситуации на рынке СУБД в статье выделены текущий подход к обеспечению безопасности, принцип и основные эволюционные этапы систем БД. Сформулированы проблемы информационной безопасности современных СУБД: разнообразие языковых средств, появление новых моделей данных, не подкреп- ленных теоретическим базисом, необходимость поиска баланса между безопасностью и ее стоимостью, развитие систем защиты как реакции на потерю средств и престижа, а также общее невнимание к вопросам безопасности.

Сформулированы критерии, выделяющие СУБД из сходных программных продуктов, с учетом новых кластерных и in memory решений, особенности этого класса ПО с точки зрения информационной безопасности и предложено базовое деление уязвимостей на зависимые и независимые от данных и их организации.

В результате сформулированы общие требования к безопасности БД, перспективные пути исследования и развития систем защиты для построения надежных и защищенных серверов по обработке информации. В них вошли как систематизация и развитие существующих подходов в виде выработки методик и стандартизации механизмов защиты, так и направления новых исследований, например, классификация уязвимостей СУБД и формализация новых моделей данных, построение прогнозирующих средств защиты.

Литература

1. Исследование утечек информации за первое полугодие 2015 года. URL: http://www.infowatch.ru/analytics/reports/16340 (дата обращения: 26.02.2016).

2. Информационная безопасность бизнеса. Исследование текущих тенденций в области информационной безопасности бизнеса. 2014. URL: http://media.kaspersky.com/pdf/IT_risk_ report_Russia_2014.pdf (дата обращения: 26.02.2016).

3. Sandhu Ravi S., Jajodia Sushil. Data and database security and controls. Handbook of Information Security Management, Auerbach Publishers, 1993, pp. 181-199.

4. Qiu M., Davis S. Database security mechanisms and implementation. IACIS, Issues in Inform. Syst. 2002, vol. 03, pp. 529-534.

5. Lesov P. Database security: a historical perspectiv. 2010. URL: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1004/1004.4022.pdf (дата обращения: 26.02.2016).

6. Burtescu E. Database security - attacks and control me- thods. Journ. of Applied Quantitative Methods, 2009, vol. 4, no. 4, pp. 449-454.

7. Rohilla S., Mittal P.K. Database Security: Threads and Challenges. Intern. Journ. of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013, vol. 3, iss. 5, pp. 810-813.

8. Потапов А.Е., Манухина Д.В., Соломатина А.С., Бадмаев А.И., Яковлев А.В., Нилова А.С. Безопасность локальных баз данных на примере SQL Server Compact // Вестн. Тамбов. ун-та. Серия: Естественные и технические науки. 2014. № 3. С. 915-917.

9. Бортовчук Ю.В., Крылова К.А., Ермолаева Л.В. Информационная безопасность в современных системах управления базами данных // Современные проблемы экономического и социального развития. 2010. № 6. С. 224-225.

10. Горбачевская Е.Н., Катьянов А.Ю., Краснов С.С. Информационная безопасность средствами СУБД Oracle // Вестн. ВУиТ. 2015. № 2 (24). С. 72-85.

11. Ткаченко Н.О. Реализация монитора безопасности СУБД MySQL в dbf/dam системах // ПДМ. Приложение. 2014. № 7. С. 99-101.

12. Полтавцева М.А. Задача хранения прав доступа к данным в РСУБД на примере Microsoft SQL Server // Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований: матер. V Междунар. науч.-практич. конф. 2015. С. 118-120.

13. Баранчиков А.И., Баранчиков П.А., Пылькин А.Н. Алгоритмы и модели доступа к записям БД. М.: Горячая линия-Телеком, 2011. 182 с.

14. Поляков А.М. Безопасность Oracle глазами аудитора: нападение и защита. М.: ДМК Пресс, 2014. 336 с.

15. Смирнов С.Н. Безопасность систем баз данных. М.: Гелиос АРВ, 2007. 352 с.

