📌 [정보처리기사] 데이터베이스 보안/암호화/접근통제

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Dexter_- 2024. 2. 15. 17:01

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물리 데이터베이스 설계

데이터베이스 보안의 개요

📌 데이터 베이스 보안이란 데이버베이스의 일부분 또는 전체에 대하여 권한이 없는 사용자가 액세스하는 것을 금지하기 위해 사용되는 기술이다.

보안을 위한 데이터 단위는 테이블 전체로부터 특정 테이블의 특정한 행과 열 위치에 있는 특정한 데이터 값에 이르기까지 다양한다.
데이터베이스 사용자들은 일반적으로 서로 다른 객체에 대하여 다른 접근 권리 또는 권한을 갖게 된다.

암호화(Encryption)

📌 암호화는 데이터를 보낼 때 송신자가 지정한 수신자 이외에는 그 내용을 알 수 없도록 평문을 암호문으로 변환하는 것이다.

암호화(Encryption) 과정 : 암호화되지 않은 평문을 정보 보호를 위해 암호문으로 바꾸는 과정
복호화(Decryption) 과정 : 암호문을 원래의 평문으로 바꾸는 과정
암호화 기법에는 개인키 암호 방식과 공개키 암호 방식이 있다.

💡 무결성(Integrity)과 보안(Security)
- 무결성은 권한이 있는 사용자로부터 데이터베이스를 보호하는 것이고, 보안은 권한이 없는 사용자로부터 데이터베이스를 보호하는 것이다.
- 보안은 데이터베이스 사용자들이 데이터베이스를 사용하고자 할 때 언제든지 사용할 수 있도록 보장하는 것이고, 무결성은 정확하게 사용할 수 있도록 보장하는 것이다.

개인키 암호 방식(Private Key Encryption) = 비밀키 암호 방식

📌 비밀키 암호화 기법은 동일한 키로 데이터를 암호화하고 복호화 한다.

비밀키 암호화 기법은 대칭 암호 방식 또는 단일키 암호화 기법이라고도 한다.
비밀키는 제3자에게는 노출시키지 않고 데이터베이스 사용 권한이 있는 사용자만 나누어 가진다.
종류 : 전위 기법, 대체 기법, 대수 기법, 합성 기법(DES, LUCIFER)

공개키 암호 방식(Public Key Encryption)

📌 공개키 암호화 기법은 서로 다른 키로 데이터를 암호화하고 복호화 한다.

데이터를 암호화할 때 사용하는 키(공개키, Public Key)는 데이터베이스 사용자에게 공개하고, 복호화 할 때의 키(비밀키, Secret Key)는 관리자가 비밀리에 관리하는 방법이다.
공개키 암호화 기법은 비대칭 암호 방식이라고도 하며, 대표적으로 RSA(Rivest Shamir Adleman)가 있다.

💡 DES(Data Encryption Standard) 기법 : DES 기법은 개인키 암호 방식의 대표적인 알고리즘으로 64Bit의 평문 블록을 56Bit의 16개 키를 이용하여 16회의 암호 계산 단계를 거쳐 64Bit 의 암호문을 얻습니다.
💡 루시퍼(Lucifer0는 민간에서 개발한 최초의 블록 암호들에 붙은 이름으로, 19870년대 IBM 소속의 호르스트 파이스텔 등에 의해 제작되었다.
💡 RSA 암호는 공개키 암호 시스템의 하나로, 암호화뿐만 아니라 전자서명이 가능한 최초의 알고리즘으로 알려져 있다. RSA가 갖는 전자서명 기능은 인증을 요구하는 전자 상거래 등에 RSA의 광범위한 활용을 가능하게 하였다.

접근 통제

📌 접근 통제는 데이터가 저장된 객체와 이를 사용하려는 주체 사이의 정보 흐름을 제한하는 것이다.

