DB2 敏感数据保护

敏感数据保护概述

随着数据隐私法规的日益严格和数据泄露事件的频繁发生，敏感数据保护已成为数据库管理的重要组成部分。DB2数据库提供了多种敏感数据保护功能，帮助组织保护其敏感数据，确保合规性，并降低数据泄露的风险。

敏感数据定义

敏感数据是指一旦泄露、篡改或滥用，可能对个人、组织或国家造成严重损害的数据。常见的敏感数据类型包括：

• 个人身份信息（PII）：姓名、身份证号、护照号、出生日期等
• 财务信息：信用卡号、银行账号、工资信息等
• 健康信息：病历、诊断结果、药物处方等
• 商业机密：客户列表、销售数据、产品配方等
• 认证信息：密码、密钥、令牌等
• 政府敏感信息：国家安全数据、军事信息等

敏感数据保护的重要性

• 合规要求：满足GDPR、HIPAA、PCI DSS、SOX等法规要求
• 数据安全：防止数据泄露、篡改和滥用
• 业务连续性：避免因数据泄露导致的业务中断和声誉损害
• 客户信任：增强客户对组织数据保护能力的信任
• 风险管理：降低数据泄露带来的法律和财务风险

敏感数据保护原则

• 最小化原则：只收集和存储必要的敏感数据
• 加密原则：对敏感数据进行加密存储和传输
• 访问控制原则：实施严格的访问控制和权限管理
• 审计原则：对敏感数据的访问和操作进行审计
• 匿名化原则：在非生产环境中使用匿名化或假名化数据
• 生命周期管理原则：对敏感数据进行全生命周期管理

敏感数据分类与识别

敏感数据分类

组织应根据数据的敏感性和合规要求，将数据分为不同的类别，并实施相应的保护措施。常见的数据分类包括：

分类	描述	保护要求
公开数据	可以公开访问的数据	基本保护
内部数据	组织内部使用的数据	访问控制、审计
机密数据	敏感的业务数据	加密、严格访问控制、审计
高度机密数据	非常敏感的数据，如财务数据、客户PII	强加密、最小权限、详细审计
顶级机密数据	最高级别的敏感数据，如商业机密、国家安全数据	最高级别的保护措施

敏感数据识别

敏感数据识别是实施敏感数据保护的第一步，包括以下方法：

1. 人工识别

通过业务专家手动识别敏感数据字段和表。

2. 模式匹配

使用正则表达式或预定义模式识别敏感数据，如信用卡号、身份证号等。

3. 机器学习

使用机器学习算法自动识别敏感数据模式。

4. DB2内置工具

DB2提供了敏感数据识别工具，如IBM InfoSphere Information Analyzer，可以帮助自动识别敏感数据。

敏感数据清单

组织应建立敏感数据清单，记录：

• 敏感数据的类型和位置
• 数据所有者和管理者
• 保护措施和合规要求
• 数据生命周期信息

DB2敏感数据保护功能

1. 数据加密

DB2提供了多种加密功能，用于保护敏感数据的存储和传输。

透明数据加密（TDE）

透明数据加密对表空间中的数据进行加密，无需修改应用程序。

-- 启用数据库透明加密
UPDATE DBM CFG USING ENCRYPTION ON;

-- 创建加密的表空间
CREATE TABLESPACE encrypted_ts
  MANAGED BY DATABASE
  USING (FILE '/db2/data/encrypted_ts' 1000M)
  ENCRYPTION USING AES_256;

-- 加密现有表空间
ALTER TABLESPACE userspace1 ENCRYPTION USING AES_256;

列级加密

列级加密对特定列中的数据进行加密，可以根据不同的安全需求选择不同的加密算法和密钥。

-- 创建加密列
CREATE TABLE customers (
  customer_id INT,
  customer_name VARCHAR(100),
  credit_card VARCHAR(16) ENCRYPT WITH AES_256,
  ssn VARCHAR(9) ENCRYPT WITH AES_256
);

-- 插入加密数据
INSERT INTO customers VALUES (1, 'John Doe', '1234567890123456', '123456789');

-- 查询加密数据
SELECT customer_id, customer_name, credit_card, ssn FROM customers;

备份加密

备份加密保护备份文件中的敏感数据。

-- 加密备份
BACKUP DATABASE sample TO /db2/backup ENCRYPT USING AES_256 KEY LABEL backup_key;

-- 加密恢复
RESTORE DATABASE sample FROM /db2/backup DECRYPT USING AES_256 KEY LABEL backup_key;