16. Murray M.C. Database security: what students need to know. JITE:IIP, vol. 9, 2010, pp. 61-77.

17. Database Security Technical Implementation Guide (STIG). US Department of Defense. Vers. 7. Release 1. 2004. URL: https://www.computer.org/ cms/s2esc/s2esc_excom/Minutes/2005-03/DISA%20STIGs/DATABASE-STIG-V7R1.pdf (дата обращения: 26.02.2016).

18. Зегжда П.Д. Обеспечение безопасности информации в условиях создания единого информационного пространства // Защита информации. Инсайд. 2007. № 4 (16). С. 28-33.

19. Top Ten Database Security Threats. URL: http://www.imperva.com/docs/wp_topten_database_threats.pdf IMPREVA 2015 (дата обращения: 26.02.2016).

20. Кузнецов С.Д. Базы данных: учебник для студ. М.: Академия, 2012. 496 с.

21. Зегжда Д.П., Калинин М.О. Обеспечение доверенности информационной среды на основе расширения понятия «целостность» и управления безопасностью // Проблемы информ. безопасности. Компьютерные системы. 2009. № 4. С. 7-16.

22. Полтавцева М.А., Зегжда Д.П., Супрун А.Ф. Безопасность баз данных: учеб. пособие. СПб: Изд-во СПбПУ, 2015. 125 с.

Под безопасностью подразумевается, что некоторому пользователю разрешается выполнять некоторые действия.
СУБД должны соблюдать 3 основных аспекта информационной безопасности:
1. Конфиденциальность
2. Целостность
3. Доступность

В этом посте мы поговорим о конфиденциальности
А) Управление безопасностью
В современных СУБД поддерживается как избирательный, так и обязательный подходы к обеспечению безопасности данных.

В случае избирательного управления, некий пользователь обладает различными правами, или привилегиями, и полномочиями при работе с различными объектами. Поскольку разные пользователи могут обладать различными правами доступа к одному и тому же объекту, такие системы очень гибкие.

В случае обязательного управления, каждому объекту присваивается некий квалификационный уровень, ну а каждому пользователю предоставляются права доступа к тому или иному уровню; и соответственно, если у вас есть права доступа на какой-то уровень — все, что на этот уровень записано, ко всему у вас имеется доступ. Считается, что такие системы жесткие, статичные, но они проще в управлении: легко всем объектам дать какой-либо номер (1,2,3,4…) и пользователю потом присвоить доступ кому до 5-го, кому до 6-го, кому до 7-го уровня и т.д. в порядке повышения приоритета.

В обычных СУБД для идентификации и проверки подлинности пользователя применяется либо соответствующий механизм операционной системы, либо то, что имеется в SQL-операторе connect (там есть специальные параметры для доступа при подключении). В момент начала сеанса работы с сервером базы данных пользователь идентифицирует контакт, или логин, своим именем, а средством аутентификации служит пароль.

Идентификатор – это краткое имя, однозначно определяющее пользователя для СУБД. Является основой систем безопасности. Для пользователей создаются соответствующие учетные записи.

Идентификация позволяет субъекту (т.е. пользователю или процессу, действующему от имени пользователя) назвать себя, т.е. сообщить свое имя (логин).

По средствам аутентификации (т.е. проверки подлинности) вторая сторона (операционная система или собственно СУБД) убеждается, что субъект действительно тот, за кого он себя выдает.

Для особо уязвимых систем (например, банковским и т.п.) используются более сложные системы защиты. Так, например, известны системы с последовательным созданием нескольких вопросов личного характера, с ограничением времени на их ответ и количества попыток (как в любом мобильнике).

В стандарте ANSI ISO вместо термина «идентификатор пользователя» (user ID) используется термин «идентификатор прав доступа» (authorization ID).

Система безопасности на сервере может быть организована 3-мя способами:
1. стандартная безопасность: когда на сервер требуется отдельный доступ (т.е. в операционную систему вы входите с одним паролем, а на сервер базы данных с другим);
2. интегрированная безопасность (достаточно часто используют): входите в операционную систему с каким-то пользовательским паролем, и это же имя с этим же паролем зарегистрировано в СУБД. Второй раз входить не надо. Раз попал человек на сервер, ну да ладно, пусть пользуется всем, что есть.
3. смешанная система, которая позволяет входить и первым, и вторым способом.

