SQL Server 2008中的代碼安全(六) 對稱密鑰加密

證書和非對稱密鑰使用數據庫級的內部公鑰加密數據，並且使用數據庫級內部私鑰解密數據。而對稱密鑰相對簡單，它們包含一個同時用來加密和解密的密鑰。困此，使用對稱密鑰加密數據更快，並且用在大數據時更加合適。盡管復雜度是考慮使用它的因素，但它仍然是一個很好的加密數據的選擇。

 我們看一組例子：

示例一、創建對稱密鑰

對稱密鑰的特性是：在數據庫會話中使用它對數據進行加密和解密前必須首先打開。

創建對稱密鑰使用如下命令:CREATE SYMMETRIC KEY  創建對稱密鑰。（http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms188357.aspx）
代碼如下：

use DB_Encrypt_Demo
go

-- 創建一個用於加密對稱密鑰的非對稱密鑰
CREATE ASYMMETRIC KEY symDemoKey --名稱
WITH ALGORITHM = RSA_512 --加密算法
ENCRYPTION BY PASSWORD = 'TestSYM456!'--密碼

-- 創建一個對稱密鑰
CREATE SYMMETRIC KEY sym_Demo
WITH ALGORITHM = TRIPLE_DES
ENCRYPTION BY ASYMMETRIC KEY symDemoKey

示例二、查看當前數據庫中的對稱密鑰

使用目錄視圖sys.symmetric_keys(http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms189446.aspx)來查看。
代碼如下：

--查看當前數據庫中的非對稱密鑰
use DB_Encrypt_Demo
go
SELECT name, algorithm_desc FROM sys.symmetric_keys
----結果返回
/*
name algorithm_desc
sym_Demo TRIPLE_DES
*/

示例三、修改非對稱密鑰的加密方式

你可以使用ALTER SYMMETRIC KEY（http://technet.microsoft.com/en-us/library/ms189440.aspx）命令修改對稱密鑰的加密方式。但執行前必須使用OPEN SYMMETRIC KEY(http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms190499.aspx)命令打開它。
代碼如下：

use DB_Encrypt_Demo
go

--先用私鑰密碼打開對稱密鑰
OPEN SYMMETRIC KEY sym_Demo
DECRYPTION BY ASYMMETRIC KEY symDemoKey
WITH PASSWORD = 'TestSYM456!'

--打開之後，先增加密碼加密，取代原密鑰
ALTER SYMMETRIC KEY sym_Demo
ADD ENCRYPTION BY PASSWORD = 'newnew!456'
--再刪除非對稱密鑰加密
ALTER SYMMETRIC KEY sym_Demo
DROP ENCRYPTION BY ASYMMETRIC KEY symDemoKey
--完成操作後，關閉對稱密鑰
CLOSE SYMMETRIC KEY sym_Demo

示例四、使用對稱密鑰對數據進行加密和解密。

1、為了使用對稱密鑰對數據進行加密，必須首先打開它，然後使用函數EncryptByKey 加密數據。(http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms174361.aspx)

2、使用DecryptByKey來解密使用對稱密鑰加密的數據。注意DecryptByKey不像甩EncryptByKey，無須使用對稱密鑰GUID。因此，為了解密，必須打開正確的對稱密鑰會話，否則會顯示null。

下面是一個例子：
代碼如下：

/****************************[email protected]***********************/
USE DB_Encrypt_Demo
GO
--創建測試數據表，用於對稱加密
CREATE TABLE dbo.PWDQuestion
(CustomerID int NOT NULL PRIMARY KEY,
PasswordHintQuestion nvarchar(300) NOT NULL,
PasswordHintAnswer varbinary(200) NOT NULL)
GO
--插入加密數據
OPEN SYMMETRIC KEY sym_Demo
DECRYPTION BY PASSWORD = 'newnew!456'
INSERT dbo.PWDQuestion
(CustomerID, PasswordHintQuestion, PasswordHintAnswer)
VALUES
(12, '您出生的醫院名稱？',
EncryptByKey(Key_GUID('sym_Demo '), '杭州市一'))
CLOSE SYMMETRIC KEY sym_Demo

查看未加密的數據：
代碼如下：

--解密數據
OPEN SYMMETRIC KEY sym_Demo
DECRYPTION BY PASSWORD = 'newnew!456'
SELECT CustomerID,PasswordHintQuestion,
CAST(DecryptByKey(PasswordHintAnswer) as varchar(200)) PasswordHintAnswer
FROM dbo.PWDQuestion
WHERE CustomerID = 12
--打開後切記關閉！！！[email protected]
CLOSE SYMMETRIC KEY sym_Demo

