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简介
本文将介绍在Oracle高级安全性选项中所实施的，Oracle所固有的网络加密和数据整合性
保护。它检验相关的安全性威胁，解释加密和整合性检查处理的细节，并说明所需要的安装和
除本文将介绍的加密和整合性功能之外，Oracle高级安全性还利用加密套接字协议层（
SSL）保证网络安全，并利用为OracleSSLInternet Inter-ORB Protocol (IIOP)提供保证。
这些实施（它们不在本文涉及的范围之内）可以使用户在公共的关键性基础设施（PKI）中运
转。这种选择余地意味着安全的网络遵循用于实施SSL的互联网工程工作小组(IETF)标准。而
且，Oracle高级安全性可利用加密和数据整合性检查来维护瘦Java 数据库连接性(JDBC)客户
端的通讯。本文并不涉及这些特点，它只限于介绍在Oracle高级安全性中检验Oracle所固有的
安全性威胁
在当今互联网的计算时代，许多有价值的和敏感的数据通常是通过不安全的方式和渠道在
传播。任何时候，当信息不论是互联网还是在一个组织的内联网等网络中传输时，它们都是易
于受到攻击的。对数据的非法窃取正以加速的速率展开。一个可以通过以太网插口或一个布线
室访问网络的个体可以监视和获得数据。硬件数据嗅探器不再是笨重和昂贵的了。PC卡插到PC
然而更容易做到的，因此也是更具威胁的是基于软件的嗅探器。数据嗅探软件可以从互联
网上下载，它可以把网络的通信量和个人信息包的内容暴露给网络中的任何人。在网络中任何
人都可免费使用的一些软件中就有网络嗅探器，它可在几乎所有的协议中非法获得通讯信息。
网络中不怀好意的用户可以将这种软件下载到他/她的PC中，然后立刻就能把它转化成信息包
的嗅探器。一旦取得这种访问，攻击者可以偷窃敏感的归私人所有的信息，它甚至可以破坏一
所有的数据都面临着被攻击的风险：所有的信息包都可被读，修正或删除。Oracle高级安
全性的网络安全性特性注重了这些方面，并保证在网络中传输的所有数据的隐私性和整合性。
Oracle高级安全性通过使用加密和数据整合性检查，保卫着所有通讯量和信息内容的安全。
第一部分：加密和钥匙键管理
Oracle高级安全性中的加密功能将所有的明码文本数据转化为密码文本。一旦被加密，密
码文本将以密码的方式在网络中传递，在这种方式中，如果没有正确的钥匙键就几乎不可能把
密码文本转换回相应的纯文本。这些加密服务可以防止那些能够访问你的网络的人偷窥你的数
据。Oracle高级安全性提供了三种著名的，经过验证的计算方法可以加密Oracle的网络通讯量
*数据加密标准（）DES
*Triple DES (3DES, 2Key 和3Key)
*RC4 ( 40-, 56-, 128-, 256-)
每一种计算方法都允许选择钥匙键的长度。钥匙键的长度越长，将会产生更强大的加密。
Oracle高级安全性提供了56位钥匙键的标准DES和40位钥匙键的DES。它也支持带有112位钥匙
键的2-key Triple DES和168位钥匙键的3-key Triple DES。最后，它提供带有256-, 128-,
56- 和40-位钥匙键的RSA Dat的。a Security Inc. RC4
美国出口管理条例（EAR）已经做出变更，允许Oracle公司将Oracle高级安全性的一个版
本在全球范围内销售。该产品的早期版本只提供较短钥匙键长度的版本，而且根据用户所在国
家的不同而不同。目前版本包括了所有计算方法和钥匙键长度，以前该版本只适用于美国本土
。而且，现在使用该产品早期版本的用户可以升级到该产品的国内版。
对Oracle高级安全性的正式评估已经开始实施，着重于它固有的加密实施。它可以在遵守
U.S. Federal Information Processing Standard (FIPS) 140-1 Level 2（美国联邦信息处