Б) Управление доступом
Обычно в СУБД применяется произвольное управление доступом: когда владелец объекта (в крайнем случае, администратор базы данных, но чаще владелец) передает права доступа (permissions) кому-нибудь. При этом права могут передаваться отдельным пользователям, группам пользователей, или ролям.

1. Учетная запись создается для отдельных пользователей с логином и паролем. Как правило, это делает администратор базы данных.

2. Группа – именованная совокупность пользователей, чаще всего в группы объединяют на основе какой-либо организации (по отделам, по комнатам, по бригадам и т.п.). Формально говоря, пользователь может входить в разные группы и входить в систему с разной возможностью (должен указать от имени какой группы он входит).

3. Роль – некий, часто служебный, перечень возможностей. Например, бухгалтер, кладовщик и т.п. Приходит человек на работу, ему присваивают такие права доступа, и он с ними может входить. Такой вариант сейчас довольно хорошо используется, т.к. это достаточно удобно оговорить на предприятии. При желании можно пересмотреть эту роль, и она сразу всех потом поменяет. Как правило, считается, что привилегии роли имеют приоритет перед привилегиями групп.

Более высокие требования по безопасности в настоящее время мы рассматривать не будем. Такие многоуровневые системы безопасности были разработаны еще в 70х годах ХХ века. Известные фамилии: Bella, Lapadula.

B) Основные категории пользователей
В общем случае пользователи СУБД могут быть разбиты на 3 основные большие группы:
1. администратор сервера базы данных (и его помощники): ведают установкой, конфигурированием сервера, регистрацией пользователей, групп, ролей, и т.д. Обладает всеми правами базы данных.
2. администратор отдельной базы данных (сервер может обслуживать тысячи баз данных).
3. прочие конечные пользователи: программисты (создают программы для управления теми или иными процессами: бухгалтерскими, кадровыми…), работники фирм и т.д.

Как правило, для администраторов баз данных сделана первоначальная учетная запись, чтоб сделать первоначальный вход в систему. Например, в InterBase: SISDBA с masterkey. В SQL-server: SA и пустой пароль. В Oracle есть 3 изначальных учетных записи: SIS, SYSTEM и MANAGER.

Г) Виды привилегий
Фактически их две:
. привилегии безопасности: выделяются конкретному пользователю, создаются, как правило, команды типа create user. Но создать пользователя в базе данных – это не значит предоставить ему права на все. Просто он может войти в базу данных, но там ничего не увидеть. После создания ему еще надо дать права.
. привилегии доступа или права доступа (permissions): предоставляют созданному пользователю те или иные привилегии. Здесь используются другие 2 команды: Grant – предоставить право на что-то (чтение, добавление, удаление, изменение записи…), Revolce.

Каким образом реализуются или ограничиваются права доступа:
. есть операционные ограничения – право на выполнение тех или иных операторов. Чаше всего это select, insert, delete и update. Во многих СУБД (в том числе Oracle) порядка 25 разных операционных прав можно предоставлять.
. Ограничения по значениям, реализуемые с помощью механизма представлений (View).
. Ограничения на ресурсы, реализуемые за счет привилегий доступа к базам данных.
. Привилегии системного уровня (для Oracle). Когда пользователю разрешается выполнять до 80 различных операторов.

Совокупность всех привилегий, которыми можно обладать называется PUBLIC. Администратор базы данных по умолчанию имеет PUBLIC-права – права на все объекты и действия.

Д) Контрольные исследования
Поскольку абсолютно неуязвимых систем не бывает, или, по крайней мере, в определенном смысле неуязвимых, то при работе с очень важными данными или при выполнении очень серьезных критических операций используют регистрацию каких-то действий (т.е. при выполнении какого-то действия автоматически записывается lok-файл, обычно это текстовый файл, его легко сделать через триггеры). Таким образом, если в этом файле более подробно все написать, то можно следить, кто когда что делал.