접근 통제는 데이터에 대해 다음과 같은 통제를 함으로써 자원의 불법적인 접근 및 파괴를 예방한다.
- 비인가된 사용자의 접근 감시
- 접근 요구자의 사용자 식별
- 접근 요구의 정당성 확인 및 기록
- 보안 정책에 근거한 접근의 승인 및 거부 등
접근 통제 기술에는 임의 접근통제(DAC), 강제 접근통제(MAC), 역할기반 접근 통제(RBAC)가 있다.

임의 접근 통제 (DAC; Discretionary Access Control)	- 임의 접근통제는 데이터에 접근하는 사용자의 신원에 따라 접근 권한을 부여하는 방식이다. - 데이터 소유자가 접근 통제 권한을 지정하고 제어한다. - 객체를 생성한 사용자가 생성된 객체에 대한 모든 권한을 부여 받고, 부여된 권한을 다른 사용자에게 허가할 수도 있다. - 임의 접근 통제에 사용되는 SQL 명령어에는 GRANT와 REVOKE가 있다.
강제 접근통제 (MAC; Mandatory Access Control)	- 강제 접근 통제는 주체와 객체의 등급을 비교하여 접근 권한을 부여하는 방식이다. - 시스템이 접근 통제 권한을 지정한다. - 데이터베이스 객체별로 보안 등급을 부여할 수 있고, 사용자 별로 인가 등급을 부여할 수 있다. - 주체는 자신보다 보안 등급이 높은 객체에 대해 읽기, 수정, 등록이 모두 불가능하고, 보안 등급이 같은 객체에 대해서는 읽기, 수정, 등록이 가능하고, 보안 등급이 낮은 객체는 읽기가 가능하다.
역할기반 접근통제 (RBAC; Role Based Access Control)	- 역할 기반 접근 통제는 사용자의 역할에 따라 접근 권한을 부여하는 방식이다. - 중앙관리자가 접근 통제 권한을 지정한다. - 임의 접근 통제와 강제 접근 통제의 단점을 보완하였으며, 다중 프로그래밍 환경에 최적화된 방식이다. - 중앙관리자가 역할마다 권한을 부여하면, 책임과 자질에 따라 역할을 할당 받은 사용자들은 역할에 해당하는 권한을 사용할 수 있다.

💡 객체 : 테이블, 컬럼 등과 같은 데이터베이스 개체들을 의미한다.
💡 주체 : 일반적으로 객체를 사용하기 위해 접근을 시도하는 사용자를 의미한다.
💡 GRANT : 객체에 대한 권한을 부여하는 명령이다.
예) GRANT RESOURCE TO KORA; : 사용자가 ID가 KORA인 사람에게 데이터베이스 및 테이블을 생성할 수 있는 권한을 부여한다.
💡 REVOKE : 객체에 부여된 권한을 취소하는 명령이다.
예) REVOKE UPDATE ON 고객 FROM JULIA; : 사용자 ID가 JULIA인 사람에게 부여한 권한 중 갱신(UPDATE)권한을 취소한다.

강제 접근 통제(MAC)의 보안모델

벨 라파듈라 모델 (Bell-LaPadula Model)	- 군대의 보안 레벨처럼 정보의 기밀성에 따라 상하 관계가 구분된 정보를 보호하기 위해 사용한다. - 보안 취급자의 등급을 기준으로 읽기 권한과 쓰기 권한이 제한된다. - 자신의 보안 레벨 이상의 문서를 작성할 수 있고, 자신의 보안 레벨 이하의 문서를 읽을 수 있다. 예) 보안 레벨이 2급인 보안 취급자의 읽기 권한과 쓰기 권한 - 2, 3급 비밀 문서를 조회할 수 있다. - 1, 2급 비밀 문서를 작성할 수 있다.
비바 무결성 모델 (Biba Integrity Model)	- 벨 라파듈라 모델을 보완한 수학적 모델로, 무결성을 보장하는 최초의 모델이다. - 비인가자에 의한 데이터 변형을 방지한다.
클락-윌슨 무결성 모델 (Clark-Wilson Integrity Model)	무결성 중심의 상업용 모델로 사용자가 직접 객체에 접근할 수 없고 프로그램에 의해 접근이 가능한 보안 모델이다.
만리장성 모델 (Chinese Wall Model)	서로 이해 충돌 관계에 있는 객체 간의 정보 접근으 통제하는 모델이다.

