BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THƯƠNG MẠI
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
GIẢI PHÁP TRUY VẤN TRỰC TIẾP
TRÊN DỮ LIỆU MÃ HÓA NHẰM NÂNG CAO TÍNH BẢO MẬT
CƠ SỞ DỮ LIỆU TRỰC TUYẾN
MÃ SỐ ĐỀ TÀI: CS20-41
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hoàng Ngọc Cảnh
Thành viên tham gia: ThS. Vũ Quang Huy
ThS. Trần Lê Kim Danh
Hà Nội, 3/2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THƯƠNG MẠI
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
GIẢI PHÁP TRUY VẤN TRỰC TIẾP
TRÊN DỮ LIỆU MÃ HÓA NHẰM NÂNG CAO TÍNH BẢO MẬT
CƠ SỞ DỮ LIỆU TRỰC TUYẾN
MÃ SỐ ĐỀ TÀI: CS20-41
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hoàng Ngọc Cảnh
Thành viên tham gia: ThS. Vũ Quang Huy
ThS. Trần Lê Kim Danh
Xác nhận của Trường Đại học Thương mại
Chủ nhiệm đề tài
Hà Nội, 3/2021
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ ..................................................................... 1
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................. 2
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................. 3
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 4
1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 4
2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................ 7
2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .............................................................. 7
2.1.1. Giải pháp tìm kiếm trực tiếp trên dữ liệu mã hóa ................................ 7
2.1.2. Giải pháp tìm kiếm dựa trên chỉ mục mã hóa ...................................... 9
2.1.3. Một số sản phẩm SE được đã được xây dựng .................................... 10
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................. 11
2.3. Nhận xét về tình hình nghiên cứu các giải pháp hỗ trợ truy vấn trên dữ
liệu mã .............................................................................................................. 12
3. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 13
4. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 13
5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ......................................................................... 13
6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 14
7. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 14
CHƯƠNG 1. BÀI TOÁN BẢO MẬT CƠ SỞ DỮ LIỆU TRỰC TUYẾN............. 15
1. Yêu cầu đối với bài toán bảo mật Cơ sở dữ liệu .............................................. 15
1.1. Hệ quản trị CSDL ...................................................................................... 15
1.2. Vấn đề an toàn CSDL ............................................................................... 16
1.2.1. Một số biện pháp an toàn trong môi trường máy tính ....................... 17
1.2.2. Các biện pháp an toàn ngoài môi trường máy tính ............................ 18
1.2.3. Bảo mật CSDL bằng mật mã ............................................................. 18
1.2.4. Các phương pháp mã hóa tại mức ứng dụng và tại mức CSDL ........ 21
2. Một số phương pháp bảo mật trên các hệ quản trị Cơ sở dữ liệu .................... 23
2.1. Bảo mật trên hệ quản trị CSDL MS SQLSERVER .................................. 23
2.1.1. Phương pháp mã hóa mức ô ............................................................... 23
2.1.2. Phương pháp mã hóa TDE ................................................................. 24
2.1.3. Phương pháp luôn luôn mã hóa (Always Encrypted) ........................ 25
2.2. Bảo mật trên hệ quản trị CSDL Oracle ..................................................... 27
CHƯƠNG 2. BẢO MẬT CƠ SỞ DỮ LIỆU DỰA TRÊN TRUY VẤN TRỰC
TIẾP TRÊN DỮ LIỆU MÃ ..................................................................................... 32
1. Mô hình triển khai máy chủ Proxy ................................................................... 32
2. Các nguyên tắc thiết kế Framework cho máy chủ Proxy ................................. 34
2.1. Nguyên tắc thiết kế 1 ................................................................................. 35
2.2. Nguyên tắc thiết kế 2 ................................................................................. 37
2.3. Nguyên tắc thiết kế 3 ................................................................................. 46
2.4. Nguyên tắc thiết kế 4 ................................................................................. 49
3. Thực nghiệm và đánh giá ................................................................................. 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 60
1. Kết luận ............................................................................................................ 60
2. Kiến nghị .......................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 61
Tài liệu tham khảo nước ngoài ............................................................................. 61
Tài liệu tham khảo trong nước ............................................................................. 62
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 62
1
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Bảng/Hình
Tên Bảng/Hình
Bảng 1
Bộ lệnh thử nghiệm
Bảng 2
Kết quả thử nghiệm các câu lệnh
Hình 1
Nhu cầu sử dụng điện toán đám mây tại các tổ chức – doanh nghiệp
Hình 2
Vấn đề rủi ro khi sử dụng điện toán đám mây
Hình 3
Xử lý câu lệnh truy vấn trên dữ liệu mã hóa với mô hình DAS
Hình 4
Mối quan hệ giữa các tiêu chí phải đạt được của hệ thống SE
Hình 5
Phân loại các kỹ thuật Searchable Encryption (SE)
Hình 6
Một số hệ quản trị CSDL dạng SQL và NoSQL điển hình
Hình 7
Thị phần hệ quản trị CSDL quan hệ, Hadoop & NoSQL và các CSDL không
quan hệ khác
Hình 8
Thị phần của các hệ quản trị CSDL thương mại năm 2016
Hình 9
Các phương pháp mã hóa bảo mật CSDL – a. Mã hóa mức lưu trữ; b. Mã hóa
mức CSDL; c. Mã hóa mức ứng dụng.
Hình 10
Các giải pháp bảo mật CSDL sử dụng các module tin cậy
Hình 11
Mô hình giải pháp bảo mật được thực hiện bên trong hệ quản trị
Hình 12
Mô hình giải pháp bảo mật được thực hiện bên ngoài hệ quản trị
Hình 13
Mô hình giải pháp bảo mật dựa trên các khả năng mở rông của các hệ quản trị
Hình 14
Mô hình mã/giải mã CSDL sử dụng tầng chuyển đổi trung gian
Hình 15
Mô hình mã/giải mã CSDL sử dụng cơ chế sẵn có trong CSDL
Hình 16
Kiến trúc mã hóa CSDL trong suốt
Hình 17
Kiến trúc mã hóa kiểu luôn luôn mã hóa
Hình 18
Kết quả kiểm tra hiệu năng mã hóa AE của SQL Server
Hình 19
Kiến trúc an toàn của Oracle
Hình 20
Mã hóa dữ liệu trong suốt
Hình 21
Mô hình ngữ cảnh chung hệ thống bảo mật CSDL
Hình 22
Mô tả các bước truy vấn trên CSDL mã
Hình 23
Mô tả mô hình triển khai các thành phần trong hệ thống bảo mật CSDL
Hình 24
Mô tả cấu trúc CSDL thử nghiệm
Hình 25
Giao diện phần mềm SQL_Proxy_Framework
Hình 26
Giao diện Demo thực thi 1 câu lệnh SQL