理标准（FIPS）140-1 第二级）的模式下进行配置。遵守FIPS 140-1标准表示该软件已经通过
了独立专家的评估，可以保证加密技术运用适当。Level 2是一个软件产品所能获得的最高级
钥匙键的生成
加密技术是建立在产生加密钥匙键的基础之上的。“秘密”钥匙键只有发送方和接收方掌
握。这些“秘密钥匙键”在网络事物处理的一端对信息加密，而在另一端解密信息。这种加密
The process of key production and data encryption consist of the following
钥匙键的生成过程和数据加密过程由以下步骤组成：
1. 计算方法的交流
2. 在客户端和服务器端产生充足的随机数
3. 利用Diffie-Hellman公共钥匙键交换技术生成第一话路钥匙键
4. 利用密码协议和OracleDiffie-Hellman钥匙键重叠，验证用户并生成第二话路钥匙键
5. 全数据流的加密
计算方法的交流
处理的第一阶段是客户端和服务器端计算方法的交流。
在客户端和服务器端的初始连接阶段，客户端将把所支持的计算方法的清单传递给服务器
端，并通过交流决定将采用的计算方法。在初始配置系统时预先选定的计算方法将取代该处理
。然后发生交流，以保证客户端和服务器端安装有相同的计算方法。系统对安装的计算方法和
在客户端与服务器端的配置文件中SQLNET.ORA系统管理员所配置的顺序进行交涉。Oracle建议
的配置是(i) 首先是用户选择的计算方法，(ii) 第二是由高到低钥匙键的顺序。Oracle高级
RC4 256
RC4 128
RC4 56
RC4 40
3DES 168
3DES 112
DES 56
DES 40
例如，考虑一个客户端/服务器连接，其中没有任何一方指定了必须使用的计算方法。假
如客户端具有RC4 256，RC4 128和RC4 56，而服务器端只有RC4 56和DES，交流将缺省使用对
两个处理所共同拥有的计算方法和钥匙键的长度。在本例中，它们将使用RC4 56。这种方法可
以使具有不同计算方法集的各方，只要他们能共享一个公用的计算方法就能实现连接。
一旦计算方法被商定，Oracle高级安全性将产生秘密钥匙键以便对数据进行加密和解密。
在生成足够的密码的过程中，钥匙键的产生过程是极为重要的。钥匙键越安全，破解密码的难
度就越大。钥匙键强度的一个因素是用于生成钥匙键的随机数。
随机数的产生
Oracle高级安全性使用Diffie-Hellman的交换方法产生话路钥匙键。该处理由客户端和服
务器端双方生成随机数开始。根据重复的序列，随机性可有助于免遭攻击。用户定义的
SQLNET.ORA配置文件参数“sqlnet.crypto_seed=n8xi6svxlsu3bc”就是生成随机数的种子之
一。其他的种子包括系统时间和一个基于操作系统（OSD）的变量。
图2. 生成随机数的种子
OSD的值可能基于操作系统中有效的硬件生成器。一旦这些种子有效，随机数生成器将产
生一个最终的随机数。由于硬件随机数生成器缺乏统一的标准，包括在内的ORACLE许多加密系
统都依赖于PRNG生成加密钥匙键。该过程在相互连接的双方产生，从而使客户端和服务器端都
生成Diffie-话路钥匙键Hellman
一旦随机数被生成，Diffie-Hellman计算方法将产生话路钥匙键。该钥匙键将在客户端和
服务器端同时产生，无需通过网络传递。话路钥匙键可利用方程式gc mod p, gs mod p and
c 客户端生成的随机数=
s = 服务器端生成的随机数
g = 已经在服务器端表示的数量级在300-512 位的一个基数
p = 已经在服务器端表示的数量级在300-512 位的一个模数
值s 和c 是通过三个种子，在客户端和服务器端分别产生的随机数。值g 和p是已在服务
器端存在的值，但可以通过命令naegen进行选择。
图3. Diffie-Hellman公共钥匙键交换
钥匙键生成的传输顺序通过图3所示客户端/服务器端方框中的小数字来确定，如下所示
1. 客户端根据所支持的计算方法的清单传输一个连接请求。
