现在保护每一行的安全

现在保护每一行的安全

作者：Darl Kuhn、Steve Roughton

Oracle Label Security（Oracle标签安全性）按行来控制用户的访问。

绝大多数商业应用程序都必须处理安全性问题。应用程序经常需要限制对专用记录的访问、建立审计跟踪，或者执行一个工作流过程，所有这些都要符合公司的安全策略。构建安全的软件是一个富有挑战性且复杂的工作，在整个机构 内管理软件的安全策略可能会更困难。

作为模式（schema）设计人员，你可能会在表中添加安全性列并根据这些表创建用户特定的视图。作为DBA，你可能会创建角色和权限来保护数据库对象。而作为开发人员，你可能会编写PL/SQL包，将安全事务处理封装在应用程序内。所有这些技术都很有效，但这些方法也都具有一定的缺点。例如，某人可能会无意中将专用数据导出至一个个人模式、原有的应用程序可能与安全对象不兼容，或者用户可能会利用SQL＊Plus绕过整个应用程序的安全性检查。

Oracle9i数据库有一个可以帮助解决这些问题的组件：Oracle Label Security。Oracle Label Security最早引入Oracle8i第三版（8.1.7），它是一个使你能够建立并实施企业安全性策略的简捷工具。

Oracle Label Security是内置于数据库引擎中的过程与约束条件集，该数据引擎实施对在单个表或整个模式上的"行"级访问控制。要利用Oracle Label Security，需要创建一个或多个安全策略，其中每一个安全策略都包含一组标签。你可以用这些标签来标明哪些用户能够访问什么类型数据。在创建了一个策略之后，将该策略应用于需要保护的表，并将这些标签授予你的用户，这样，你就完成了整个过程。Oracle Label Security对查询的修改是透明的，并且在即时计算访问级别，以执行你的新策略。

当Oracle9i数据库在解析各个SQL语句时，它也检测各个表是否受到某个安全策略的保护。根据该用户的访问权限，Oracle9i数据库向该语句的WHERE子句中添加安全性谓词。因为这些都发生在数据库引擎的内部，所以不管该SQL语句的来源如何，用户都不可能绕过该安全性机制。

它是如何工作的？

这里有一个非常简单的例子，可以说明Oracle Label Security是如何工作的。我们创建了名为documents的表，并向其中填入了4个记录，同时定义了两个安全级别：PUBLLIC（公共）与INTERNAL（内部）。每个级别各有一个数字值：1000或2000。接着可以为表的每一行指定一个级别。下面给出对该表进行的一个简单SELECT：

　

SQL> SELECT * FROM documents;

DOCID   DOCNAME          LEVEL      DOC_LABEL
-----   -----------      --------   ---------
1       SHARE_WARE       PUBLIC     1000
2       WEST_PAYROLL     INTERNAL   2000
3       EAST_SALES       INTERNAL   2000
4       COMP_PAYROLL     INTERNAL   2000

　

现在假定在我们的数据库中有两个用户：EMP与MGR。我们为这些用户指定如下访问级别：

EMP 被指定为 PUBLIC只读。

MGR 被指定为 PUBLIC与INTERNAL 读/写。
当这两个用户访问该表时，EMP只能读取第1行，而MGR可以对所有4行进行读／写操作。
　

当这两个用户访问此 documents表时，其内部会发生什么呢？假定EMP用户运行下面的查询：

　

SELECT * FROM documents;

　

Oracle9i数据库对该查询进行解析，并判定该表是受标签安全性的保护。Oracle Label Security向该查询中添加一个 WHERE 子句，以确保该EMP只能看到标记有 PUBLIC 访问的行：

　

SELECT * FROM documents
  WHERE doc_label = 1000;

　

下面是该 EMP 用户在运行此查询后所看到的内容：

　

DOCID     DOCNAME         LEVEL      DOC_LABEL
-----     ----------      ------     ---------
1         SHARE_WARE      PUBLIC     1000

