API(ApplicationProgrammingInterface,应用程序编程接口)是一些预先定义的函数,目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力,而又无需访问源码,或理解内部工作机制的细节。API除了有应用“应用程序接口”的意思外,还特指API的说明文档,也称为帮助文档。另外,也是美国石油协会、空气污染指数、医药、空中位置指示器的英文简称。
WindowsAPI是一套用来控制Windows的各个部件(从桌面的外观到为一个新进程分配的内存)的外观和行为的一套预先定义的Windows函数用户的每个动作都会引发一个或几个函数的运行以告诉Windows发生了什么这在某种程度上很象Windows的天然代码其他的语言只是提供一种能自动而且更容易的访问API的方法VB在这方面作了很多工作它完全隐藏了API并且提供了在Windows环境下编程的一种完全不同的方法这也就是说,你用VB写出的每行代码都会被VB转换为API函数传递给Windows例如,Form1PrintVB将会以一定的参数(你的代码中提供的,或是默认参数)调用TextOut这个API函数。同样,当你点击窗体上的一个按钮时,Windows会发送一个消息给窗体(这对于你来说是隐藏的),VB获取这个调用并经过分析后生成一个特定事件(Button_Click)API函数包含在Windows系统目录下的动态连接库文件中(如User32dll,GDI32dll,Shell32dll)更易理解地说:Windows这个多作业系统除了协调应用程式的执行、分配内存、管理系统资源之外,她同时也是一个很大的服务中心,调用这个服务中心的各种服务(每一种服务就是一个函数),可以帮应用程式达到开启视窗、描绘图形、使用周边设备等目的,由於这些函数服务的对象是应用程式(Application),所以便称之为ApplicationProgrammingInterface,简称API函数。WIN32API也就是32位平台的应用程序编程接口。凡是在Windows工作环境底下执行的应用程式,都可以调用WindowsAPI。
API分为四种类型
远程过程调用(RPC):通过作用在共享数据缓存器上的过程(或任务)实现程序间的通信。标准查询语言(SQL):是标准的访问数据的查询语言,通过通用数据库实现应用程序间的数据共享。文件传输:文件传输通过发送格式化文件实现应用程序间数据共享。信息交付:指松耦合或紧耦合应用程序间的小型格式化信息,通过程序间的直接通信实现数据共享。当前应用于API的标准包括ANSI标准SQLAPI。另外还有一些应用于其它类型的标准尚在制定之中。API可以应用于所有计算机平台和 *** 作系统。这些API以不同的格式连接数据(如共享数据缓存器、数据库结构、文件框架)。每种数据格式要求以不同的数据命令和参数实现正确的数据通信,但同时也会产生不同类型的错误。因此,除了具备执行数据共享任务所需的知识以外,这些类型的API还必须解决很多网络参数问题和可能的差错条件,即每个应用程序都必须清楚自身是否有强大的性能支持程序间通信。相反由于这种API只处理一种信息格式,所以该情形下的信息交付API只提供较小的命令、网络参数以及差错条件子集。正因为如此,交付API方式大大降低了系统复杂性,所以当应用程序需要通过多个平台实现数据共享时,采用信息交付API类型是比较理想的选择。
摘 要: 针对目前主流数据库的安全防护功能配置方式不灵活、不能应变需求的问题,在HOOK技术的基础上融入组态思想,设计并实现了一种适用于不同数据库的自主安全防护系统(DSS)。在SQLITE上的相关实验表明,利用DSS完全可以实现独立于特定数据库的自主安全防护,大大提高了数据安全防护的灵活性。
关键词: 数据库安全; HOOK API; 访问控制; 数据库审计; SQLITE; 自主安全系统