2. 服务器端根据第一符合的计算方法和客户端的钥匙键大小决定将采用的计算方法。
3. 服务器利用服务器端的随机数s计算值gs 。mod p
4. 服务器向客户端传输值g，p，gs mod p，即将采用的计算方法，以及初始向量IV。
5. 客户端利用随机数c 计算gc ，mod p 该值将被传递到服务器。
6. 现在双方都已经获得了值g，p，gs mod p，和gc ，mod p因此可以计算mod p。
7. 客户端和服务器端都对gcs mod p应用一个函数以生成话路钥匙键。该函数根据所选
择的计算方法的不同而不同。选择Triple DES与选择RC4将导致不同的计算方法。
8. 话路钥匙键在客户端和服务器端被建立起来。
钥匙键交换的最终结果是主话路钥匙键。主话路钥匙键可被用于加密所有的网络通信。但
是，该钥匙键容易受到网络中人的攻击，从而威胁到系统的安全性。
网络中人的攻击
如果有人正在监听网络通讯，他/她不可能捕获话路钥匙键，因为它不会通过导线来传送
但是，在钥匙键交换设计中存在一个缺陷，即易受到“网络中人”的攻击的薄弱环节。在
网络中的人唯一可以得到的信息是交换的元素：g，p，gs mod p，和gc mod p。如果拥有
Diffie-Hellman计算方法，他/她就能利用这些值去生成两个钥匙键，一个用于客户端另一个
用于服务器端。尽管这两个钥匙键可能不同，但第三方仍然可以伪装成好似客户端之于服务器
端或服务器端之于客户端。第三方可以侵入通讯中，并愚弄客户端和服务器端以获得需要继续
如果第三方能够仿效客户端和客户端并拥有Diffie-Hellman计算方法，它就能生成两个钥
匙键，一个用于客户端另一个用于服务器端。尽管这两个钥匙键不同，第三方仍可愚弄客户端
和服务器端。
图4. 网络中人的攻击
为了防御这种情况的发生，Oracle高级安全性使用了一个认证钥匙键的重叠，它是将两个
两个原始的钥匙键是：
1. Diffie-Hellman主话路钥匙键
2. 由Oracle密码协议（O3LOGON）生成的话路钥匙键
与O3LOGON Diffie-钥匙键重Hellman 叠
一旦计算方法的交涉和Diffie-Hellman公共钥匙键产生，用户就会作为登录处理的一部分
被验证。该过程被称为Oracle密码协议或O3LOGON。O3LOGON是一种查询-响应协议，它利用DES
加密技术保护用户的密码。它是Oracle数据库用于验证基于密码用户的标准协议。在本文当中
，应特别注意O3LOGON的两个输出结果。首先，数据库已经验证了客户端的用户。第二，客户
端和服务器端双方都把随机数R看作处理的结果。一旦O3LOGONO3LOGON处理产生，R值就会与
话路钥匙键重叠以生成一个新的钥匙键。这种结合两个钥匙键的处理可用来抵御在前面“网络
中人”章节中所述攻击。
图5. 钥匙键重叠
“网络中人”的攻击允许第三方在线监听客户端和服务器，在利用Diffie-Hellman交换传
输它们的钥匙键值时迷惑各方。一旦O3LOGON发生，数值R就被客户端和服务器掌握，而且不会
被窃听者发现，因为R本身永远不会由它自身来传输。通过Diffie-Hellman话路钥匙键与参数
R的结合，新的主话路钥匙键就不会通过网络来传输，因此可以防范“网络中人”的攻击。
全数据流加密
完成用户认证和产生Diffie-Hellman钥匙键重叠后，在服务器与客户端之间发送的信息就
被加密。利用所生成的钥匙键和所选择的计算方法，在服务器端的软件就可以在通过网络发送
数据前对它加密。同时，客户端的软件将产生钥匙键以完成对数据的解密。这些钥匙键只在该
次通讯话路中有效。Oracle的高级安全性管理所有用于加密的钥匙键，而且该过程对用户是完
全自动的和透明的。而且，该处理的发生同时得到优化，因此不会对性能产生大的影响。
系统表的攻击
如果用于Diffie-Hellman交换的数值p和g在较长的时间内保持不变，攻击者可以利用一个
强化的系统表攻击生成一个带有可能钥匙键值得表。因此，我们强烈建议以月为单位利用“