传输加密

传输加密保护客户端和服务器之间的数据传输。

-- 配置SSL加密
UPDATE DBM CFG USING SSL_SVR_KEYDB /db2/ssl/keydb.kdb;
UPDATE DBM CFG USING SSL_SVR_STASH /db2/ssl/keydb.sth;
UPDATE DBM CFG USING SSL_SVR_LABEL db2_server;
UPDATE DBM CFG USING SSL_SVCENAME 50001;
UPDATE DBM CFG USING SSL_VERSIONS TLSV12;

-- 启用SSL
db2set DB2COMM=TCPIP,SSL
db2stop forcedb2start

2. 访问控制

DB2提供了强大的访问控制机制，用于限制对敏感数据的访问。

基于角色的访问控制（RBAC）

-- 创建角色
CREATE ROLE customer_service;

-- 授予角色权限
GRANT SELECT ON customers TO ROLE customer_service;
GRANT UPDATE ON customers (email, phone) TO ROLE customer_service;

-- 将角色授予用户
GRANT ROLE customer_service TO USER db2user;

行级访问控制（RLS）

行级访问控制限制用户只能访问其有权限的数据行。

-- 创建行访问控制策略
CREATE SECURITY POLICY customer_rls;

-- 创建行访问控制规则
CREATE SECURITY LABEL COMPONENT customer_label COMPONENT STRING 'REGION';

CREATE SECURITY LABEL customer_rls.customer_region 
  COMPONENTS customer_label 'US', customer_label 'EU';

-- 应用行访问控制
ALTER TABLE customers ADD SECURITY POLICY customer_rls;

-- 授予安全标签权限
GRANT SECURITY LABEL customer_rls.customer_region TO USER us_user;

列级访问控制

列级访问控制限制用户只能访问其有权限的列。

-- 创建列访问控制策略
CREATE MASKING POLICY customer_masking;

-- 创建列掩码
CREATE MASK credit_card_mask FOR customers.credit_card 
  RETURN CASE 
    WHEN VERIFY_ROLE_FOR_USER(SESSION_USER, 'MANAGER') = 1 THEN credit_card
    ELSE 'XXXX-XXXX-XXXX-' || SUBSTR(credit_card, 13, 4)
  END ENABLE;

-- 应用列掩码
ATTACH MASK credit_card_mask TO customers FOR POLICY customer_masking ENABLE;

-- 授予策略权限
GRANT EXECUTE ON MASKING POLICY customer_masking TO USER customer_service;

3. 数据掩码

数据掩码用于在非生产环境中替换敏感数据，同时保持数据的格式和可用性。

静态数据掩码

静态数据掩码在数据复制或导出时替换敏感数据。

-- 创建静态掩码规则
CREATE MASKING POLICY static_masking;

CREATE MASK ssn_static_mask FOR customers.ssn 
  RETURN 'XXX-XX-' || SUBSTR(ssn, 8, 4) ENABLE;

-- 应用静态掩码到表
ATTACH MASK ssn_static_mask TO customers FOR POLICY static_masking ENABLE;

-- 使用掩码导出数据
EXPORT TO /db2/export/customers.del OF DEL 
  MASKING POLICY static_masking 
  SELECT * FROM customers;

动态数据掩码

动态数据掩码在查询时实时替换敏感数据，无需修改底层数据。

-- 创建动态掩码规则
CREATE MASKING POLICY dynamic_masking;

CREATE MASK email_mask FOR customers.email 
  RETURN CASE 
    WHEN VERIFY_ROLE_FOR_USER(SESSION_USER, 'MANAGER') = 1 THEN email
    ELSE LEFT(email, 2) || '***' || SUBSTR(email, LOCATE('@', email))
  END ENABLE;

-- 应用动态掩码
ATTACH MASK email_mask TO customers FOR POLICY dynamic_masking ENABLE;

-- 查询应用了掩码的数据
SELECT customer_id, customer_name, email FROM customers;

4. 审计和监控

DB2提供了全面的审计和监控功能，用于跟踪敏感数据的访问和操作。

审计策略

-- 创建审计策略
CREATE AUDIT POLICY sensitive_data_audit
  CATEGORIES
    AUDIT ADMIN STATUS BOTH,
    CHECKING STATUS BOTH,
    OBJECT MAINTAIN STATUS BOTH,
    SECURITY MAINTAIN STATUS BOTH,
    CONTEXT STATUS BOTH,
    EXECUTE STATUS BOTH
  ERROR TYPE AUDIT
  ENABLE;

-- 应用审计策略到表
AUDIT TABLE customers USING POLICY sensitive_data_audit;