近年来,有关数据库的安全事故不断出现,例如银行内部数据信息泄露造成的账户资金失密等。因此,高度重视数据库安全防护很有必要。但一直以来,国内数据库产业化发展缓慢,市场份额中较大一部分被国外大型数据库企业占有。这对于国内用户而言,信息的安全性、稳定性等方面都会受到威胁。有的系统涉及使用多个数据库,并且对每个数据库的安防功能要求各不相同。这样,在保障整个系统安全的目标下就需要对每个数据库进行专门配置管理,不但维护难度很大,而且工作也比较繁重。面对这些实际问题,目前的数据库系统自带的安全防护配置方式已不能胜任,如何提出一个灵活独立的安全防护系统迫在眉睫。
1 相关安全防护技术介绍
目前,数据库系统面临的主要威胁有:(1)对数据库的不正确访问引起数据库数据的错误。(2)为了某种目的,故意破坏数据库。(3)非法访问不该访问的信息,且又不留痕迹;未经授权非法修改数据。(4)使用各种技术攻击数据库等。多年来,人们在理论和实践上对数据库系统安全的研究做出了巨大的努力,也取得了很多成果。参考文献[1-2]介绍了保护数据库安全的常用技术,包括:存取管理技术、安全管理技术、以及数据库加密技术,并给出了一些实现途径。其中,访问控制和安全审计作为数据库安全的主要保障措施受到了人们广泛关注,参考文献[3]对访问控制技术中的基本策略进行了总结,给出了实现技术及各自的优缺点。参考文献[4]主要针对权限建模过程中的权限粒度问题做了分析,并提出一个基于角色的访问控制框架。进入21世纪以后,访问控制模型的研究重点开始逐渐由集中式封闭环境转向开放式网络环境,一方面结合不同的应用,对原有传统模型做改进,另一方面,也提出一些新的访问控制技术和模型,比较著名的有信任管理、数字版权管理和使用控制模型 [5]。审计通过对数据库内活动的记录和分析来发现异常并产生报警的方式来加强数据库的安全性[6]。目前,在我国使用的商品化关系数据库管理系统大都提供了C2级的审计保护功能,但实现方式和功能侧重有所不同。周洪昊等人[7]分析了Oracle、SQL Server、DB2、Sybase的审计功能,分别从审计系统的独立性、自我保护能力、全面性和查阅能力四个方面对审计功能做出改进[7]。参考文献[8]则针对审计信息冗余、审计配置方式死板以及数据统计分析能力不足等问题,在数据库系统已有的审计模块基础上,重新设计和实现了一种新型的数据库安全审计系统。
但所有的这些工作都是从 数据库 系统的角度出发,并没有从本质上解决安全防护对数据库系统的依赖性问题,用户还是很难对数据库提供自主的安全防护功能。如果能将安全防护从数据库管理系统中彻底独立出来,针对不同的应用需求允许用户自己实现安全防护功能模块并在逻辑上加入到数据库应用系统中,这样问题也就迎刃而解了。
通过以上分析,本文提出一种独立于具体数据库、可组态的安全防护模型,并给出具体的实现方法。该模型将安全防护从数据库完全独立出来,在多数据库应用中实现集中配置安防,满足用户对于自主防护功能的需求。并在开源的嵌入式数据库产品SQLITE中做了功能测试,实验结果表明,该模型切实可行,达到了预想的效果,既能实现对系统的保护,又大大提高了系统的灵活性。
2 自主安全防护系统的设计与实现
自主安全防护系统DSS(Discretionary Safety System)的主要功能是阻止用户对信息的非法访问,在可疑行为发生时自动启动预设的告警流程,尽可能防范数据库风险的发生,在非法 *** 作发生时,触发事先设置好的防御策略,实行阻断,实现主动防御,并按照设置对所发生的 *** 作进行详细记录,以便事后的分析和追查。
21 系统结构
在DSS中,安全管理员使用角色机制对用户的权限进行管理,通过制定安全策略来设置核心部件Sensor以及访问控制部件。核心部件Sensor侦听用户的数据库 *** 作请求,采用命令映射表将不同的命令映射为系统识别的命令,提取出安全检查所需要的信息,发送到访问控制模块进行安检。安检通过了则允许用户访问数据库,否则拒绝访问,同时根据审计规则生成记录存入审计日志。
DSS作为独立的功能模块主要通过向Sensor提供数据库的调用接口的方式保障对数据库信息安全合理地访问。系统有一个默认的访问控制流程,用户也可以自己设定安全策略,系统自动生成相应访问控制流程。本文约定被访问的对象为客体,请求 *** 作的用户为主体。
