Иерархия средств шифрования

Применимо к: SQL Server (все поддерживаемые версии) Azure SQL базы данных Управляемый экземпляр SQL Azure

SQL Server шифрует данные, используя иерархическую структуру средств шифрования и управления ключами. На каждом уровне данные низшего уровня шифруются на основе комбинации сертификатов, асимметричных ключей и симметричных ключей. Асимметричные и симметричные ключи можно хранить вне модуля расширенного управления ключами SQL Server .

На следующем рисунке показано, что на каждом уровне иерархии средств шифрования шифруются данные более нижнего уровня и отображаются наиболее распространенные конфигурации шифрования. Доступ к началу иерархии, как правило, защищается паролем.

Отображает некоторые сочетания шифрования в стеке.

Следует учитывать следующие основные понятия.

  • Для лучшей производительности данные следует шифровать с помощью симметричных ключей, а не с помощью сертификатов и асимметричных ключей.

  • Главные ключи базы данных защищены главным ключом службы. Главный ключ службы создается при установке SQL Server и шифруется API-интерфейсом защиты данных Windows (DPAPI).

  • Возможны другие иерархии шифрования с дополнительными уровнями.

  • Модуль расширенного управления ключами хранит симметричные или асимметричные ключи вне SQL Server.

  • Прозрачное шифрование данных (TDE) должно использовать симметричный ключ, который называется ключом шифрования базы данных, защищенный сертификатом, который, в свою очередь защищается главным ключом базы данных master или асимметричным ключом, хранящимся в модуле расширенного управления ключами.

  • Главный ключ службы и все главные ключи базы данных являются симметричными ключами.

На следующем рисунке показаны те же сведения другим образом.

Отображает некоторые сочетания шифрования в колесике.

Диаграмма иллюстрирует следующие дополнительные основные понятия.

  • На этом рисунке стрелки указывают стандартные иерархии шифрования.

  • Симметричные и асимметричные ключи в модуле расширенного управления ключами защищают доступ к симметричным и асимметричным ключам, хранящимся в SQL Server. Пунктирная линия, связанная с модулем расширенного управления ключами, указывает, что ключи в модуле расширенного управления ключами могут заменять симметричные и асимметричные ключи, хранящиеся в SQL Server.

Механизмы шифрования

SQL Server поддерживает следующие механизмы шифрования:

  • функции Transact-SQL

  • асимметричные ключи;

  • симметричные ключи;

  • Сертификаты

  • прозрачное шифрование данных.

Функции Transact-SQL

Отдельные элементы можно зашифровать по мере их вставки или обновления с помощью функций Transact-SQL. Дополнительные сведения см. в статьях ENCRYPTBYPASSPHRASE (Transact-SQL) и DECRYPTBYPASSPHRASE (Transact-SQL).

Сертификаты

Сертификат открытого ключа, или просто сертификат, представляет собой подписанную цифровой подписью инструкцию, которая связывает значение открытого ключа с идентификатором пользователя, устройства или службы, имеющей соответствующий закрытый ключ. Сертификаты поставляются и подписываются центром сертификации (certification authority, CA). Сущность, получающая сертификат от центра сертификации, является субъектом этого сертификата. Как правило, сертификаты содержат следующие сведения.

  • Открытый ключ субъекта.

  • Идентификационные данные субъекта, например имя и адрес электронной почты.

  • Срок действия, то есть интервал времени, на протяжении которого сертификат будет считаться действительным.

    Сертификат действителен только в течение указанного в нем периода, который задается в каждом сертификате при помощи дат ( Valid From и Valid To ), определяющих начало и окончание срока действия. По истечении срока действия сертификата его субъект должен запросить новый сертификат.

  • Идентификационные данные поставщика сертификата.

  • Цифровая подпись поставщика.

    Эта подпись подтверждает действительность связи между открытым ключом и идентификационными данными субъекта. (В процессе создания цифровой подписи данные, вместе с некоторыми секретными данными отправителя, преобразуются в тег, называемый подписью.)

Главное преимущество сертификатов в том, что они позволяют не хранить на узлах совокупность паролей отдельных субъектов. Вместо этого узел просто устанавливает доверительные отношения с поставщиком сертификата; после этого поставщик может подписать неограниченное количество сертификатов.

Когда узел (например, защищенный веб-сервер) указывает, что конкретный поставщик сертификата является доверенным корневым центром сертификации, он неявно выражает доверие к политикам, которые поставщик использовал при определении связей для изданных им сертификатов. Таким образом, узел выражает уверенность в том, что поставщик проверил идентификационные данные субъекта сертификата. Узел делает поставщика доверенным корневым центром сертификации, помещая самостоятельно подписанный сертификат поставщика, содержащий открытый ключ поставщика, в хранилище сертификатов доверенного корневого центра сертификации на главном компьютере. Промежуточные или подчиненные центры сертификации являются доверенными только в том случае, если к ним ведет правильный путь от доверенного корневого центра сертификации.

Поставщик может отозвать сертификат до истечения срока его действия. При этом отменяется связь открытого ключа с идентификационными данными, указанными в сертификате. Каждый поставщик ведет список отозванных сертификатов, который можно использовать для проверки конкретного сертификата.

Самостоятельно подписанные сертификаты, созданные SQL Server , соответствуют стандарту X.509 и поддерживают поля X.509 v1.

Асимметричные ключи

Асимметричный ключ состоит из закрытого ключа и соответствующего открытого ключа. Каждый из этих ключей позволяет дешифровать данные, зашифрованные другим ключом. На выполнение асимметричных операций шифрования и дешифрования требуется сравнительно много ресурсов, но они обеспечивают более надежную защиту, чем симметричное шифрование. Асимметричный ключ можно использовать для шифрования симметричного ключа перед его сохранением в базе данных.

симметричные ключи;

Симметричный ключ — это ключ, используемый и для шифрования, и для дешифрования данных. Данные при использовании симметричного ключа шифруются и дешифруются быстро, и он вполне подходит для повседневной защиты конфиденциальных данных, хранящихся в базе данных.

прозрачное шифрование данных.

Прозрачное шифрование данных (TDE) является особым случаем шифрования с использованием симметричного ключа. TDE шифрует всю базу данных, используя симметричный ключ, который называется ключом шифрования базы данных. Ключ шифрования базы данных защищен другими ключами или сертификатами, которые, в свою очередь, защищаются главным ключом базы данных или асимметричным ключом, хранящимся в модуле расширенного управления ключами. Дополнительные сведения см. в разделе прозрачного шифрования данных (TDE).

Обеспечение безопасности SQL Server

Функции безопасности (Transact-SQL)

См. также:

Иерархия разрешений (компонент Database Engine)
Защищаемые объекты