-- 查看审计日志
SELECT * FROM audit.log WHERE tabname = 'CUSTOMERS' ORDER BY TIMESTAMP DESC;

审计事件监控

-- 创建审计事件监控器
CREATE EVENT MONITOR audit_monitor
  FOR AUDIT
  WRITE TO TABLE
    audit_event,
    audit_event_details
  AUTOSTART;

-- 激活审计事件监控器
SET EVENT MONITOR audit_monitor STATE 1;

-- 查询审计事件
SELECT * FROM audit_event ORDER BY event_timestamp DESC FETCH FIRST 10 ROWS ONLY;

5. 密钥管理

密钥管理是敏感数据保护的重要组成部分，DB2提供了多种密钥管理选项。

本地密钥管理

-- 创建密钥库
gsk8capicmd_64 -keydb -create -db /db2/keystore/keydb.kdb -pw password -stash

-- 生成主密钥
UPDATE DBM CFG USING MASTER_KEY_LABEL db2_master_key;

-- 备份主密钥
BACKUP DATABASE sample TO /db2/backup INCLUDE MASTER KEY;

外部密钥管理

DB2支持与外部密钥管理系统（KMS）集成，如IBM Security Key Lifecycle Manager（SKLM）。

-- 配置外部密钥管理
UPDATE DBM CFG USING KEY_MGMT_LIBRARY /opt/ibm/keyprotect/lib/libkmipclient.so;
UPDATE DBM CFG USING KEY_MGMT_CONFIG /db2/config/kmip.cfg;

敏感数据保护实施步骤

1. 评估和规划

• 数据发现和分类：识别和分类敏感数据
• 风险评估：评估敏感数据面临的风险
• 合规要求：确定适用的法规和合规要求
• 保护策略制定：制定敏感数据保护策略和计划

2. 设计和实施

• 访问控制设计：设计基于角色的访问控制模型
• 加密策略设计：确定加密范围和算法
• 掩码策略设计：设计静态和动态掩码规则
• 审计策略设计：设计审计和监控策略
• 密钥管理设计：设计密钥管理方案

3. 部署和测试

• 部署保护措施：实施访问控制、加密、掩码和审计
• 测试验证：验证保护措施的有效性
• 性能测试：评估保护措施对性能的影响
• 合规测试：验证是否满足合规要求

4. 监控和维护

• 持续监控：监控敏感数据的访问和操作
• 审计日志分析：定期分析审计日志
• 密钥管理：定期轮换和备份密钥
• 策略更新：根据业务和合规变化更新保护策略
• 培训教育：对员工进行敏感数据保护培训

