Tài liệu thực hành Bảo mật hệ thống thông tin - Bài thực hành số 6: Virtual Private Database (Phần 1)

người quản trị dùng các function để hiện thực các chính sách bảo mật và liên kết các chính sách bảo mật đó với các table, view hoặc synonym. Việc gán các chính sách như vậy khiến cho những người dùng với quyền hạn khác nhau sẽ thấy được những “khung nhìn” khác nhau đối với đối tượng được bảo vệ. Việc giới hạn khung nhìn này sẽ trong suốt đối với mọi người dùng. Đồng thời chính sách bảo mật đó sẽ được áp dụng cho bất kỳ user nào truy xuất đến table đó mà không cần người quản trị phải gán chính sách cho từng user. Điều này khiến các chính sách bảo mật được hiện thực bằng FGAC dễ quản lý hơn khi hiện thực bằng view.
Application Context: cung cấp một nơi lưu trữ bảo mật cho những giá trị ngữ cảnh ứng dụng. Sử dụng Application Context sẽ nâng cao hiệu quả thực hiện của FGAC (trong chương trình chúng ta không học về Application-context).
Lưu ý: bởi vì đây là 1 phương pháp hiệu quả và phổ biến để hiện thực việc bảo mật ở mức dòng dữ liệu trong Oracle, nên người ta thường dùng thuật ngữ Row-level security (RLS) để thay cho Fine-grained access control hoặc Virtual Private Database. 
Row-level Security
Lý thuyết
Row-level Security
Row-level security (RLS) cho phép giới hạn việc truy xuất các hàng (record) dựa trên một chính sách bảo mật (security policy) được hiện thực bằng PL/SQL. Một chính sách bảo mật mô tả các quy định quản lý việc truy xuất các dòng dữ liệu.
Cơ chế thực hiện
Để thực hiện RLS, đầu tiên ta tạo 1 hàm PL/SQL (PL/SQL function) trả về một chuỗi (string). Chuỗi string này chứa các điều kiện của chính sách bảo mật mà ta muốn hiện thực.
Hàm PL/SQL vừa được tạo ở trên sau đó được đăng ký cho các table, view mà ta muốn bảo vệ bằng cách dùng package PL/SQL DBMS_RLS.
Khi có một câu truy vấn của bất kỳ user nào trên đối tượng được bảo vệ, Oracle sẽ nối chuỗi được trả về từ hàm nêu trên vào mệnh đề WHERE của câu lệnh SQL ban đầu (nếu trong câu lệnh SQL ban đầu không có mệnh đề WHERE thì Oracle sẽ tự động tạo thêm mệnh đề WHERE để đưa chuỗi điều kiện vào), nhờ đó sẽ lọc được các hàng dữ liệu theo các điều kiện của chính sách bảo mật.
Các lưu ý khi làm việc với RLS
Các hàm PL/SQL được đăng ký cho các table, view hay synonym bằng cách gọi thủ tục DBMS_RLS.ADD_POLICY.
Thủ tục ADD_POLICY đòi hỏi ít nhất phải có 3 tham số nhập vào: object_name, policy_name, policy_function. (Mô tả chi tiết của package DBMS_RLS được chứa trong file thư_mục_cài_đặt_Oracle\Oracle\RDBMS\ADMIN\dbmsrlsa.sql).
Sự kết hợp của object_schema, object_name, và policy_name phải là duy nhất.
Mặc định, policy sẽ được áp dụng cho tất cả các lệnh DML. Người quản trị có thể dùng tham số STATEMENT_TYPES để chỉ ra policy áp dụng cho loại câu lệnh nào.
Bất cứ khi nào 1 user truy xuất một cách trực tiếp hay gián tiếp vào đối tượng được bảo vệ, RLS engine sẽ được gọi một cách trong suốt, hàm PL/SQL đã đăng ký sẽ được thực thi, và rồi lệnh SQL của user sẽ được chỉnh sửa và thực thi.
Tuy nhiên, account SYS không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ chính sách bảo mật nào.