该命令改变了数值p和g的位尺寸。对于40位的钥匙键，给定到naegen中的值必须大于300
位，而对于56位的钥匙键则必须大于512位。否则，就使用缺省的位尺寸300和520，而攻击者
就会猜到数值p和g。该命令的执行应该非常小心，因为变更数值p和g可能会花费4分钟。
Oracle建议采用自动的方式变更这些值，在UNIX上，可以把它们装载到CRON job，在Windows
第二部分：数据整合性检查
对数据流的攻击方式有三种：(i) 修正信息包，其中信息包的内容被改变，(ii) 破坏信
息包，其中信息包被消除，以及(iii) 追加信息包，其中信息包被追加到数据流中。数据整合
性检查，也被称为加密检查，提供了两种方式以保护信息包免受这种攻击的困扰从而保证数据
在Oracle高级安全性中的两种数据整合性法则可以保护网络事务处理免遭这类攻击：
MD5: 信息汇总t 5
SHA-1: 安全散列法则
排序
每一个通过网络传送的信息包都会有一个顺序标签，它可以保证信息包能够按照正确的顺
序发送和接收，并且保证在传输过程中没有插入或删除信息包。例如，在网络中传递的第一个
信息包可以被标注为A，下一个是B，再下一个是C，以此类推（顺序标签远比A，B，C复杂，
但道理是一样的）。当信息包到达目的地，会检查顺序标签以察看是否有丢失，改变或追加信
息包的情况。如果某些信息包的顺序被打乱或出现一些匿名的信息包，Oracle高级安全性将发
出一条错误并终止连接。在SQLNET.LOG文件中会出现一条终止的记录。例如，一个合理的信息
包增加了某人的薪水，而攻击者用更高的薪水替代了另一个信息包，排序机制将能够检测到欺
诈信息包扰乱了顺序并终止连接。该处理利用了被称为keyed-MD5的keyscheduling机制。
事实上，排序并不受标签的影响，而是受由RC4计算方法所产生的一系列值的影响，这些
值通过钥匙键的顺序来加密。在每一个新的连接中，利用有重叠处理所生成的主话路钥匙键可
以客户端和服务器端都生成一个同样的钥匙键清单。一旦钥匙键的顺序被建立，客户端和服务
器端都有同样的钥匙键清单： k1, k2... kn。这些钥匙键将依次地被使用，为每一个信息包
例如，第一个信息包使用k1生成顺序标签A，下一个信息包使用k2等等。
RC4(0000000)k1 = 顺序标签A (用于第一个信息包)
RC4(0000000)k2 = 顺序标签B (用于第二个信息包)
当信息包到达服务器端，服务器利用它的钥匙键清单为顺序标签解码。当第一个信息包到
达服务器，服务器用k1为顺序标签A解码。当第二个信息包到达，服务器用k2为顺序标签B解
码。钥匙键的数目是有限的，因此当最后一个钥匙键被使用，顺序重新从k1开始，并在钥匙键
的顺序中开始一个循环。如果解码不能完成，即用于加密的钥匙键不正确，服务器将判定该信
息包是欺诈信息包，此时连接将被终止。
图6. 钥匙键顺序
加密散列
当信息包在网络中传递中，攻击者可以改变信息包的内容。例如，如果事务处理更新了表
中的一个值，攻击者可能会改变包含有该值的信息包并把它重新放回数据流。
一旦信息包的顺序被建立，MD5的计算方法将保证在传输过程中实际信息包的内容不会以
任何方式被改变。由MD5计算方法所执行的加密散列将信息包的内容和顺序相结合，并生成一
个散列值，也被称作校验和或汇总，而且会被加密并被记录在Oracle网络信息包的最后。
图7. Keyed-MD5处理
图8. keyed-MD5处理实例
生成汇总的过程，按字节采用每个信息包的内容，并把它们装入一个缓存中。图8显示了
一个带有“abcdefghijklmnopqrstuvwxyz”内容的信息包，从这个字符串中，每一个单独的字
母都将被放到缓存器中。然后，MD5的规则将应用到整个缓存器中。如果缓存器不能容纳整个
信息包，信息包的下一个小单位将被放到缓存器中，然后再次应用MD5的规则。一旦信息包的
所有内容都被MD5的规则处理过，顺序将被追加上去，并且MD5的规则将应用于它。例如，在