접근 통제의 3요소는 접근 통제 정책, 접근 통제 매커니즘, 접근 통제 보안모델이다.

접근 통제 정책

📌 접근 통제 정책은 어떤 주체가(Who)가 언제(When), 어디서(Where), 어떤 객체(What)에게, 어떤 행위(How)에 대한 허용 여부를 정의하는 것으로, 신분 기반 정책, 규칙 기반 정책, 역할 기반 정책이 있다.

신분 기반 정책	- 주체나 그룹의 신분에 근거하여 객체의 제한하는 방법으로, IBP와 GBP가 있다. - IBP(Individual-Based Policy) : 최소 권한 정책으로, 단일 주체에게 하나의 객체에 대한 허가를 부여한다. - GBP(Group-Based Policy) : 복수 주체에 하나의 객체에 대한 허가를 부여한다.
규칙 기반 정책	- 주체가 갖는 권한에 근거하여 객체의 접근을 제한하는 방법으로, MLP와 CBP가 있다. - MLP(Multi-Level Policy) : 사용자 및 객체별로 지정된 기밀 분류에 따른 정책 - CBP(Compartment-Based Policy) : 집단별로 지정된 기밀 허가에 따른 정책
역할 기반 정책	GBP의 변형된 정책으로, 주체의 신분이 아니라 주체가 맡은 역할에 근거하여 객체의 접근을 제한하는 방법이다. 예) 인사 담당자, DBA 등

접근 통제 매커니즘

📌 접근 통제 매커니즘은 정의된 접근 통제 정책을 구현하는 기술적인 방법으로, 접근 통제 목록, 능력 리스트, 보안 등급, 패스워드, 암호화 등이 있다.

접근 통제 목록(Access Control List) : 객체를 기준으로 특정 객체에 대해 어떤 주체가 어떤 행위를 할 수 있는지를 기록한 목록이다.
능력 리스트(Capability List) : 주체를 기준으로 주체에게 허가된 자원 및 권한을 기록한 목록이다.
보안 등급(Security Level) : 주체나 객체 등에 부여된 보안 속성의 집합으로, 이 등급을 기반으로 접근 승인 여부가 결정된다.
패스워드 : 주체가 자신임을 증명할 때 사용하는 인증 방법이다.
암호화 : 데이터를 보낼 때 지정된 수신자 이외에는 내용을 알 수 없도록 평문을 암호문으로 변환하는 것으로, 무단 도용을 방지하기 위해 주로 사용된다.

접근 통제 보안 모델

📌 접근 통제 보안 모델은 보안 정책을 구현하기 위한 정형화된 모델로, 기밀성 모델, 무결성 모델, 접근 통제 모델이 있다.

기밀성 모델
- 기밀성 모델은 군사적인 목적으로 개발된 최초의 수학적 모델로, 기밀성 보장이 최우선인 모델이다.
  - 기밀성 모델은 군대 시스템 등 특수 환경에서 주로 사용된다.
  - 제약 조건
    - 단순 보안 규칙 : 주체는 자신보다 높은 등급의 객체를 읽을 수 없다.
    - ★(스타)- 보안 규칙 : 주체는 자신보다 낮은 등급의 객체에 정보를 쓸 수 없다.
    - 강한 ★(스타) 보안 규칙 : 주체는 자신과 등급이 다른 객체를 읽거나 쓸 수 없다.

Level	단순 보안 규칙	★(스타)-보안 규칙	강한 ★(스타) 보안 규칙
Level	읽기 권한	쓰기 권한	읽기/쓰기 권한
높은 등급	통제	가능	통제
같은 등급	가능	가능	가능
낮은 등급	가능	통제	통제

💡 기밀성(Confidentiality) : 기밀성은 시스템 내의 정보와 자원은 인가된 사용자에게만 접근이 허용되는 것으로 정보가 전송 중에 노출되더라도 데이터를 읽을 수 없는 것을 의미한다.
💡 ★(스타)-보안 규칙 : ★스타-보안 규칙은 높은 등급의 주체가 자신이 접근 가능한 정보를 낮은 등급으로 복사하여 유출하는 행위를 방지하기 위한 것으로 정보의 기밀성 보호를 위한 제약이다.