Nhiều policy cũng có thể áp dụng cho cùng 1 đối tượng. Khi đó CSDL sẽ kết hợp tất cả các policy đó lại với nhau theo phép AND.
Quyền sử dụng package DBMS_RLS không được gán cho mọi người dùng. Những người quản trị cần được gán quyền EXECUTE ON DBMS_RLS để có thể sử dụng được nó.
Tất cả các policy function mà ta tạo ra đều phải có đúng 2 tham số truyền vào. Tham số đầu tiên là tên của schema sở hữu đối tượng mà chính sách RLS đó bảo vệ. Tham số thứ hai là tên của đối tượng được bảo vệ. Hai tham số này rất hữu ích vì 1 policy function có thể được áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong nhiều schema khác nhau. Tên của các tham số có thể được đặt thoải mái nhưng thứ tự của 2 tham số phải tuân thủ theo thứ tự trên. Các tham số sẽ được dùng để xác định đối tượng nào mà chính sách đó được gọi cho nó. Kiểu của 2 tham số truyền vào và của giá trị trả về phải là kiểu VARCHAR2.
Policy function cần được tạo ra trong schema của người quản trị bảo mật. Điều này quan trọng vì việc truy xuất vào các policy function cần được bảo vệ. Các user khác không nên có quyền thực thi hay quyền alter hoặc quyền drop trên các policy function này.
Để hiện thực được các chính sách bảo mật phức tạp một cách hiệu quả, thông thường người ta sử dụng kết hợp RLS với Application Context. Nhờ đó các chính sách bảo mật sẽ được áp dụng theo các điều kiện linh hoạt hơn (ví dụ: áp dụng chính sách bảo mật nào là dựa trên người dùng thuộc Department số mấy). Trong chương trình thực hành của chúng ta không học về Application Context, sinh viên tự tìm hiểu thêm về vấn đề này.
Thực hành
Giả sử ta có một chính sách bảo mật (security policy) quy định không một người dùng nào được truy xuất đến các record thuộc Department có deptno là 10 trong bảng EMP thuộc schema của user SCOTT. Để chính sách này có thể áp dụng cho CSDL, đầu tiên ta cần tạo 1 PL/SQL function có chuỗi trả về là điều kiện của chính sách bảo mật trên:
sec_mgr@KNOX10g> CREATE OR REPLACE FUNCTION no_dept10 (
p_schema IN VARCHAR2,
p_object IN VARCHAR2)
RETURN VARCHAR2
AS
BEGIN
RETURN 'deptno != 10';
END;
/
Function created.
Sau khi tạo function hiện thực chính sách bảo mật, ta cần đăng ký function đó cho đối tượng mà chính sách đó muốn bảo vệ bằng cách dùng thủ tục ADD_POLICY trong package DBMS_RLS.
sec_mgr@KNOX10g> BEGIN
DBMS_RLS.add_policy
(object_schema => 'SCOTT',
object_name => 'EMP',
policy_name => 'quickstart',
policy_function => 'no_dept10');
END;
/
PL/SQL procedure successfully completed.
Hai bước hiện thực chính sách bảo mật vừa trình bày ở trên nên được thực hiện bởi account chịu trách nhiệm về quản lý bảo mật (trong ví dụ này và cả các ví dụ khác trong bài lab, account chịu trách nhiệm quản lý bảo mật là sec_mgr).
Để kiểm tra xem chính sách này có làm việc không, ta lần lượt log on vào các account sec_mgr và SCOTT truy xuất bảng EMP bằng một lệnh DML. Câu lệnh sau sẽ yêu cầu hiển thị ra tất cả các Department có trong bảng. Tuy nhiên, cho dù log on vào account nào ta cũng sẽ thấy rằng các Department có deptno bằng 10 sẽ không xuất hiện trong kết quả câu truy vấn, bởi vì chính sách RLS đã tự động lọc ra những record đó.