你可能想知道："为什么不根据某一列值，创建一个限制访问的视图呢？"事实上，如果你的应用程序只需要几个级别，并没有特殊的安全要求要考虑，那么向你的表中添加一个安全性列，然后再利用视图就可以了。

但假设你的系统要求发生了变化，你现在需要利用对改变数据集的定制的读／写许可跨多个机构来管理数个级别的用户。此外，这些机构位于不同的国家，各自都有自己的法律和安全性限制。如果仅使用视图，就很难满足这些要求了。

幸运的是，Oracle Label Security就是为了适应扩展而设计的，因此实施此类应用程序安全性可能比你预计的更容易。

一个练习示例

实施Oracle Label Security包括以下10个步骤：

安装Oracle Label Security（每个数据库进行一次）
创建安全性策略
定义级别
定义区间（compartment）（可选）
定义分组（可选）
创建标签
将标签策略应用于表
指定用户标签
指定正常授权级别的访问
为表中的行指定合适的标签
在使用Oracle Label Security时，可以利用Oracle Enterprise Manager的Policy Manager图形用户界面（GUI）或者Oracle Label Security PL/SQL包。在我们的示例实施中，我们将利用PL／SQL包。相同的概念可以应用于上述两种技术中的任一种。
　

步骤1；安装Oracle Label Security
对于每一个数据库只需要安装一次Oracle Label Security。安装过程包括4个步骤：

启动Universal Installer。
选择并安装该Oracle Label Security选项。
以SYS身份按下面的方式运行$ORACLE_HOME/rdbms/ admin/catols.sql：
　

　

SQL> CONN sys/password AS SYSDBA;
SQL> @?/rdbms/admin/catols

　

注意：此catols.sql脚本在其最后一步对数据库进行SHUTDOWN IMMEDIATE （立即关闭）。

重新启动实例并运行
　

　

SQL> SELECT username FROM dba_users;

　

你将看到一个新的包括所有Oracle Label Security对象的 LBACSYS用户。其缺省口令是LBACSYS （所以一定要更改该口令）。该用户将管理你的安全策略。

步骤2：创建一个安全性策略
下一个任务是创建一个安全性策略。一个策略就是一个包括所有安全规则和访问要求的存储桶（bucket）。行级别的数据标签和对这些行的模式访问总是与一个策略相关联。

在本例中，你需要定义对公司文档的行级别的访问。在此步骤内，创建一个名为DOC_POLICY的策略。要创建一个策略，先以LBACSYS身份建立连接，然后利用 sa_sysdb.create_policy过程：

　

SQL> CONN lbacsys/lbacsys
SQL> EXEC sa_sysdba.create_policy
    ('DOC_POLICY','DOC_LABEL');

　

第一个参数DOC_POLICY是该策略的名字，第二个参数DOC_LABEL是一个列的名字，Oracle Label Security将把该列添加到你将在标签控制下替换的表内。

为了核实你的策略已经创建，可按下面方式查询DBA_SA_POLICIES ：

　

SQL> SELECT policy_name, status
  from DBA_SA_POLICIES;

POLICY_NAME STATUS
----------- -------
DOC_POLICY ENABLED

　

要禁用、重新启用或者删除一个策略，可利用以下过程：

　

SQL> EXEC sa_sysdba.disable_policy
    ('DOC_POLICY');
SQL> EXEC sa_sysdba.enable_policy
    ('DOC_POLICY');
SQL> EXEC sa_sysdba.drop_policy
    ('DOC_POLICY');

　

步骤3：定义级别
每个安全性策略都必须包含指定访问表的不同等级的级别。在本例中，创建了两个敏感度级别： PUBLIC与 INTERNAL。

　

SQL> EXEC sa_components.create_level
    ('DOC_POLICY', 1000,
    'PUBLIC', 'Public Level');
SQL> EXEC sa_components.create_level
    ('DOC_POLICY', 2000,
    'INTERNAL', 'Internal Level');

　

每个级别都有一个策略名、一个数字ID、一个缩写名与一个全名。该数字ID表示敏感度级别--编号越高，表明敏感度越高。在本例中，INTERNAL 比PUBLIC的敏感度要高。为了查看你所创建的级别，执行下面过程：