图8中，值“x78*!n2”表示信息包在数据流中的顺序。因此，汇总是将MD5的规则应用于信息
小单位信息包的处理也类似，利用顺序排列中的下一个顺序值。
图9. Oracle网络信息包和它的汇总
一旦信息包到达它的目的地，一个相应的程序将被应用于信息包。由于顺序是预先决定的
，keyed-MD5功能可以计算汇总的值。如果计算结果与接收到的信息包的汇总相吻合，该信息
将被接受，事务处理将继续。如果发生了攻击，信息包被插入，汇总的值与接收到的计算结果
不吻合，在日志文件（ SQLNET.LOG）中将会有一条输入的记录，而且连接被终止。
利用数据加密和整合性
利用Oracle高级安全性，加密和校验和都能对数据流的通信提供最大的保护。当加密被起
动，整个数据信息包以及汇总都被加密并在网络中得到传输。页眉页脚也作为一般网络路径处
理的一部分被追加。在连接失败的情况下，一个跟踪工具或嗅探器可以帮助确定网络故障的方
i.e. Packet contents = abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
MD5 begin
MD5(abcdefghijklmnopqrstuvwxyz)
. - (packet contents)
MD5(x78*!n2)
MD5 end - (sequence) 
图10. 显示信息包与汇总加密的图形
一旦信息包被接收，信息包将被解密，MD5的规则将被用于计算汇总值。
第三部分：安装与配置
尽管加密和整合性检查所利用的概念和数学逻辑是复杂的，但安装和配置Oracle高级安全
性是简单的。一个管理员只需手工或利用网络管理器工具设定几个SQLNET.ORA参数，就能完成
Oracle高级安全性的加密和整合性检查。
安装数据加密和整合性
为了安装Oracle高级安全性，可简单地安装Oracle数据库的企业版。Oracle高级安全性以
及它的所有组成成分可以在数据库的“典型”安装模式中完成安装。但是，因为它是一个另外
收费的选项，客户必须具有Oracle高级安全性的许可证才能配置和使用它的任何子项。
配置数据加密
建立Oracle网络加密有两种途径： (i) 利用网络管理器图形化用户界面工具，或(ii)手
工编辑SQLNET.ORA文件。
图11. 用于配置加密的网络管理器窗口
为了利用网络管理器配置加密，应在需要加密的每一台客户端和服务器端运行该工具。从
本地文件夹，选择Profile。然后，从Oracle高级安全性下拉菜单的“加密”标签中选择所需
要的加密计算方法和钥匙键长度，如图11所示。首先选择你将配置客户端还是服务器端，然后
，设定加密值，如“要求”。最后，从左边面板中选择所有需要的计算方法和钥匙键长度，并
或者，你也可以在客户端和服务器端手工编辑SQLNET.ORA文件。用于加密所需要的
客户端：
sqlnet.encryption_client=[required | requested | accepted | rejected]
sqlnet.encryption_types_client=(RC4_256, 3DES168, RC4_128, 3DES112,
RC4_56, DES, RC4_40, DES40)
sqlnet.crypto_seed=”j83hTCMDdo3boaoPAeh3basLGheu7asyi92kuvb23i9dhn3nNDa3
8dlkFdl32n9fhdfRhn”
服务器端：
sqlnet.encryption_server=[required | requested | accepted | rejected]
sqlnet.encryption_types_server=(RC4_256, 3DES168, RC4_128, 3DES112,
RC4_56, DES, RC4_40, DES40)
sqlnet.crypto_seed=”2z0hslkdharUJCFtkwbjOLbgwsj7vkqt3bGoUylihnvkhgkdsbds