sec_mgr@KNOX10g> SELECT DISTINCT deptno FROM scott.emp;
DEPTNO
----------
20
30
scott@KNOX10g> SELECT DISTINCT deptno FROM emp;
DEPTNO
----------
20
30
Một ưu điểm của RLS nữa là ta có thể thay đổi nội dung của 1 chính sách bảo mật bằng cách viết lại function hiện thực chính sách đó mà không cần phải đăng ký lại chính sách đó cho đồi tượng cần bảo vệ. Để thấy được ưu điểm này, ta trở lại với ví dụ trên, thay đổi nội dung của function no_dept10:
sec_mgr@KNOX10g> CREATE OR REPLACE FUNCTION no_dept10 (
p_schema IN VARCHAR2,
p_object IN VARCHAR2)
RETURN VARCHAR2
AS
BEGIN
RETURN 'USER != ''SCOTT''';
END;
/
Function created.
Chính sách vừa được sửa đổi quy định không cho người dùng SCOTT truy xuất nội dung của bảng được bảo vệ (USER là một hàm của Oracle trả về tên người dùng hiện tại của session đó). Ta kiểm tra lại xem việc áp dụng chính sách đã được thay đổi chưa bằng cách lần lượt log on vào hệ thống bằng 2 account sec_mgr, SCOTT và truy xuất bảng EMP:
sec_mgr@KNOX10g> SELECT COUNT(*) Total_Records FROM scott.emp;
TOTAL_RECORDS
-------------
14
scott@KNOX10g> SELECT COUNT(*) Total_Records FROM emp;
TOTAL_RECORDS
-------------
0
Sau khi tạo các policy function, ta có thể kiểm tra chuỗi trả về của function vửa tạo bằng cách thực hiện câu lệnh sau:
sec_mgr@KNOX10g> col predicate format a50;
sec_mgr@KNOX10g> SELECT no_dept10 ('SCOTT','EMP') predicate
FROM DUAL;
PREDICATE
--------------------------------------------------
USER != 'SCOTT'
Nếu trong câu lệnh tạo policy function ta quy định các tham số có giá trị mặc định là null thì câu lệnh để kiểm tra chuỗi trả về vửa nêu ở trên có thể được viết ngắn gọn lại:
sec_mgr@KNOX10g> CREATE OR REPLACE FUNCTION no_dept10 (
p_schema IN VARCHAR2 DEFAULT NULL,
p_object IN VARCHAR2 DEFAULT NULL)
RETURN VARCHAR2
AS
BEGIN
RETURN 'deptno != 10';
END;
/
sec_mgr@KNOX10g> col predicate format a50;
sec_mgr@KNOX10g> SELECT no_dept10 predicate FROM DUAL;
PREDICATE
--------------------------------------------------
USER != 'SCOTT'
Giả sử ta có chính sách bảo mật quy định các user chỉ được insert và update trên các dòng dữ liệu của các Department có deptno < 4. Policy function được hiện thực như sau:
sec_mgr@KNOX10g> CREATE OR REPLACE FUNCTION dept_less_4 (
 	p_schema IN VARCHAR2 DEFAULT NULL,
 	p_object IN VARCHAR2 DEFAULT NULL)
 	RETURN VARCHAR2
 	AS	
 	BEGIN
 	RETURN 'deptno < 4';
 	END;
 	/
Function created.
sec_mgr@KNOX10g>BEGIN
 	DBMS_RLS.add_policy
 (object_schema => 'SCOTT',
 	object_name => 'EMP',
 	policy_name => 'EMP_IU',
 	function_schema => 'SEC_MGR',
 	policy_function => 'dept_less_4',
 	statement_types => 'INSERT,UPDATE',
 	update_check => TRUE);
 	 	END;
 	 	 /
Tên chính sách (policy_name) nên mô tả mục đích sử dụng của policy function này (trong ví dụ này tên chính sách là EMP_IU chỉ ra rằng chính sách được áp dụng cho bảng EMP đối với các tác vụ Insert, Update). Tương tự, việc chọn tên policy_function cũng cần phải gợi nhớ rằng function đó trả về cái gì.