　

SQL> SELECT * FROM dba_sa_levels
  ORDER BY level_num;

　

步骤4：定义区间（可选）
区间使你能够将对一行数据的访问精确限定在一个级别之内。在本例中，你具有阅读敏感度级别相同的文档，但是某一区间只能看到该级别的子集。下面你要创建FINANCE 与 HUMAN_RESOURCE区间：

　

SQL> EXEC sa_components.create_compartment
    ('DOC_POLICY', 200,
    'FIN', 'FINANCE');
SQL> EXEC sa_components.create_compartment
    ('DOC_POLICY', 100,
    'HR', 'HUMAN_RESOURCE');

　

区间有一个策略名、一个数字ID、一个缩写名与一个全名。区间的数字ID并不指定其敏感度的级别。它仅用于在显示访问信息时对区间进行排序。要了解关于区间的信息，可以查询DBA_SA_COMPARTMENTS视图。

步骤5：定义分组（可选）
和使用区间类似，使用分组是将访问限制在一个级别内的另一个可选用的方法。当有多个层次的用户时（如在一个公司的机构设置图中），组是非常有用的。

在创建一个分组时，必须定义一个层次(hierarchy)。在本例中，ALL_REGIONS是父，WEST_REGION和EAST_REGION是ALL_REGIONS的子。

　

SQL> EXEC sa_components.create_group
    ('DOC_POLICY', 10,
    'ALL', 'ALL_REGIONS');
SQL> EXEC sa_components.create_group
    ('DOC_POLICY', 20, 'WEST',
    'WEST_REGION', 'ALL');
SQL> EXEC sa_components.create_group
    ('DOC_POLICY', 30, 'EAST',
    'EAST_REGION', 'ALL');

　

与区间类似，分组也具有一个数字ID、一个缩写名和一个全名。此外编号（数字）并不表示任何敏感度，它仅用于在显示分组信息时对其进行排序。要观察关于分组的信息，可查询DBA_SA_GROUPS视图。

步骤6：创建标签
一个标签是级别、区间和分组的一个组合。每个标签都必须包含一个级别，还可以包含（也可以不包含）区间和/或分组。该标签使你能够将数据的不同用户所要求的各种不同类型访问迅速地组合在一起。

标签是级别、区间与分组的缩写名的一个组合，并遵循以下语法：

　

级别: 区间， ... 区间_n：分组，.. 分组_n
　

级别、区间与分组都必须用冒号隔开。如果指定了一个以上的区间或组，它们必须用逗号隔开。

例如，可能有一些财务部门的用户，他们只能访问内部文档。其标签类似于：

　

INTERNAL:FIN（内部：财务）
创建4个标签来指定相关要求，如下面所示：
SQL> EXEC sa_label_admin.create_label
    ('DOC_POLICY', '10000',
    'PUBLIC', TRUE);
SQL> EXEC sa_label_admin.create_label
    ('DOC_POLICY', '20200',
    'INTERNAL:HR:WEST', TRUE);
SQL> EXEC sa_label_admin.create_label
    ('DOC_POLICY', '20400',
    'INTERNAL:FIN:EAST', TRUE);
SQL> EXEC sa_label_admin.create_label
    ('DOC_POLICY', '30900',
    'INTERNAL:HR,FIN:ALL', TRUE);

在创建一个标签时，必须为其指定一个编号。该编号在数据库的所有策略中是惟一的。要查看标签信息，可查询DBA_SA_LABELS视图。

步骤7：将标签策略应用于表
要将一个表置于标签安全性控制之下，需要把该标签策略赋给该表。在下面的过程中，将DOC_POLICY应用于用户APP所拥有的DOCUMENTS表。Oracle Label Security将控制对该表的读／写访问。

　

SQL> EXEC sa_policy_admin.apply_table_policy -
    ( policy_name    => 'DOC_POLICY' -
    , schema_name    => 'APP' -
    , table_name     => 'DOCUMENTS' -
    , table_options  => 'LABEL_DEFAULT,
READ_CONTROL,WRITE_CONTROL');

