數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)加密與性能優(yōu)化研究

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全除依賴自身內(nèi)部的安全機(jī)制外，還與外部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、應(yīng)用環(huán)境、從業(yè)人員素質(zhì)等因素息息相關(guān)，因此，從廣義上講，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全框架可以劃分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層次、宿主操作系統(tǒng)層次和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)層次。這三個(gè)層次構(gòu)筑成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全體系，與數(shù)據(jù)安全的關(guān)系是逐步緊密的，防范的重要性也逐層加強(qiáng)，從外到內(nèi)、由表及里保證數(shù)據(jù)的安全。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)層次安全技術(shù)主要是用來(lái)解決相關(guān)認(rèn)識(shí)問(wèn)題。數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)分成兩個(gè)功能獨(dú)立的主要部件：一個(gè)是加密字典管理程序，另一個(gè)是數(shù)據(jù)庫(kù)加解密引擎。數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)將用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息具體的加密要求以及基礎(chǔ)信保存在加密字典中，通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)加、解密引擎實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)庫(kù)表的加密、脫密及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)信息的加、解處理是在后臺(tái)完成的，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是透明的。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)加密主要分為以下三個(gè)層次：OS層、DBMS內(nèi)核層和DBMS外層。在OS層加密，在OS層無(wú)法辨認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件中的數(shù)據(jù)關(guān)系，從而無(wú)法產(chǎn)生合理的密鑰，對(duì)密鑰合理的管理和使用也很難。對(duì)大型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，在OS層對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行加密很難實(shí)現(xiàn)。在DBMS內(nèi)核層實(shí)現(xiàn)加密，這種加密是指數(shù)據(jù)在物理存取之前完成加／解密工作。這種加密方式的優(yōu)點(diǎn)是加密功能強(qiáng)，并且加密功能幾乎不會(huì)影響DBMS的功能，可以實(shí)現(xiàn)加密功能與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間的無(wú)縫耦合。其缺點(diǎn)是加密運(yùn)算在服務(wù)器端進(jìn)行，加重了服務(wù)器的負(fù)載，而且DBMS和加密器之間的接口需要DBMS開發(fā)商的支持。在DBMS外層實(shí)現(xiàn)加密，比較實(shí)際的做法是將數(shù)據(jù)庫(kù)加密系統(tǒng)做成DBMS的一個(gè)外層工具，根據(jù)加密要求自動(dòng)完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的加／解密處理。采用這種加密方式進(jìn)行加密，加／解密運(yùn)算可在客戶端進(jìn)行，它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)加重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的負(fù)載并且可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上傳輸?shù)募用?，缺點(diǎn)是加密功能會(huì)受到一些限制，與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間的耦合性稍差。
一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能優(yōu)化
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，但用戶往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用性能逐漸下滑，因而有必要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化。
（一）影響數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能的主要因素
了解數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能的影響性因素是進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化的前提和基礎(chǔ)，筆者根據(jù)多年的研究與總結(jié)得出數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能影響因素主要有：數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式問(wèn)題，系統(tǒng)應(yīng)用方式（架構(gòu)）問(wèn)題（應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的優(yōu)化），數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)問(wèn)題（指定類型SQL語(yǔ)句的優(yōu)化），數(shù)據(jù)庫(kù)管理與研究問(wèn)題（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、物理存儲(chǔ)和邏輯存，存儲(chǔ)的優(yōu)化）和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的維護(hù)方式等。
（二）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化的主要方式
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用性能的下降將會(huì)影響到數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和效率，因而必須對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，具體來(lái)說(shuō)主要包括：
（1）修改應(yīng)用技術(shù)模式，引入“中間表”的概念，在實(shí)際單據(jù)未進(jìn)入核心業(yè)務(wù)流程前，采用“中間表”的技術(shù)思路，就是在實(shí)際用戶操作過(guò)程中，實(shí)際操作的是一個(gè)臨時(shí)表，在進(jìn)行數(shù)據(jù)某個(gè)階段審核（進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)）后，將臨時(shí)表的數(shù)據(jù)寫入正式表，并且刪除臨時(shí)表的數(shù)據(jù)，這樣始終保持用戶操作表的固定的數(shù)據(jù)量而且控制增長(zhǎng)，可以定期清除。
（2）改進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用方式，建立索引并改進(jìn)索引應(yīng)用方式
分析當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)量、利用頻率，分析的時(shí)候以將目前系統(tǒng)的利用頻率大的模塊的SQL語(yǔ)句進(jìn)行跟蹤。建立利用率高、點(diǎn)擊率高、數(shù)據(jù)量大的數(shù)據(jù)表的字段索引，建立索引要根據(jù)常用的SQL語(yǔ)句條件順序來(lái)建立，并且要將索引的字段順序調(diào)整為日期＋單位的順序。同時(shí)根據(jù)建立的索引的順序調(diào)整所有的性能低的模塊語(yǔ)句的條件順序，將那些使用率高的字段進(jìn)行優(yōu)化處理。
（3）改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和管理
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)是為了使用的目的而產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用和管理方式也將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的性能產(chǎn)生積極的影響。數(shù)據(jù)庫(kù)是一種資源的共享形式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)里常常聚集著大量的數(shù)據(jù)信息，管理人員需對(duì)這些信息進(jìn)行及時(shí)的更新處理，以減少數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)的冗員，提高系統(tǒng)的使用效率和使用質(zhì)量。
（4）利用數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)化
為某些表、索引、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)，目前SQLSERVER、SYBASE、ORACLE均支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)技術(shù)，建立分區(qū)技術(shù)后，可以將使用頻率不同的表建立在不同的設(shè)備（分區(qū)、磁盤、服務(wù)器）上。以提高使用者檢索的針對(duì)性，從而有效提升數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用性能。
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)一重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它很好地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享。加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)加密和性能優(yōu)化研究有助于提升數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量。