1、数据库加密概述

数据库加密是指对存储在数据库中的敏感数据进行编码处理的过程，目的是防止未经授权的访问和数据泄露。加密后的数据即使被未授权的第三方获取，也无法理解其原始含义，从而保护数据的机密性

数据库加密的主要目标：数据保密性、完整性和可用性。

数据库加密方法：列加密、表空间加密、网关加密、全盘加密等。

2、加密算法基础

简单说下加密算法，密码的四性：机密性、完整性、可用、不可否认性；

对称加密：它使用相同的密钥，对数据的进行加密和解密操作；国内常见的对称加密算法有：SM1、SM4、SMS4、SM7、ZUC（祖冲之算法）......；国际：DES、3DES、AES、SNOW-5G、Blowfish、RC4、SKIPJACK、IDEA......

非对称加密（公钥密码）：它使用一对不同的密钥来进行加密和解密，分别称为公钥（Public Key）和私钥（Private Key），公钥负责加密、私钥负责解密。国内常见的非对称加密算法有：SM2、SM3、SM4、SM9 ......；国际：RSA、ECC、DSA、Diffie-Hellman、ELGama......

Hash算法：它是一种单向加密算法，将任意长度的输入映射到固定长度的输出。哈希函数常用于验证数据的完整性和创建数字签名；国内常见的有：SM3、SHTP；国际：MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-3。

3、数据库加密技术详解

我就只介绍我比较熟悉的数据库加密方式，不熟悉的还望指导。

3.1列加密

列加密：对数据库表中的特定列进行加密，而不是整个表空间或数据库文件。这种方法允许对数据库中的敏感字段（如个人身份信息、信用卡号码等）进行单独加密，适用于数据库中含有高度敏感数据的特定列，需要精细控制数据保护级别的场景。

在列加密中，每个敏感列的数据在存储前都会被独立加密，使用不同的加密密钥或加密算法。这样做的好处是，即使数据库的某个部分被非法访问，攻击者也只能看到加密的数据，而无法得知这些数据的真实内容。列加密通常在应用程序层面实现，也可以通过数据库管理系统提供的加密功能来配置。

列加密的实现需要考虑密钥管理策略，以确保加密密钥的安全性和有效管理。此外，列加密可能会对数据库的查询性能产生影响，因为每次检索敏感数据时都需要进行解密操作。因此，在设计列加密解决方案时，需要权衡安全性和性能之间的关系。

列加密原理图的详解

• 数据库表：包含多个列，其中某些列为敏感数据。
• 加密前的数据：显示为明文形式存储在数据库表的相关列中。
• 加密过程：数据库管理系统或专门的加密工具在数据写入或更新时动态地对数据库表中的敏感列数据进行加密。
• 加密后的数据：加密算法转换敏感数据为随机看起来的密文，并存储在数据库表中。
• 查询过程：当应用程序请求读取加密列的数据时，数据库管理系统或加密工具使用密钥在后台自动解密数据，并向应用程序返回明文。
• 解密后的数据：应用程序接收解密后的数据进行处理，而无需知道原始的加密过程。

3.2、表空间加密

表空间加密：针对数据库管理系统中的表空间进行加密。对整个表空间或者指定的表空间内的所有数据文件（包括数据文件和索引文件）在存储到磁盘之前都会被加密。这样，即使数据库文件被未授权的用户访问，由于数据是加密的，所以这些数据对未授权用户来说是不可读的。

表空间加密通常在数据库层面实现，可以通过数据库管理系统提供的加密功能来配置和管理。加密过程可以是透明的，意味着数据库用户在进行日常操作时不需要意识到数据已经被加密。加密和解密过程由数据库管理系统自动处理，减少了对应用程序的影响。

密钥管理是表空间加密中的关键组成部分，因为它确保了加密数据的安全性。密钥用于加密和解密数据，因此必须妥善保管并定期更换以维持安全水平。表空间加密可以提高数据的安全性，尤其是在数据在传输或静态存储时提供保护。