22 系统实现
系统实现主要分为系统数据字典设计、用户登录与用户管理、系统相关策略制定、侦听器(Sensor)的实现、访问控制以及日志审计六部分。原数据库API信息(dll)、用户的自主防护策略作为输入,Sensor核心一方面将用户的防护策略融合在原数据库的API接口中,另一方面记录用户对数据库的 *** 作并生成日志,提供给用户做审计。用户在使用过程中不需要修改原有系统,即可实现自主防护。
Sensor由API处理模块、访问控制模块(Access Control)、Sensor核心模块(Core)、注射模块四部分组成。Core是Sensor的核心部件,主要负责拦截接口,解析并分离接口中的重要信息,使程序转入自定义的安检程序中执行安全检查。Access Control组件实现不同级别的访问控制,根据用户提供的安检信息,组态出对应的安防模块,并在合适的时候调用其进行访问控制。API(dll)主要将数据库系统提供的接口信息,转化为dll以便Sensor侦听时使用。Inject/Eject为Sensor提供远程注射的功能。
Core通过拦截对API的调用来实现定制功能。程序在调用API函数之前,首先要把API所在的动态链接库载入到程序中;然后将API函数的参数、返回地址(也就是函数执行完后,下一条语句的地址)、系统当前的环境(主要是一些寄存器的值)压入系统调用栈;接着,进入到API函数的入口处开始执行API函数,执行过程中从系统调用栈中取出参数,执行函数的功能,返回值存放在EAX寄存器中,最终从堆栈中取出函数的返回值并返回(参数压栈的顺序还要受到调用约定的控制,本文不详细介绍)。
举例说明函数调用时堆栈的情况。假设调用约定采用_stdcall,堆栈由高向低递减,API为Int func(int a, int b, int c)。
拦截主要通过HOOK API技术实现,可以拦截的 *** 作包括DOS下的中断、Windows中的API调用、中断服务、IFS和NDIS过滤等。目前微软提供了一个实现HOOK的函数库Detours。其实现原理是:将目标函数的前几个字节改为jmp指令跳转到自己的函数地址,以此接管对目标函数的调用,并插入自己的处理代码。
HOOK API技术的实质是改变程序流程。在CPU的指令集中,能够改变程序流程的指令包括JMP、CALL、INT、RET、RETF、IRET等。理论上只要改变API入口和出口的任何机器码,都可以实现HOOK。但实际实现上要复杂得多,主要需要考虑如何处理好以下问题:(1)CPU指令长度。在32 bit系统中,一条JMP/CALL指令的长度是5 B,因此只需要替换API中入口处的前5 B的内容,否则会产生不可预料的后果。(2)参数。为了访问原API的参数,需要通过EBP或ESP来引用参数,因此需要明确HOOK代码中此时的EBP/ESP的值。(3)时机问题。有些HOOK必须在API的开头,如CreateFileA( )。有些必须在API的尾部,如RECV()。(4)程序上下文内容的保存。在程序执行中会涉及修改系统栈的内容,因此注意保存栈中原有内容,以便还原。(5)在HOOK代码里尽量杜绝全局变量的使用,以降低程序之间的耦合性。通过以上的分析,整理出如图4所示的实现的流程。
DSS与传统数据库的安全防护功能相比,具有以下特点:
(1)独立于具体的数据库。这种独立性体现在:①DSS只需要数据库提供其接口信息即可工作。②支持不同标准的SQL语句,通过数据库命令映射表可将非标准的SQL语句映射为系统设置的SQL命令。③系统自身数据的物理存储是独立于数据库的。
(2)灵活性和针对性的统一。用户可以根据自己的需要配置针对特定应用的相关规则。
(3)完善的自我安全保护措施。DSS只有数据库安全管理员和安全审计员才能访问。安全管理员和安全审计员是一类特殊的用户,他们只负责安全方面的 *** 作,而不能访问数据库中的数据。这与Oracle等的数据库不同,在这些数据库中,DBA可以进行所有的 *** 作。DSS系统本身具有故障恢复能力,能使系统出现问题时恢复到一个安全的状态。