무결성 모델
- 무결성 모델은 기밀성 모델에서 발생하는 불법적인 정보 변경을 방지하기 위해 무결성을 기반으로 개발된 모델이다.
  - 무결성 모델은 데이터의 일관성 유지에 중점을 두어 개발되었다.
  - 무결성 모델은 기밀성 모델과 동일하게 주체 및 객체의 보안 등급을 기반으로 한다.
  - 제약 조건
    - 단순무결성 규칙 : 주체는 자신보다 낮은 등급의 객체를 읽을 수 없다.
    - ★(스타)-무결성 규칙 : 주체는 자신보다 높은 등급의 객체에 정보를 쓸 수 없다.

Level	단순 무결성 규칙	★(스타)-무결성 규칙
Level	읽기 권한	쓰기 권한
높은 등급	가능	통제
같은 등급	가능	가능
낮은 등급	통제	가능

접근 통제 모델
- 접근통제 모델은 접근 통제 매커니즘을 보안 모델로 발전시킨 것으로, 대표적으로 접근 통제 행렬(Access Control Matrix)이 있다.
- 접근 통제 행렬(Access Control Matrix)
  - 임의적인 접근 통제를 관리하기 위한 보안 모델로, 행은 주체, 열은 객체 즉, 행과 열로 주체와 객체의 권한 유형을 나타낸다.
    - 행 : 주체로서 객체에 접근을 시도하는 사용자이다.
    - 열 : 객체로서 접근 통제가 이뤄지는 테이블, 컬럼, 뷰 등과 같은 데이터베이스의 개체이다.
    - 규칙 : 주체가 객체에 대하여 수행하는 입력, 수정, 삭제, 등의 데이터베이스에 대한 조작이다.

이름	사원	부서	상품	판매현황	거래업체
사쿠라	ALL	ALL	R	R	R
김채원	R/W	R/W	R	R	R
허윤진	R	R	R	R/W	R/W
카즈하	R	R	R/W

접근 통제 조건

📌 접근 통제 조건은 접근통제 매커니즘의 취약점을 보완하기 위해 접근통제 정책에 부가하여 적용할 수 있는 조건이다.

값 종속 통제(Value-Dependent Control) : 일반적으로는 객체에 저장된 값에 상관없이 접근통제를 동일하게 허용하지만 객체에 저장된 값에 따라 다르게 접근 통제를 허용해야 하는 경우에 사용한다.
- 예) 납입한 금액에 따라 보안 등급이 설정되고, 보안 등급에 따라 접근 여부가 결정되는 경우
다중 사용자 통제(Multi-User Control) : 지정된 객체에 다수의 사용자가 동시에 접근을 요구하는 경우에 사용된다.
- 예) 여러 명으로 구성된 한 팀에서 다수결에 따라 접근 여부가 결정되는 경우
컨텍스트 기반 통제(Context-Based Control) : 특정 시간, 네트워크 주소, 접근 경로, 인증 수준 등에 근거하여 접근을 제어하는 방법으로, 다른 보안 정책과 결합하여 보안 시스템의 취약점을 보완할 때 사용된다.
- 예) 근무시간, 즉 월요일~금요일 9:00~18:00 사이에만 접근 가능

감사 추적

📌 감사 추적은 사용자나 애플리케이션이 데이터베이스에 접근하여 수행한 모든 활동을 기록하는 기능이다.

감사 추적은 오류가 발생한 데이터베이스를 복구하거나 부적절한 데이터 조작을 파악하기 위해 사용된다.
감사 추적 시 실행한 프로그램, 사용자, 날짜 및 시간, 접근한 데이터의 이전 값 및 이후 값 등이 저장된다.