敏感数据保护最佳实践

1. 数据最小化

• 只收集和存储必要的敏感数据
• 定期清理不再需要的敏感数据
• 实施数据保留策略

2. 分层保护

• 实施多层次的保护措施（防御纵深）
• 结合加密、访问控制、掩码和审计
• 根据数据敏感性实施不同级别的保护

3. 最小权限原则

• 只授予用户完成工作所需的最小权限
• 定期审查和撤销不必要的权限
• 实施职责分离

4. 定期审计和监控

• 对敏感数据的访问和操作进行审计
• 定期分析审计日志，识别异常行为
• 实施实时监控和告警

5. 密钥管理最佳实践

• 使用强密钥算法和长度
• 定期轮换密钥
• 安全存储和备份密钥
• 实施密钥生命周期管理

6. 合规管理

• 了解适用的法规和标准
• 定期进行合规审计
• 保持合规文档和证据

7. 培训和意识

• 对员工进行敏感数据保护培训
• 提高员工的数据安全意识
• 建立数据安全文化

合规要求

1. GDPR（通用数据保护条例）

• 数据主体权利：访问权、被遗忘权、数据可携带权等
• 数据保护设计和默认保护
• 数据泄露通知
• 数据保护影响评估

2. HIPAA（健康保险流通与责任法案）

• 保护个人健康信息（PHI）
• 实施访问控制和审计
• 数据加密要求
• 数据泄露通知

3. PCI DSS（支付卡行业数据安全标准）

• 保护信用卡数据
• 实施访问控制和加密
• 定期安全测试
• 安全政策和程序

4. SOX（萨班斯-奥克斯利法案）

• 财务数据完整性
• 内部控制要求
• 审计跟踪和日志
• 管理层责任

5. 国内法规

• 网络安全法：数据分类、保护义务、数据本地化
• 个人信息保护法：个人信息收集、使用、存储和传输
• 数据安全法：数据分类分级、安全保护义务

敏感数据泄露应急响应

1. 应急响应计划

组织应制定敏感数据泄露应急响应计划，包括：

• 响应团队和职责
• 泄露检测和评估流程
• 通知流程和时间要求
• 补救措施和恢复流程
• 事后分析和改进

2. 泄露检测

• 实时监控和告警
• 定期安全审计
• 异常行为检测

3. 泄露评估

• 确定泄露的范围和影响
• 识别泄露的敏感数据类型
• 评估泄露的严重程度

4. 泄露通知

• 通知相关监管机构
• 通知受影响的个人
• 通知业务合作伙伴

5. 补救措施

• 遏制泄露源
• 修复漏洞
• 恢复系统和数据
• 加强保护措施

6. 事后分析

• 分析泄露原因和教训
• 改进安全措施
• 更新应急响应计划

案例研究

案例1：金融机构敏感数据保护

挑战

• 保护大量客户财务数据和PII
• 满足PCI DSS和GDPR要求
• 降低数据泄露风险

解决方案

• 实施透明数据加密（TDE）保护存储的数据
• 实施列级加密保护敏感列
• 实施动态数据掩码保护查询结果
• 实施强访问控制和审计
• 定期进行合规审计

结果

• 满足了PCI DSS和GDPR要求
• 降低了数据泄露风险
• 提高了客户信任度

案例2：医疗机构敏感数据保护

挑战

• 保护患者健康信息（PHI）
• 满足HIPAA要求
• 支持临床研究和数据分析

解决方案

• 实施行级访问控制，限制医生只能访问自己患者的数据
• 实施数据掩码，在研究环境中保护PHI
• 实施全面的审计和监控
• 定期进行HIPAA合规审计

结果

• 满足了HIPAA要求
• 保护了患者隐私
• 支持了临床研究和数据分析

常见问题（FAQ）

Q1: 如何选择合适的加密算法？

A1: 选择加密算法时应考虑：

• 安全级别：AES-256是目前推荐的强加密算法
• 性能要求：不同算法的性能不同
• 合规要求：某些法规可能要求特定的加密算法
• 密钥管理复杂性：不同算法的密钥管理要求不同

Q2: 透明数据加密（TDE）会影响性能吗？

A2: TDE会对性能产生一定影响，但影响通常较小：

• 读取操作：解密开销，约5-10%的性能影响
• 写入操作：加密开销，约10-15%的性能影响
• 可以通过优化硬件和配置来减轻性能影响

Q3: 如何实施敏感数据的访问控制？

A3: 实施敏感数据访问控制的步骤：

1. 识别敏感数据和访问需求
2. 设计基于角色的访问控制模型
3. 实施行级和列级访问控制
4. 定期审查和更新权限
5. 实施审计和监控

Q4: 如何在开发和测试环境中保护敏感数据？

A4: 在开发和测试环境中保护敏感数据的方法：

• 使用静态数据掩码替换敏感数据
• 使用动态数据掩码保护查询结果
• 实施严格的访问控制
• 定期清理测试数据

Q5: 如何监控敏感数据的访问？

A5: 监控敏感数据访问的方法：

• 启用DB2审计功能
• 创建审计策略，审计敏感表和列的访问
• 使用事件监控器收集审计数据
• 定期分析审计日志，识别异常行为
• 实施实时监控和告警

Q6: 如何管理加密密钥？

A6: 加密密钥管理的最佳实践：

• 使用强密钥生成算法
• 定期轮换密钥
• 安全存储和备份密钥
• 限制密钥访问权限
• 实施密钥生命周期管理
• 考虑使用外部密钥管理系统

Q7: 如何处理敏感数据泄露？

A7: 处理敏感数据泄露的步骤：

1. 立即遏制泄露源
2. 评估泄露的范围和影响
3. 按照法规要求通知相关方
4. 修复漏洞，防止再次泄露
5. 分析泄露原因，改进安全措施
6. 更新应急响应计划

总结

敏感数据保护是数据库管理的重要组成部分，对于确保数据安全、满足合规要求和维护客户信任至关重要。DB2数据库提供了多种敏感数据保护功能，包括加密、访问控制、数据掩码和审计等，可以帮助组织保护其敏感数据。

实施有效的敏感数据保护需要综合考虑数据分类、保护策略、技术实施和合规要求。组织应根据数据敏感性实施分层保护措施，结合加密、访问控制、掩码和审计，同时实施最小权限原则和定期审计。

随着法规要求的日益严格和数据泄露风险的不断增加，敏感数据保护将继续成为组织数据安全战略的核心组成部分。通过采用DB2的敏感数据保护功能和最佳实践，组织可以有效保护其敏感数据，降低数据泄露风险，并满足合规要求。