专栏首页腾讯云数据库团队的专栏SQL Server 数据加密功能解析
原创

SQL Server 数据加密功能解析

作者介绍: 王甲坤 腾讯云工程师

数据加密是数据库被破解、物理介质被盗、备份被窃取的最后一道防线,数据加密,一方面解决数据被窃取安全问题,另一方面有关法律要求强制加密数据。SQL Server的数据加密相较于其他数据库,功能相对完善,加密方法较多。通常来讲,数据加密分为对称加密和非对称加密。对称加密:加密与解密使用同一密钥,密钥需要传输,安全性较弱,但性能较非对称要好。非对称加密:加密与解密使用不同密钥(公钥和私钥),较对称密钥安全性较好,但是算法较复杂,带来性能上的损失。因此,折中的方法是使用对称密钥加密数据,使用非对称密钥加密对称密钥。这样既保证高性能,又提高密钥的可靠性。

同样,SQL Server 就使用了折中的方法,所以SQL Server 加密功能包含2个部分:数据加密和密钥管理

一.数据加密

说道数据加密,我们不得不说下加密算法,SQL Server支持多种加密算法:

二.密钥管理

1.SQL Server加密层次结构

由图可以看出,加密是分层级的。每一个数据库实例都拥有一个服务主密钥(Service Master Key),这个密钥是实例的根密钥,在实例安装的时候自动生成,其本身由Windows提供的数据保护API进行保护(Data Pertection API),服务主密钥除了为其子节点提供加密服务之外,还用于加密一些实例级别的信息,比如实例的登录名密码或者链接服务器的信息。

在服务主密钥之下的是数据库主密钥(Database Master Key),这个密钥由服务主密钥进行加密。这是一个数据库级别的密钥,可以用于为创建数据库级别的证书或非对称密钥提供加密,每一个数据库只能有一个数据库主密钥。

EKM模块,这个比较特别,全称可扩展密钥管理模块,该功能增强sqlserver密钥管理的能力,允许将密钥存储到数据库之外,包括一些硬件,如智能卡、USB设备或硬件安全模块(HSM);并且允许使用第三方产品来管理密钥和进行加密;另外,有条件的可以使用更高性能的HSM模块来加解密,减少加解密上性能的损失。

2.SQL Server加密方式

对象定义加密

未保证触发器、存储过程、视图等定义信息,我们可以在定义sqlserver对象的时候添加WITH ENCRYPTION字段来加密对象。

列数据加密

通过函数加密表中的某一列数据。可以通过密码、对称密钥、非对称密钥、证书等4中方式加密。其中,还包括 带有验证器的加密函数,验证器用来解决密文替换问题,验证器一般选用不更改独一无二的id,这样就算密文替换,验证器不对,一样失败。

连接加密

通过证书的方式对ssl连接加密,一般用于镜像,主从机器之前的连接就是通过这种方式。

TDE(透明数据加密)

透明数据加密,顾名思义,是在用户不感知的情况下完成加解密操作。

它的加密是在页级别进行,是在写入磁盘前加密,读入内存时解密,针对数据和日志文件,做到实时I/O加密,并且备份文件也会一同加密。

密钥存在数据库引导记录中,收到证书或者非对称密钥的保护,也可以与EKM模块一同使用。官方说法,额外占用3%-5%的cpu资源。

TDE也有一些缺点:

压缩率小,由于它是先加密再压缩的,所以无法显著压缩备份。

备份同样是加密的,所有恢复的时候要小心,注意备份证书和密钥,才能在另个实例中还原数据库,性能有一定损耗。

备份加密 (2014)

支持备份的过程中进行加密,并且支持先压缩在加密,保持高压缩比,打破了使用透明数据加密后几乎没有压缩率的窘境。

因此,使用原生备份加密无论在将数据备份到异地数据中心,还是将数据备份到云端,都能够以非常低的成本对数据提供额外的安全保障。

全程加密(2016)

全程加密,数据永远是加密状态,你可以在加密数据上执行操作,无需先对它们解密,也就是说加密的敏感信息不会有机会变为明文。

全程加密针对列做处理,在创建列主密钥,列加密密钥后,可以在创建表的时候设置列加密。

加密模式分为两种:确定型加密与随机型加密。

确定型加密能够确保对某个值加密后的结果是始终相同的,这就允许使用者对该数据列进行等值比较、连接及分组操作。确定型加密的缺点在于有可能揣测出原文,而随机型加密能够保证某个给定值在任意两次加密后的结果总是不同的,从而杜绝了猜出原值的可能性。官方建议需要搜索和分组的列使用确定性加密,而注释和其他敏感不会进行搜索分组的信息使用随机性加密。

最后附上TDE开通示例:

参考链接: sqlserver加密:https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb510663(v=sql.120).aspx 可扩展密钥管理模块EKM :https://msdn.microsoft.com/zh-CN/library/bb895340(v=sql.120).aspx 透明数据加密TDE:https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb934049(v=sql.120).aspx

更多数据库文章,请关注腾讯云数据库公众号: QcloudCDB

原创声明,本文系作者授权云+社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • MariaDB 加密特性及使用方法

    MariaDB在10.1.3版本中加入了支持表加密和表空间加密的特性,在10.1.7版本加入了支持binlog加密的特性,这使得我们可以对数据文件和binlog...

    腾讯云数据库团队
  • 在云端快速构建一个 ODOO 站点

    ODOO 的前身是 OpenERP,是一款开源的 ERP 系统,使用 Python 开发,数据库采用PostgreSQL,系统以 LGPLv3 协议发布。ODO...

    腾讯云数据库团队
  • PostgreSQL 的 MVCC 机制解析

    PostgreSQL 是通过 MVCC (Multi-Version Concurrency Control) 来保证事务的原子性和隔离性,本文通过一些事例对 ...

    腾讯云数据库团队
  • Oracle Data Redaction数据加密

    Oracle Database 12c中加入了Data Redaction作为一个新的安全特性。(实际在11g的官方Database Advanced Secu...

    数据和云
  • 小技巧:使用Cryptsetup加密U盘

    如今U盘的存储和数据传输能力已经非常强了,可以跨各类平台运行,存储空间甚至达到了256G,堪比过去普通硬盘的容量。这里,我们将向你展示如何加密U盘,妈妈再也不用...

    FB客服
  • 从技术应用层来分析常见的视频加密方式

    网络通信的工作有七层:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。在不同的层级上可以对数据进行加密,总的来说在根据加密技术应用的层级不同,加密的...

    点量小崔
  • 云数据安全与加密技术【数据库加密】

    云计算、大数据等信息技术正在深刻改变着人们的思维、生产、生活和学习方式,并延深进入人们的日常生活。

    新知号
  • 加密通讯可以防止隐私窃取,为何我们都不用它?

    前言: 分享这篇文章的原因是这几天在上课的时候,密码学老师讲解的密码学把我吸引住了,说到什么加密解密,讲课逻辑性挺高的,我喜欢—>_<。 其实说到真正分享这篇文...

    FB客服
  • 最好的文件夹加密软件有哪些?

    我所说的这些,VeraCrypt 全部具备,并且它还支持多平台( macOS、Windows 和 Linux)。

    wuweixiang
  • PostgreSQL数据库透明数据加密概述

    最近一段时间,一直在和PostgreSQL社区合作开发TDE(Transparent data encryption,透明数据加密)。研究了一些密码学相关的知识...

    王果壳

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券