Е) Протоколирование и аудит
Под протоколированием понимается сбор и накопление информации о событиях, происходящих в информационной системе. В том числе с помощью lok-файлов.

Под аудитом понимается анализ накопленной информации, проводимый либо оперативно (почти в реальном времени), либо периодически (раз в сутки, раз в неделю…).

Для чего используется протоколирование и аудит?
Тут есть несколько основных целей:
. Обеспечение подотчетности пользователей и администратора. За счет этого можно определить, кто куда обращался, и не появились ли у кого-нибудь непонятные права, не подглядел ли кто-нибудь пароль и т.д.
. Для того, чтоб иметь возможность реконструировать последовательность событий. Какие-то нежелательные изменения – можно вернуть назад.
. Обнаружение попыток нарушения информационной безопасности (взлома).
. Выявление различных проблем в работе информационной системы (например, кому-то мало дали данных для работы, кому-то много)

Если говорить о СУБД Oracle, как о флагмане базостроения, там ведется 3 контрольных журнала:
. Журнал привилегий (происходит отслеживание использования привилегий)
. Журнал операторов (отслеживает, какие операторы используются часто для объектов, потом можно что-то превращать в процедуры, улучшать быстродействие, важный журнал)
. Журнал объектного уровня (контролирует доступ к объектам)

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 финансовой сфере и госогранах требования к защите баз данных предъявляют регуляторы, а безопасность СУБД коммерческих компаний остается на совести владельцев бизнеса. Хотя на первый взгляд вопрос безопасности баз данных кажется достаточно понятным, универсального решения для защиты СУБД нет. Автоматизированные банковские системы АБС, CRM, ERP, системы документооборота, интернет-банкинг, системы дистанционного банковского обслуживания (ДБО) - после первой попытки разобраться в «зоопарке» различных систем в одной компании любой специалист задумывается о специализированном решении для защиты баз данных.

Базовые средства защиты баз данных

Первая линия безопасности баз данных должна исходить от IT-отдела компании и от администраторов СУБД в частности. Базовая защита БД - это настройка межсетевых экранов перед СУБД, чтобы заблокировать любые попытки доступа от сомнительных источников, настройка и поддержание в актуальном состоянии парольной политики и ролевой модели доступа. Это действенные механизмы, которым должно уделяться внимание. Следующий этап защиты информации в базах данных - аудит действий пользователей, прямая задача отдела информационной безопасности. Значимость аудита объясняется тем, что в промышленной системе сложно тонко настроить права доступа к данным, к тому же бывают и исключительные ситуации.

Например, сотруднику отдела “А” временно понадобился доступ к клиенту отдела “Б”. С большой вероятностью внесение изменений в матрицу доступа к данным не будет иметь обратного характера, что в конечном итоге приводит к наличию учетных записей с сильно расширенными привилегиями, за использованием которых стоит следить.

Штатный аудит баз данных

Для проведения такого мониторинга многие организации пользуются «штатным аудитом» – средствами защиты баз данных, входящими в состав коммерческих СУБД. Штатный режим защиты включает ведение журнала подключения к СУБД и выполнения запросов теми или иными пользователями. Если коротко, принцип работы штатного аудита – это включение и настройка триггеров и создание специфичных функций – процедур, которые будут срабатывать при доступе к чувствительной информации и вносить данные о подобном доступе (кто, когда, какой запрос делал) в специальную таблицу аудита. Этого бывает достаточно для выполнения ряда отраслевых требований регуляторов, но не принесет практически никакой пользы для решения внутренних задач информационной безопасности, таких как расследование инцидентов.