(4)完备的信息查阅和报警功能。在DSS中,本文提供了便利的设计查阅工具,方便用户对系统进行监控。另外,用户也可以自己定义报警条件和报警处理措施,一旦满足报警条件,系统就会自动地做出响应。
3 实验及结果分析
DSS的开发主要采用VS 2005实现,开发完成后在一台主频为28 GHz、内存2 GB、装有Windows 2000 *** 作系统的普通 PC机上对其进行了功能和性能的测试,使用的数据库是开源的嵌入式数据库SQLite 36。为了搭建测试环境,需要在SQLite中添加初始化系统自身的数据字典,并开发应用程序。测试内容包括:登录、用户管理、Sensor、访问控制、日志审计以及增加DSS前后数据库系统安全性变化等功能性测试和增加DSS系统后对数据库性能的影响两方面。其中,性能测试主要从时间和资源的增加情况来说明,针对不同数据库对象分别在五个级别(20 000、40 000、60 000、80 000、100 000)的数据上进行了插入和查询 *** 作测试。为了做好性能对比,在SQLite中也添加了相同的访问控制功能,记为Inline Processing。
从功能测试结果可以看出,DSS可以为数据库系统提供自主防护。从性能测试的结果中看出,查询 *** 作和插入 *** 作耗时相差比较大,这主要是SQLite工作方式引起的,在执行用户的插入 *** 作时,数据库需将内存中的数据写入磁盘数据库文件中,占用了一部分时间。而查询时,SQLite会将数据库文件部分内容缓存起来,加快了查询的速度。另外,增加DSS会对性能有略微的影响,但是它能实现对数据库系统自主保护。
本文针对传统数据库安全防护功能配置不灵活的问题,提出了一种基于HOOK技术的数据库通用安全防护系统。该系统的最大优点在于,它不受数据库自身的约束,完全独立于数据库系统,为用户提供一种按需定制的功能,不仅增加了安防配置的灵活性而且提高了通用性,可以用于不同的数据库系统中。
API,全称Application Programming Interface,即应用程序编程接口。
API是一些预先定义函数,目的是用来提供应用程序与开发人员基于某软件或者某硬件得以访问一组例程的能力,并且无需访问源码或无需理解内部工作机制细节。
API就是 *** 作系统给应用程序的调用接口,应用程序通过调用 *** 作系统的 API而使 *** 作系统去执行应用程序的命令(动作)。在 Windows 中,系统API是以函数调用的方式提供的。
SDA和API
可以认为API是包含在SDK中的:SDK是一系列文件的组合,包括lib、dll、h、文档、示例等;API是对程序而言的,提供用户编程时的接口,即一系列模块化的类和函数。
API与GUI
两者都属于直接用户接口,不同的是API接口属于一种 *** 作系统或程序接口,但是GUI接口属于一种图形 *** 作系统。
扩展资料:
API分类
1Windows API:Windows application programming interface(WIndows应用程序接口)
Windows安装完,系统就有了一套简单的SDK,包含了一套完整的基础Windows API,如果安装VC或下载新的SDK后,就可以使用更加丰富的Windows API了。
凡是在 Windows工作环境底下执行的应用程序,都可以调用Windows API。
2linux API:linux application programming interface(linux应用程序接口)
在linux中,用户编程接口API遵循了UNIX中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。
参考资料来源:
百度百科-api(应用程序编程接口)
百度百科-SDK/API
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