在运行此过程时，Oracle9i数据库向documents表中添加一个名为DOC_LABEL的列。这个列的名字是在步骤2中创建该安全策略时定义的。如果你描述该documents表，你将看到如下所示的新的DOC_LABEL列：

　

SQL> DESC app.documents
 
Name          Type
---------     ------------
DOCID         NUMBER
DOCNAME       VARCHAR2(30)
DOC_LABEL     NUMBER(10)

　

当你应用该策略时，你也可以通过在TABLE_OPTIONS参数中指定HIDE，取消来自用户的该列：

　

table_options  => 'LABEL_DEFAULT,
  READ_CONTROL,WRITE_CONTROL,HIDE'

　

这个TABLE_OPTIONS参数使你能够定义将把什么类型的控制应用到该表上。LABEL_DEFAULT指明，如果没有为一个 INSERT语句提供标签，那么将使用缺省的会话行标签。READ_CONTROL参数规定该 SELECT, UPDATE和DELETE访问在整个标签内是有效的。WRITE_CONTROL参数决定哪些INSERT, UPDATE活动是通过一个标签获得授权的。

要确定哪些策略已经被应用到了哪些表和模式，可以查询DBA_SA_TABLE_POLICIES视图。

步骤8：指定用户标签
现在需要定义在一个策略中哪些用户具有什么类型的访问权限。这也是你给一个用户指定最大读／写权限的地方。在本例中，你为3个用户指定标签如下：

MGR被赋予了最高级别的读／写权限。
HR_EMP被赋予了对 HR WEST 文档的某个读／写访问权限。
EMP被赋予了PUBLIC 读／写访问权限。
代码清单1给出了用于为各个用户指定标签的语法。
　

这些过程将一个用户映射到访问级别和被指定了标签的行。为了查看用户及访问级别，可查询DBA_SA_USER_LABELS视图。

步骤9：指定正常授权级别的访问
要确保CRUD（CREATE, READ, UPDATE, 和 DELETE）访问已经准备就序。Label Security是与正规的表授权一起工作的。在完成CRUD授权之前，用户不能进行SELECT, INSERT, UPDATE, 或 DELETE 或DELETE操作。当一个SQL查询访问一个表时，Oracle Label Security将首先检查CRUD访问是否合适，然后，如果有一个安全策略被应用于一个表，则它将确保该访问被执行。下面所列的是对用户进行合适的CRUD授权的过程：

　

SQL> CONN app/app
SQL> GRANT SELECT ON documents TO emp;
SQL> GRANT SELECT, UPDATE ON documents
  TO hr_emp;
SQL> GRANT SELECT, UPDATE, INSERT
  ON documents TO mgr;

　

步骤10：指定合适的标签
现在，确保为每个行都指定一个合适的标签。在本例中，将从头开始加载数据。既可以用其数字形式加载该标签，也可以用CHAR_TO_LABEL函数来加载。本例对这两种方法都进行了说明。以MGR身份建立连接，将该数据插入到APP.DOCUMENTS表中：

　

SQL> CONN mgr/mr_bigg
SQL> INSERT INTO app.documents VALUES
     (1, 'SHARE_WARE',CHAR_TO_LABEL
     ('DOC_POLICY','PUBLIC'));
SQL> INSERT INTO app.documents VALUES
     (2, 'WEST_PAYROLL', 20200);
SQL> INSERT INTO app.documents VALUES
     (3, 'EAST_SALES', 20400);
SQL> INSERT INTO app.documents VALUES
     (4, 'COMP_PAYROLL', 30900);

　

如果表中已经有了数据，那么你需要用合适的标签值来更新该标签列（DOC_LABEL）。因为该表已经处于Oracle Label Security 控制之下，所以必须用一个具有权限的模式来更新该标签列。当然，也可以暂时禁用该策略，先更新该标签列，然后再重新启用该策略。如果用SQL＊Loader向一个受保护的表中插入数据，则先要确保加载的用户（模式）具有合适的标签写入权限。