kkKGhdkl4p78hcpZr4”
不论你是手工编辑SQLNET.ORA还是利用网络管理器，你所选择的计算方法和钥匙键的长度
的顺序都是重要的。客户端和服务器端在交流采用哪种计算方法时，将从左向右读取
SQLNET.ORA文件的参数。以最优先的顺序输入计算方法。相似地，利用网络管理器时，以从上
而下的优先顺序选择计算方法。我们推荐配置是首先用最长的钥匙键设定计算方法，利用较长
的钥匙键不会对性能产生影响，但却可以显著增加安全性。想了解更多的信息，请参见Oracle
高级安全性管理员手册的第一、二章和附录A。
加密的种子可最长达到70个字符。Oracle建议字符串包含70个字符，而且用户应该定期地
改变加密的种子。这两条建议都会对生成加密的钥匙键产生积极作用，如本文前面所述。用于
决定是否对话路的加密起作用的参数有四个值：
要求? 双方必须都能加密，否则连接失败。
要求? 如果另一方允许，可以加密。
接受? 如果另一方需要或要求可以加密。
拒绝? 即使被另一方要求，也不能加密。
缺省值是接受。
Oracle高级安全性所固有的Oracle网络加密可以在遵守美国联邦信息处理标准(FIPS)
140-1 第二级安全性级别的模式下被配置。参照Oracle高级安全性管理员手册的附录D，有关
配置数据整合性
如同Oracle高级安全性管理员的其他子项一样，由两种方法可以建立Oracle网络整合性：
(i)使用网络管理员图形化用户接口工具，或(ii) 手工编辑SQLNET.ORA文件。
为了利用网络管理器配置数据整合性，应在需要整合性检查的每一台客户端和服务器端运
行该工具。从本地文件夹，选择Profile。然后，从Oracle高级安全性下拉菜单的“整合性”
标签中选择所需要的加密计算方法1。首先选择你将配置客户端还是服务器端，然后，设定整
合性值，如“要求”。最后，从左边面板中选择所有需要的计算方法，并将它们移到右边的面
或者，你也可以在客户端和服务器端手工编辑SQLNET.ORA文件。用于整合性所需要的
客户端：
sqlnet.crypto_checksum_client=[required | requested | accepted | rejected]
sqlnet.crypto_checksum_types_client=(MD5, SHA)
服务器端：
sqlnet.crypto_checksum_server=[required | requested | accepted | rejected]
sqlnet.crypto_checksum_types_server=(MD5, SHA)
不论你是手工编辑SQLNET.ORA还是利用网络管理器，你所选择的计算方法的顺序都是重要
的。客户端和服务器端在交流采用哪种计算方法时，将从左向右读取SQLNET.ORA文件的参数。
以最优先的顺序输入SHA和MD5计算方法。因为只能用到一个。
与加密参数相似，用于决定是否对话路的整合性起作用的参数有四个值：
要求? 双方必须都要求整合性，否则连接失败。
要求? 如果另一方允许，可以整合。
接受? 如果另一方需要或要求可以整合。
在当前版本中，你必须手工编辑SQLNET.ORA文件才能利用SHA-1。
拒绝? 即使被另一方要求，也不能整合。
缺省值是接受。
总结
Oracle高级安全性可以保护在数据库和事实上所有的客户端以及其他服务器之间的通讯，
不管他们之间的协议和基础结构实怎样的。通过保证在网络中传输的所有数据的隐私性和整合
性，它可以是用户在私人网络和互联网中传递敏感的和有价值的数据，保证它免遭入侵者和黑
客的攻击。当这些加密和整合性测定被结合到其他安全性的实践中时，如强大的认证和访问控
制，用户将体会到端到端的安全性。本文所详细介绍的测定将对系统增加强化的安全性，能够
对以数据库为中心的内联网和互联网的事务处理提供安全可靠的环境。
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