谈入侵检测技术在数据库系统中的应用

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摘要：入侵检测是检测和识别针对计算机系统和网络系统的非法攻击或违反安全策略事件的过程。数据库入侵检测系统的研究与设计借鉴了针对网络和针对主机的入侵检测技术，又考虑了数据库自身的特点。

传统的数据库安全机制以身份认证和存取控制为重点，是一种以预防为主的被动安全机制，无法满足日益增长数据库对安全的需要。近年来对数据库入侵检测机制的研究受到了广泛关注和重视。通过建立异常检测机制，有效地发现用户在使用数据库过程中可能发生的入侵和攻击，以期达到保护数字图书馆数据库安全的目的。

1入侵检测简介

入侵检测是检测和识别针对计算机系统和网络系统，或者更广泛意义上的信息系统的非法攻击，或者违反安全策略事件的过程。它从计算机系统或者网络环境中采集数据，分析数据，发现可疑攻击行为或者异常事件，并采取一定的响应措施拦截攻击行为，降低可能的损失。在入侵检测系统中，系统将用户的当前操作所产生的数据同用户的历史操作数据根据一定的算法进行检测，从而判断用户的当前操作是否属于入侵行为，然后系统根据检测结果采取相应的行动。入侵检测作为一种积极主动的安全防护技术，提供了对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截和响应入侵。入侵检测系统能很好地弥补防火墙的不足，从某种意义上说是防火墙的补充。入侵检测技术是计算机安全技术中的重要部分，它从计算机系统中的若干关键点收集信息，并分析这些信息，检测计算机系统中是否有违反安全策略的行为和遭到袭击的迹象。入侵检测系统在几乎不影响计算机系统性能的情况下能对计算机系统进行实时监测，并对系统提供针对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护。入侵检测技术通过对入侵行为的过程与特征的研究，使安全系统对入侵事件和入侵过程能做出实时响应。入侵检测技术扩展了系统管理员的安全管理能力，提高了信息安全基础结构的完整性。

2入侵检测技术分类

（1）从数据的来源看

入侵检测通常可以分为两类:基于主机的入侵检测和基于网络的入侵检测。基于主机的入侵检测通常从主机的审计记录和日志文件中获得所需的主要数据源，并辅之以主机上的其他信息，例如文件系统属性、进程状态等，在此基础上完成检测攻击行为的任务。基于网络的入侵检测通过监听网络中的数据包来获得必要的数据来源，并通过协议分析、特征匹配、统计分析等手段发现当前发生的攻击行为。从数据分析手段来看，入侵检测通常又可以分为两类:误用入侵检测和异常入侵检测。误用检测的技术基础是分析各种类型的攻击手段，并找出可能的“攻击特征”集合。误入侵检测的定义为:识别针对计算机或网络资源的恶意企图和行为，并对此做出反应的过程。入侵检测系统则是完成如上功能的独立系统。入侵检测系统能够检测未授权对象，针对系统的入侵企图或行为，同时监控授权对象对系统资源的非法操作。

（2）从数据分析手段看

入侵检测通常可以两类：滥用入侵检测和异常入侵检测。滥用入侵检测的技术基础是分析各种类型的攻击手段，并找出可能的“攻击特征”集合形成特征库或者模式库，滥用入侵检测利用形成的特征库，对当前的数据来源进行各种分析处理后，再进行特征匹配或者规则匹配工作，如果发现满足条件的匹配，则指示已经发生了一次攻击行为然后入侵检测系统的响应单元做出相应的处理。异常入侵检测是通过观察当前活动与系统历史正常活动情况之间的差异来实现。这就需要异常入侵检测建立一个关于系统正常活动的状态模型并不断更新，然后将用户当前的活动情况与这个正常模型进行对比，如果发现了超过设定值的差异程度，则指示发现了非法攻击行为。

相比较而言，滥用入侵检测比异常入侵检测具备更好的确定解释能力，即明确指示当前发生的攻击手段类型，另外，滥用入侵检测具备较高的检测率和较低的虚警率，开发规则库和特征集合相对于建立系统正常模型而言，要更容易、更方便。但是，滥用入侵检测只能检测到已知的攻击模式，模式库只有不段更新才能检测到新的攻击类型。而异常检测的优点是可以检测到未知的入侵行为，尽管可能无法明确指示是何种类型。从现有的实际系统来看，大多数都是基于滥用入侵检测技术，同时也结合使用异常入侵检测技术，提高了检测率并降低了虚警率。

3数据库系统的安全

数据库系统的安全框架可分为三个层次:网络系统层次、宿主操作系统层次和数据库管理系统层次。由于数据库系统在操作系统下都是以文件形式进行管理的，因此入侵者可以直接利用操作系统的漏洞窃取数据库文件，或者直接利用OS工具来非法伪造、篡改数据库文件内容。因此，数据库系统的安全性很大程度上依赖于数据库管理系统。如果数据库管理系统安全机制非常强大，则数据库系统的安全性能就较好。根据数据库安全的三个层次，笔者提出了一个数据库入侵检测系统，其外层用基于网络的入侵检测，中间层用基于主机的入侵检测，内层采用入侵容忍。此系统采用系统整体安全策略，综合多种安全措施，实现了系统关键功能的安全性和健壮性。

4数据库入侵检测技术

数据库入侵检测系统的研究与设计借鉴了针对网络和针对主机的入侵检测技术，在此基础上，又考虑了数据库自身的特点。按照检测方法分为:误用检测和反常检测。

（1）数据库误用检测

误用检测是指将已知的攻击特征存储在误用特征知识库里面，然后根据用户的当前操作行为与知识库里的误用入侵规则进行匹配检验，如果符合知识库中的入侵特征，则说明发生了入侵。误用特征知识库中的入侵规则由安全专家定义，可以随时添加、修改，然后保存在知识库中，用来对审计数据进行匹配比较。误用检测的优点是检测的准确率高，缺点是只能对已知的攻击特征进行匹配检验，对未知的攻击类型无法发现，而对未知攻击类型的检测要依靠异常检测。所以，误用检测常常与异常检测结合起来使用。

（2）数据库反常入侵检测

反常检测是指将用户正常的习惯行为特征存储在特征数据库中，然后将用户当前行为特征与特征数据库中的特征进行比较，若两者偏差足够大，则说明发生了反常。这种方法的优势在于它能从大量数据中提取人们感兴趣的、事先未知的知识和规律，而不依赖经验，应用在基于数据库的入侵检测系统中，可以从大量的数据中发现有助于检测的知识和规则。