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1、基于数字摘要的高招数据库防篡改技术的研究与实现 作者：仲福建何远德陈琳琳 当前各高校都加强了网络的宣传,招生、录取等都在网上进行。这在方便了管理和提高效率的同时,也给一部分违法分子以可乘之机,目前少数不法分子在高考招生结束后,利用伪造虚假网页进行诈骗,有的甚至利用黑客手段篡改高校网站考生录取记录,从事诈骗活动。如黑客篡改中国地质大学(武汉)和中南财经政法大学招生信息①,篡改海南大学招生信息②等案,给社会造成了恶劣影响,严重影响了社会的和谐和安宁。目前很多对外信息发布系统有防火
2、墙、杀毒软件、网页防篡改系统等防护措施,但基于数据库的保护相对较少。本文提出了一种基于数字摘要的高校招生查询数据库的防篡改机制。 一、数字摘要算法及其应用 从Rivest1989年开发出MD2算法开始就揭开了人们对加密算法的新一轮研究,进而推出了MD3、MD4算法。为了加强算法的安全性,满足信息发展对网络安全的要求,研究出了趋近成熟的MD5算法。MD5的全称是Message-DigestAlgorithm5(信息-摘要算法5)③,在20世纪90年代初由MITLaboratoryforComputerScience和RSADat
3、aSecurityInc的Ronald开发,经MD2、MD3和MD4发展而来。它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被“压缩”成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数)。不管是MD2、MD4还是MD5,它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。虽然这些算法的结构或多或少有些相似,但MD2的设计与MD4和MD5完全不同,那是因为MD2是为8位机器进行的设计优化,而MD4和MD5却是面向32位的电脑。 MD5的典型应用是对一段信息(Message)产生信息摘要(Message
4、Digest),以防止被篡改。比如在UNIX下有很多软件在下载的时候都有一个文件名相同、文件扩展名为.md5的文件,在这个文件中通常只有一行文本,大致结构如MD5(test)=0ca175b9c0f726a831d895e269332461,这就是test文件的数字签名,test的文本内容为“tom123456”。MD5将整个文件当作一个大文本信息,通过其不可逆的字符串变换算法,产生了这个惟一的MD5信息摘要。如果在以后传播这个文件的过程中,无论文件的内容发生了什么形式的改变(包括人为修改或者下载过程中线路不稳定引起的传输错误等)
5、,只要你对这个文件重新计算MD5时就会发现信息摘要不相同,由此可以确定你得到的是一个不正确的文件。如果再有一个第三方的认证机构,用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”,这就是所谓的数字签名应用。MD5还广泛用于加密和解密技术。例如Cisco的Enable的密码和UNIX、LINUX系统中用户的密码都是以MD5经加密后存储在文件系统中的。当用户登录的时候,系统把用户输入的密码计算成MD5值,然后再去和保存在文件系统中的MD5值进行比较,进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤,系统在并不知道用户密码明码的情况下就可以确定用户登录系统
6、的合法性。这不但可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道,而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度④。 二、数据库防篡改设计原理 监控数据库是否被非法修改是这个数据库平台的关键点。最简单可靠的方法就是先将数据库备份,通过逐行比较数据库记录字段值来判断数据库是否被修改,但是此种方法需要逐行比较,既耗时也耗费空间,可行性差。因此对数据库记录的鉴别必须是保障不可伪造,并且能实时发现数据库的异常,及时告警,及时恢复,不给犯罪分子可乘之机。 招生查询数据库数据一旦导入后,再次修改的几率很小,大部分是用来查询的。保证数据的不可修
7、改和伪造,单向散列函数可以实现此功能,可以使用MD5、SHA-1等算法,只要数据被修改,数字摘要信息就会出现前后不一致,达到鉴别功能的实现。SHA-1提高了强度,增加了安全性,但是该算法计算度增加,效率有所降低。在保证高效的前提下,本文拟采用MD5算法进行数字摘要,对数据进行鉴别。 系统可以先把正确数据每记录字段组合为一个摘要,然后保存在安全位置,系统鉴别时同时对安全数据表和运行的表逐摘要比较。这样,虽然保证了安全,但是性能降低,因此我们在这里引入了安全字符串R,由系统管理员自己定义存储在内存中,在数据导入和查询时都将使用它
8、,这样鉴别时就可以不再跨库查询。 如图1中的导入数据过程,MD5以数据表一行记录为基础输入M,同时系统定义安全字符串R,产生摘要数据H(M+R)。作为数据库中新增字段M’,在数据库被查询时,取数据库原始字段进行一次H(M+R)与M’的比较,异常则