Tham số update_check là tham số tùy chọn cho các loại lệnh INSERT và UPDATE. Nó có giá trị mặc định là FALSE. Nếu update_check có giá trị TRUE, sau khi câu lệnh SQL đã được chỉnh sửa theo điều kiện của chính sách bảo mật và được thực thi, Oracle sẽ thực hiện việc kiểm tra lại các giá trị vừa được UPDATE/INSERT xem nó có vi phạm chính sách bảo mật không. Nếu có vi phạm thì việc thực thi câu lệnh SQL đó sẽ thất bại và thông báo lỗi sẽ được xuất ra. Điều này sẽ được thấy rõ ở phần tiếp theo.
Ta kiểm tra việc áp dụng chính sách bảo mật trên. Đầu tiên ta SELECT trên bảng EMP một số record, ta nhận thấy rằng ràng buộc ‘deptno < 4’ không ảnh hưởng đối với câu lệnh SELECT:
scott@KNOX10g> SELECT username, deptno
 	 FROM emp WHERE username < 'C';
USERNAME DEPTNO
---------- ----------
ALLEN 1
BLAKE 2
ADAMS 6
Tiếp theo ta update trên bảng EMP lần lượt ở record có deptno bằng 1 và deptno bằng 6 sẽ được kết quả như sau:
scott@KNOX10g>	UPDATE emp
 	 SET username = 'GRIZZLY'
 	WHERE username = 'ALLEN';
1 row updated.
scott@KNOX10g>	UPDATE emp
 	 SET username = 'BOZO'
 	WHERE username = 'ADAMS';
0 rows updated.
Lưu ý rằng sẽ không có lỗi nào được xuất ra cho câu lệnh update thứ hai. Vì không có dòng nào trong bảng thỏa đồng thời điều kiện của câu lệnh SQL trên và điểu kiện được đưa ra trong chính sách bảo mật nên không có hàng nào được update. Tuy nhiên, nếu ta thực hiện câu lệnh sau thì sẽ có thông báo lỗi xuất hiện:
scott@KNOX10g>	UPDATE emp
 	 SET deptno = 6
 	WHERE username = 'BLAKE';
update emp
 *
ERROR at line 1: 
ORA-28115: policy with check option violation
Trong câu lệnh trên, đầu tiên Oracle tìm được 1 hàng thỏa điều kiện username = 'BLAKE' và điều kiện của chính sách bảo mật là deptno 4). Do có vi phạm này nên câu lệnh update trên bị thất bại và có thông báo lỗi xuất hiện. Nếu update_check = FALSE thì câu lệnh update vừa rồi sẽ được thực thi thành công (nghĩa là deptno của BLAKE sẽ có giá trị là 6).
Ta kiểm tra tiếp trường hợp khi ta INSERT vào bảng EMP:
scott@KNOX10g>	INSERT INTO emp (username, deptno)
 	 VALUES ('KNOX',1);
1 row created.
scott@KNOX10g>	INSERT INTO emp (username, deptno)
 	 VALUES ('ELLISON',5);
insert into emp(username,deptno)
 *
ERROR at line 1:
ORA-28115: policy with check option violation
Tương tự như trường hợp khi ta kiểm tra với các lệnh Update, tác vụ insert 1 record có deptno >= 4 bị thất bại và sinh ra lỗi. Tác vụ này thất bại do vi phạm policy function và do ta đã thiết lập UPDATE_CHECK=TRUE khi gọi thủ tục ADD_POLICY. Nếu ta không thiết lập TRUE, việc insert trên sẽ thành công (nghĩa là sẽ có thêm 1 dòng có deptno = 5 được tạo ra).
Kỹ thuật làm việc với policy function
Lý thuyết
Một trong những cách hiệu quả nhất để ngăn không cho bất kỳ record nào bị truy xuất bằng phương pháp RLS là tạo ra 1 policy function có chuỗi trả về chứa một điều kiện nào đó mà không bao giờ có thể xảy ra (ví dụ: chuỗi “1 = 0”). Cần lưu ý rằng trả về 1 chuỗi null hoặc chuỗi có độ dài bằng 0 thì sẽ cho kết quả ngược lại: tất cả các record sẽ được phép truy xuất.