表空间原理图的详解

• 数据库服务器：包含操作系统和数据库管理系统（DBMS），以及用于存储数据的磁盘空间。
• 表空间：数据库中逻辑上划分的存储区域，可以包含一个或多个数据文件。
• 加密前的数据文件：存储在表空间中的数据文件包含未经加密的数据库对象和数据。
• 加密过程：在数据文件创建或扩展时，加密机制会对整个数据文件进行加密，包括所有数据库对象和数据。
• 加密后的数据文件：数据文件被加密算法转换成密文形式，这些文件继续存储在表空间中。
• 数据库操作：当执行读写操作时，数据库管理系统利用透明数据加密（TDE）功能自动处理加密和解密过程，应用程序和用户不需要进行额外的解密步骤。

安全性增强：即使物理存储设备被盗取，由于数据文件是加密的，攻击者无法轻易获取数据内容。

3.3、网关加密

网关加密：网关加密是指在数据从客户端传输到服务器的过程中，通过一个中间设备（即网关）对数据进行加密的技术。这个中间设备充当了客户端和服务器之间的通信桥梁，确保数据在传输过程中的机密性和完整性。

在网关加密中，数据在离开客户端之前就被加密，然后在到达服务器之前被解密。这种方式可以防止数据在公共网络上被截获和篡改。网关加密通常涉及对称加密算法，其中客户端和服务器共享同一个密钥来加密和解密数据。此外，为了保证密钥交换的安全性，可能还会使用非对称加密算法或密钥协商协议。

网关加密的优点包括能够提供端到端的数据保护，以及能够利用现有的网络基础设施而无需修改客户端或服务器的应用程序。然而，这种方法也要求客户端信任网关设备，并且需要适当的密钥管理策略来维护加密过程的安全性。

网关加密原理图详解：

• 客户端：拥有需要发送到服务器的明文数据。
• 网关设备：位于客户端和服务器之间，负责处理加密和解密工作。
• 加密过程：客户端将明文数据发送到网关设备，网关使用共享的加密密钥对这些数据进行加密。
• 加密后的数据：加密后的数据通过网络发送到服务器。
• 解密过程：服务器收到加密数据后，使用相同的加密密钥对其进行解密，恢复成原始的明文数据。
• 服务器处理：解密后的数据由服务器进行相应的处理。

4、数据库加密的使用场景

合规要求：某些行业或地区的法律法规可能要求对数据进行加密处理，以满足数据保护法规的要求，数据库加密可以帮助组织遵守这些法规。

数据泄密：防止明文存储引起的数据泄密、防止内部高权限用户窃取数据，抵御外部黑客攻击，应用APP中的个人信息等等。

5、数据库加密的重要性和实施要点

本来想举个栗子的，但是这块发现没什么好举例子的。

5.1、重要性

1.数据保护：

可以有效保护敏感数据，如个人身份信息、财务数据和健康记录，防止非授权访问和数据泄露。

2.法律合规：

许多法律法规和行业标准（如网络安全法、GB/T39786-2021等）要求对存储和处理的个人数据采取安全措施，数据库加密是一种符合这些要求的有效方式。

3.防止数据泄露：

即使数据库遭受攻击或内部泄露，加密数据能够减少数据泄露的风险，因为攻击者无法轻易解密获得的数据。

4.安全数据共享：

加密允许安全地共享敏感数据，只有授权的用户或系统能够解密数据，从而保持数据的隐私和完整性。

5.增强安全性：

数据库加密是安全架构中的一环，能够显著增强整体系统的安全性，尤其是对于关键业务和敏感信息的保护至关重要。

5.2、实施要点

1.选择合适的加密算法：

选择安全性高且符合标准的加密算法，如AES（高级加密标准），确保加密过程安全可靠。

2.密钥管理：

管理加密密钥的安全存储和分发，确保只有授权的用户或系统能够访问加密数据。

3.性能：

实施加密方案时要考虑透明性和性能影响，确保加密操作对于数据库的性能影响最小化。

4.访问控制：

强化数据库的访问控制，确保只有授权的用户或应用程序可以访问加密数据。

5.审计与监控：

实施审计和监控机制，定期审查加密策略的有效性，并监控可能的安全事件或违规行为。

6.更新与维护：

定期更新和维护加密技术和策略，以应对新的安全威胁和漏洞。

7.培训与意识：

对员工进行安全培训和意识提升，确保他们了解如何正确处理加密数据和识别安全风险。