Ключевые недостатки штатного аудита как защиты баз данных:

Дополнительная нагрузка на серверы баз данных (10-40% в зависимости от полноты аудита).
Вовлечение администраторов баз данных в настройку аудита (невозможность контроля администраторов – основных привилегированных пользователей).
Отсутствие удобного интерфейса продукта и возможности централизованной настройки правил аудита (особенно актуально для крупных распределенных компаний, в задачи защиты которых входит целый перечень СУБД).
Невозможность контроля действий пользователей в приложениях с трехзвенной архитектурой (наличие WEB и SQL-сегмента, что сейчас используется повсеместно из соображений безопасности).

Автоматизированные системы защиты баз данных

Более эффективный подход – использование специализированных систем информационной безопасности в области защиты бд – решений классов DAM и DBF.

DAM (Database Activity Monitoring) – это решение независимого мониторинга действий пользователей в СУБД. Под независимостью здесь понимается отсутствие необходимости переконфигурации и донастройки самих СУБД. Системы такого класса могут ставиться пассивно, работая с копией трафика и не оказывая никакого влияния на бизнес-процессы, частью которых являются базы данных.

Такие системы позволяют разбирать трафик взаимодействия пользователей с базами данных, классифицировать SQL-запросы по принадлежности к определенных группам. Вести полный аудит SQL-запросов и ответов на них. Кроме того, решения обладают глубокой системой фильтрации, позволяющей из сотен миллионов запросов выявить потенциальные инциденты и сохранять полный архив действий пользователей, как для удовлетворения требований регуляторов, так и для задач ретроспективного анализа при расследовании инцидентов. Кроме того, специализированные системы DAM позволяют синхронизоваться с защищаемыми базами данных с целью:

Классификации – определение местонахождения критичной для компании информации. Опция позволяет, просканировав СУБД, увидеть названия таблиц и полей, в которых могут содержаться персональные данные клиентов. Это крайне важно для упрощения последующей настройки политик безопасности.
Проверки на уязвимости – соответствие конфигурации и настройки СУБД лучшим практикам.
Получение матрицы доступа к данным – задача решается для выявления расширенных привилегий доступа, неиспользуемым правам, и наличие так называемых «мертвых» учетных записей, которые могли остаться после увольнения сотрудника из компании.

Преимущество систем такого класса – гибкая система отчетности и интеграции с SIEM-системами большинства вендоров, для более глубокого корреляционного анализа выполняемых запросов.

DBF (Database Firewall) – это смежное по классу решение, которое также обладает возможностью «проактивной» защиты информации. Достигается это блокировкой нежелательных запросов. Для решения этой задачи уже недостаточно работы с копией трафика, а требуется установка компонентов системы защиты «в разрыв».

Учитывая достаточно большие риски при таком способе внедрения, крайне редко компании выбирают активную защиту промышленных СУБД и ограничиваются функциями мониторинга. Происходит это по причине возможности неоптимальной настройки правил блокировки. В этом случае ответственность за ложно заблокированные запросы будет лежать на плечах офицера информационной безопасности. Еще одна причина в том, что в сетевой схеме появляется дополнительный узел отказа, - главный блокирующий фактор при выборе такого способа внедрения решения.

На российском рынке представлено решение класса DAM «Гарда БД» от компании "Гарда Технологии". Это программно-аппаратный комплекс, который проводит непрерывный мониторинг всех запросов к базам данных и веб-приложениям в реальном времени и хранит их в течение длительного срока. Система проводит сканирование и выявление уязвимостей СУБД, такие как незаблокированные учётные записи, простые пароли, неустановленные патчи. Реагирование на инциденты происходит мгновенно в виде оповещений на e-mail и в SIEM-систему.

Система защиты баз данных устанавливается пассивно, то есть не влияет на производительность сети компании. Интеллектуальная система хранения позволяет формировать архив запросов и ответов к базам данных за любой период времени для дальнейшего ретроспективного анализа и расследования инцидентов. Это первая система класса DAM, вошедшая в реестр отечественного ПО и установленная в ряде крупных российских банков.

В следующей статье мы более подробно рассмотрим задачи, которые часто стоят перед DAM-системами, расскажем, почему для DAM так важно умение работы с http/http’s трафиком и как обеспечить защиту от SQL инъекций.

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.