代碼如下：

--不打開直接讀取
SELECT CustomerID,PasswordHintQuestion,
CAST(DecryptByKey(PasswordHintAnswer) as varchar(200)) PasswordHintAnswer
FROM dbo.PWDQuestion
WHERE CustomerID = 12

至此，好像已經大功告成了，別，千萬別高興得太早！

這裡有個問題，如果惡意用戶不知道CustomerID＝13的PasswordHintAnswer列的真實值，但知道CustomerID＝14的PasswordHintAnswer列的真實值,則完全可以通過惡意替換PasswordHintAnswer列而繞過加密！！[email protected]此時，我們索性連CustomerID列作為驗證列也一起加密，以絕後患 !

注意：加密的驗證列也可以由另一個相關表的列作為參數傳入。

看一個完整的例子：
代碼如下：

truncate table dbo.PWDQuestion
go

--添加兩個未加密的行
INSERT dbo.PWDQuestion
(CustomerID, PasswordHintQuestion, PasswordHintAnswer)
select 13, '您出生的醫院名稱？',cast('浙江婦保院' as varbinary)
union all
select 14, '您出生的醫院名稱？',cast('浙江婦保二院' as varbinary)


--打開對稱密鑰,連CustomerID列一起加密
OPEN SYMMETRIC KEY sym_Demo
DECRYPTION BY PASSWORD = 'newnew!456'
UPDATE dbo.PWDQuestion
SET PasswordHintAnswer =
EncryptByKey(Key_GUID('sym_Demo'),
PasswordHintAnswer,1,--1表示使用驗證器值
CAST(CustomerID as varbinary))
WHERE CustomerID in (13,14)
--打開後切記關閉！！！[email protected]
CLOSE SYMMETRIC KEY sym_Demo


--此時必須這樣查看原數據
OPEN SYMMETRIC KEY sym_Demo
DECRYPTION BY PASSWORD = 'newnew!456'
SELECT CustomerID,PasswordHintQuestion,
CAST(DecryptByKey(PasswordHintAnswer, 1,--1表示使用驗證器值
CAST(CustomerID as varbinary)) as varchar(200)) PasswordHintAnswer
FROM dbo.PWDQuestion
WHERE CustomerID = 13
--打開後切記關閉！！！[email protected]
CLOSE SYMMETRIC KEY sym_Demo

惡意替換開始：
代碼如下：

/**********************************************************
--我們用剛才的CustomerID = 13的PasswordHintAnswer列值
--替換CustomerID = 14的PasswordHintAnswer列值，
--再用剛才讀取14的方法讀取真實值
**********************************************************/

update dbo.PWDQuestion set PasswordHintAnswer=
(select PasswordHintAnswer from dbo.PWDQuestion where CustomerID = 14)
where CustomerID = 13

此時，我們再查看：
代碼如下：

OPEN SYMMETRIC KEY sym_Demo
DECRYPTION BY PASSWORD = 'newnew!456'
SELECT CustomerID,PasswordHintQuestion,
CAST(DecryptByKey(PasswordHintAnswer, 1,--1表示使用驗證器值
CAST(CustomerID as varbinary)) as varchar(200)) PasswordHintAnswer,
PasswordHintAnswer as binaryValue
FROM dbo.PWDQuestion
WHERE CustomerID in(13,14)
--打開後切記關閉！！！[email protected]
CLOSE SYMMETRIC KEY sym_Demo

郎勒個郎！爽吧！雖然復制了相同的二進制數據，可是讀取結果令攻擊者大失所望啊！

示例五、刪除對稱密鑰

命令：DROP SYMMETRIC KEY 刪除指定的對稱密鑰( http://technet.microsoft.com/en-us/library/ms182698.aspx)

例子：
DROP SYMMETRIC KEY symDemoKey

注意：如果加密密鑰打開沒有關閉，則drop失敗。

小結：

1、本文主要介紹對稱密鑰的創建、刪除、查看以及用它來修改加密方式、進行數據的加密和解密。

2、對稱密鑰的特性是：在數據庫會話中使用它對數據進行加密和解密前必須首先打開。

3、對稱密鑰可用於大數據的加密。

下文將主要介紹證書加密(Certificate Encryption)

邀月