对一个表启用了标签安全性控制后，如果没有合适的标签权限，即便是表的所有者也不能读取或写入。该规则的一个变体是，表的所有者可以在没有Oracle Label Security DELETE许可的条件下截短其数据。

操作数据

现在当你以不同的用户身份连接时，请注意你只能按照你的安全性策略和CRUD访问所规定的那样操作数据：

　

SQL> CONN mgr/mr_bigg
SQL> SELECT docname, doc_label
   FROM app.documents;
DOCNAME          DOC_LABEL
-------------    ---------
SHARE_WARE       10000
WEST_PAYROLL     20200
EAST_SALES       20400
COMP_PAYROLL     30900

　

如果以HR_EMP身份连接，则相同的查询将返回以下内容：

　

DOCNAME          DOC_LABEL
-------------    ---------
SHARE_WARE       10000
WEST_PAYROLL     20200

　

如果以 EMP身份连接，相同的查询则只返回以下内容：

　

DOCNAME          DOC_LABEL
-------------    ---------
SHARE_WARE       10000

　

当任一SQL语句访问该APP.DOCUMENTS表时，Oracle9i数据库首先验证CRUD访问，然后施以Oracle Label Security限制。这样，用户只能执行经授权的操作。

DBA应考虑的事项

如果你是一位DBA，那么还有另外一些需要考虑的事项。当你导出受Label Security保护的数据时，只能使用一个具有所赋予的适当读取权限的模式导出该数据。例如，如果你想以SYSTEM身份导出APP.DOCUMENTS 表，将会得到以下消息：

　

EXP-00079: Data in table "DOCUMENTS" is protected.（表"DOCUMENTS"中的数据受到保护）

                    Conventional path may only be exporting partial table.（常规的路径只能导出部分表）

                    . . exporting table DOCUMENTS 0 rows exported（导出表DOCUMENTS中的0行被导出）
　

你不能将一个安全性策略应用于该SYSTEM 模式。你将需要利用一个对表中受标签保护的所有行有读取权限的非SYSTEM模式。例如，如果你有一个用来导出你的数据库的EXPUSER 模式，则你需要授予它对受策略保护的所有行的特殊READ权限：

　

SQL> EXEC sa_user_admin.set_user_privs
     ('DOC_POLICY','EXPUSER','READ');

要授予一个模式对受策略保护的数据的完全读取和写入权限，则可以利用FULL关键词：

　

SQL> EXEC sa_user_admin.set_user_privs
     ('DOC_POLICY','EXPUSER','FULL');

注意：任何被授予SYSDBA权限的模式（如SYS）都可以看到所有数据，而不管这些数据是否受Label Security保护。

无论你有什么特殊权限（如FULL，全权），你都不能利用导出实用程序来备份LBACSYS模式。如果你试图导出LBACSYS，你将收到一个出错提示："LBACSYS is not a valid username.（LBACSYS不是一个有效用户名）"。因此，你需要利用数据库的一个物理备份（热备份、冷备份或RMAN）来备份LBACSYS的对象。

在将受标签保护的数据导入另一个数据库之前，需要先安装Oracle Label Security。还需要预先创建策略和标签，并确保导入的模式（用户）具有完全的写入权限。具体细节，请参见Oracle Label Security管理员指南第12章。

如果有大量受Label Security保护的数据，那么你就需要一个调优策略。根据标签基数（cardinality）的不同，你可能希望考虑向标签列中增加一个B树索引或一个位映射索引。例如，如果标签的基数较高，那么就应当使用一个B树索引。

Oracle建议对LBACSYS模式的对象以及应用程序表和索引进行分析，以改进由基于成本的优化器所生成的执行计划。我们建议在对安全性策略进行任何改变后，对LBACSYS对象进行分析。

结论

Oracle9i数据库中的Oracle Label Security提供了一种对数据进行细粒度访问控制的安全的方法。这一特性被封装在数据库引擎中，所以不可能绕过它，它提供了一种实施和维护复杂"行"级别安全性所需要的安全的方法。