Thực hành
Sẽ rất có lợi nếu ta tạo một policy function có tác dụng ngăn chặn tất cả các record. Mỗi khi cần khóa lại một bảng nào đó một cách nhanh chóng ta có thể sử dụng nó:
sec_mgr@KNOX10g> CREATE OR REPLACE FUNCTION no_records (
 	p_schema IN VARCHAR2 DEFAULT NULL,
 	p_object IN VARCHAR2 DEFAULT NULL)
 	 	RETURN VARCHAR2 
AS 
 	BEGIN 
 	RETURN '1=0';
 	END;
 	/ 
Function created.
Đây cũng là một cách giúp ta có thể biến một bảng thành bảng chỉ được phép đọc (Read Only table). Ta chỉ cần đăng ký policy function trên cho bảng đó với lựa chọn áp dụng cho các câu lệnh INSERT, UPDATE, DELETE:
sec_mgr@KNOX10g> BEGIN 
 	DBMS_RLS.add_policy 
 	(object_schema => 'SCOTT',
 	object_name => 'EMP',
 	policy_name => 'PEOPLE_RO_IUD',
 	function_schema => 'SEC_MGR',
 	policy_function => 'No_Records',
 	statement_types => 'INSERT,UPDATE,DELETE',
 	update_check => TRUE);
 	END;
 	/ 
PL/SQL procedure successfully completed.
Kiểm tra lại việc áp dụng chính sách bảo mật trên:
scott@KNOX10g> SELECT COUNT (*) FROM emp;
 	COUNT(*)
	----------
 	14 
scott@KNOX10g> -- Không thể update bất kỳ record nào 
scott@KNOX10g> UPDATE emp SET username = NULL;
0 rows updated.
scott@KNOX10g> -- Không thể delete bất kỳ record nào 
scott@KNOX10g> DELETE FROM emp;
0 rows deleted.
scott@KNOX10g> -- Không thể insert thêm bất kỳ record nào 
scott@KNOX10g> INSERT INTO emp (username) VALUES ('KNOX');
INSERT INTO emp (username) VALUES ('KNOX')
 *
ERROR at line 1:
ORA-28115: policy with check option violation
Để xóa bỏ việc 1 chính sách bảo mật đã được đăng ký cho một table/view, ta dùng thủ tục DROP_POLICY của package DBMS_RLS. Ví dụ:
sec_mgr@KNOX10g> BEGIN 
 	DBMS_RLS.drop_policy 
 (object_schema => 'SCOTT',
 object_name => 'EMP',
 policy_name => 'debug');
 	END;
 	/	 
PL/SQL procedure successfully completed.
Bài tập
Tạo cấu trúc bảng sau:
	EMPHOLIDAY
( EmpNo	NUMBER(5),
	Name	VARCHAR2(60),
	Holiday 	DATE	)
EmpNo	Name	Holiday
	---------	---------	---------
	1	Han	2/1/2010
	2	An	12/5/2010
	3	Thu	26/8/2009
Xây dựng một policy HolidayControl cho các trường hợp sau đây:
An chỉ được xem và chỉnh sửa thông tin cá nhân của riêng mình.
Thu không được xem hay chỉnh sửa bất kỳ thông tin nào.
Han được quyền xem tất cả các thông tin nhưng chỉ chỉnh sửa (Insert, Update, Delete) được Holiday nào mà ngày lớn hơn hay bằng ngày hiện tại (không chỉnh sửa được ngày ở quá khứ).
Ghi chú: 
1/ Giả thiết trường Name có các dữ liệu phân biệt nhau và tương ứng với Username trong hệ thống.
2/ Schema chứa đối tượng cần được bảo vệ là SCOTT.
3/ Schema chứa policy function được sử dụng là Sec_Mgr.