威脅模型

分散式資料庫面臨兩大類威脅：自然故障 (單節點/網路失效) 依賴網路安全機制防護；人為攻擊 (竊聽、重放、偽裝、越權、破譯) 需專屬資料庫層面防禦。

五大核心安全技術

1. 雙向身分驗證

• 客戶端↔資料庫伺服器、伺服器間傳輸前必須相互驗證。
• Kerberos 協議：基於對稱密鑰體制，透過金鑰分發中心 (KDC) 發放會話金鑰。缺點：KDC 易成效能瓶頸與單點信任風險。
• 公開金鑰基礎建設 (PKI) 雙向驗證：各節點持有非對稱金鑰對 (RSA 等)，私鑰自留，公開金鑰經可信管道分發。任意兩節點可互驗身分，簡化金鑰分發，適合開放網路。

2. 保密通訊通道

• 驗證成功後建立加密通道對抗竊聽/重放。
• 大量資料傳輸下，對稱加密 (如 AES、3DES) 效能遠優於非對稱加密。
• 會話金鑰協商可整合於驗證階段 (如 SSL/TLS Handshake)。
• 可由資料庫系統自行實現，或直接採用底層 SSL/TLS 協議。

3. 存取控制 (Authorization)

• 使用者不直接操作資料，請求送達存取控制模組審查，由模組代理執行。
• 自主存取控制 (DAC)：管理員設定存取控制表 (ACL/ACM) 規定操作權限。
• 強制存取控制 (MAC)：主體/客體打上安全等級標籤，依等級關係 (如 Bell-LaPadula) 決定存取。
• 角色基礎存取控制 (RBAC)：將相似權限使用者抽象為角色，角色授權給使用者，降低管理複雜度，適合大規模分散式環境。

4. 資料庫檔案加密 (Storage Encryption)

• 防止繞過資料庫引擎直接讀取檔案 (利用 OS/網路協議漏洞)。
• 演算法選擇：
  • DES：ANSI 標準，64 位金鑰，硬體實現 1Mbps。
  • 公開金鑰加密體制 (RSA 等)：非對稱，加密鍵公開、解密鍵私有，單向陷阱函數特性 (不可逆性未經數學證明但廣泛信任)。
• 系統需提供多種強度/速度演算法供選擇，支援加密粒度調整 (資料表/資料行/資料列)，並建立加密索引支援密文快速檢索。
• 已知明文攻擊防禦：使用 CBC、CFB 等反饋模式或為每個加密物件分配獨立金鑰。

5. 密鑰管理體系

• 密碼體制強度取決於金鑰保密性，必須建立嚴格管理方案：金鑰產生、分發、儲存、更新、撤銷/銷毀。
• 核心難點：金鑰分發。公開金鑰防偽造、私鑰防洩漏，否則所有上層機制失效。

結語

分散式資料庫安全需從身分驗證、通訊加密、存取控制、儲存加密、金鑰管理五層面構建纵深防禦，並根據業務場景在安全性與效能間取得平衡。