多年來，數據庫已經能夠阻止未經授權的人看到其中的數據，這通常是通過數據庫管理器中的特權和權限來實現的。在當前的環境下，對存儲數據的保密的需求日益增長。這意味著即使 DBA 對表中的數據有完全的訪問權限，但是表中可能還有數據擁有者不希望任何其他人看到的某些信息。特別是對于基于 Web 的應用程序，這一問題就更加明顯了，在這種應用程序中，用戶輸入的數據（比如信用卡號）需要保存起來，以備同一用戶以后使用該應用程序。同時，用戶擁有者希望能夠確保任何其他人不能訪問這種數據。為了實現這種功能，DB2 內置了一些 SQL 函數，這些函數允許應用程序加密和解密數據。當將數據插入到數據庫中時，可以使用用戶提供的加密密碼對其加密。當檢索該數據的時候，必須提供相同的密碼才能解密數據。對于要多次使用同一個密碼的情況，可以使用一個賦值語句設置 ENCRYPTION PASSWORD 值，并令其在某次連接期間內有效。 >projectName varchar(48) ); create index idxEmpPrj on empProject ( ssn ); -- Add some data set encryption password = 'ssnPassWord'; insert into emp values (encrypt('480-93-7558'),'Super Programmer'); insert into emp values (encrypt('567-23-2678'),'Novice Programmer'); insert into empProject values (encrypt('480-93-7558'),'UDDI Project'); insert into empProject values (encrypt('567-23-2678'),'UDDI Project'); insert into empProject values (encrypt('480-93-7558'),'DB2 UDB Version 10'); -- Find the programmers working on UDDI select a.name, decrypt_char(a.ssn) from emp a, empProject b where a.ssn = b.ssn and b.project ='UDDI Project'; -- Build a list of the projects that the programmer with ssn -- '480-93-7558' is working on

本文將描述這些 SQL 函數，并給出一些關于如何使用這些加密函數的例子。我們還將討論在關系數據庫中使用加密數據的設計和性能相關事項。

實現

下面顯示了這些新的 SQL 函數的簽名。在 DB2 文檔的 SQL Reference 部分中有更詳細的文檔。（為了確保對加密的數據使用正確的數據類型和長度，請務必閱讀 SQL Reference 中 ENCRYPT 函數下的“Table Column Definition部分。）

Encrypt (StringDataToEncrypt, PasswordOrPhrase, PasswordHint) Decrypt_Char(EncryptedData, PasswordOrPhrase) GetHint(EncryptedData) Set Encryption Password ;

用于對數據加密的算法是一個 RC2 分組密碼（block cipher），它帶有一個 128 位的密鑰。這個 128 位的密鑰是通過消息摘要從密碼得來的。加密密碼與 DB2 認證無關，僅用于數據的加密和解密。

這里可以提供一個可選的參數 PasswordHint，這是一個字符串，可以幫助用戶記憶用于對數據加密的 PasswordOrPhrase。（例如，可以使用 'George' 作為記憶 'Washington'的提示。）

列級加密列級加密（column level encryption）意味著對于一個給定列中的所有值都使用相同的密碼進行加密。這種類型的加密可以在視圖中使用，也可以在使用了一個公共密碼的情況下使用。當對一個或多個表中所有的行使用相同的密鑰時，ENCRYPTION PASSWORD 專用寄存器將十分有用。

例 1：這個例子使用 ENCRYPTION PASSWORD 值來保存加密密碼。它對雇員的社會保險號進行加密，并以經過加密的形式將其存儲在 EMP 表中。

create table emp (ssn varchar(124) for bit data); set encryption password = 'Ben123'; insert into emp (ssn) values(encrypt('289-46-8832')); insert into emp (ssn) values(encrypt('222-46-1904')); insert into emp (ssn) values(encrypt('765-23-3221')); select decrypt_char(ssn) from emp;

例 2：這個例子在結合使用視圖的情況下使用 ENCRYPTION PASSWORD 值來保存加密密碼。下面的語句聲明了 emp 表的一個視圖：

create view clear_ssn (ssn) as select decrypt_char(ssn) from emp;

在應用程序代碼中，我們將 ENCRYPTION PASSWORD 設置為 'Ben123'，現在可以使用 clear_ssn 視圖了。

set encryption password = 'Ben123'; select ssn from clear_ssn;

行-列（單元格）或 集合-列級加密

行-列（單元格）或 集合-列（Set-Column）級加密意味著在一個加密數據列內使用多個不同的密碼。例如，Web 站點可能需要保存客戶信用卡號（ccn）。在這個數據庫中，每個客戶可以使用他自己的密碼或短語來加密 ccn。

例 3：Web 應用程序收集關于客戶的用戶信息。這種信息包括客戶名稱（存儲在宿主變量 custname中）、信用卡號（存儲在宿主變量 cardnum中）和密碼（存儲在宿主變量 userpswd中）。應用程序像下面這樣執行客戶信息的插入操作。

insert into customer (ccn, name) values(encrypt(:cardnum, :userpswd), :custname)

當應用程序需要重新顯示某客戶的信用卡信息時，客戶要輸入密碼，同樣該密碼也要存儲在宿主變量 userpswd 中。之后，可以像下面這樣檢索該 ccn ：

select decrypt_char(ccn, :userpswd) from customer where name = :custname;

例 4：這個例子使用提示來幫助客戶記憶他們的密碼。這里使用與例 3 相同的應用程序，該應用程序將提示保存到宿主變量 pswdhint中。假設 userpswd 的值是 'Chamonix'， pswdhint的值是 'Ski Holiday'。

insert into customer (ccn, name) values(encrypt(:cardnum, :userpswd, :pswdhint), :custname)

如果客戶請求關于所使用的密碼的提示，可以使用下面的查詢。

select gethint(ccn) into :pswdhint from customer where name = :custname;

pswdhint的值被設置為"Ski Holiday"。

加密非字符值數值和日期/時間數據類型的加密通過強制類型轉換得到間接的支持。非字符的 SQL 類型通過強制轉換為 "varchar" 或 "char"，就可以被加密了。有關強制類型轉換的更多信息，請參閱 SQL 參考文檔中的 “Casting Between Data Types 部分。

例 5：加密和解密 TIMESTAMP 數據時用到的強制類型轉換函數。

-- Create a table to store our encrypted value create table etemp (c1 varchar(124) for bit data); set encryption password 'next password'; -- Store encrypted timestamp insert into etemp values encrypt(char(CURRENT TIMESTAMP)); -- Select & decrypt timestamp select timestamp(decrypt_char(c1)) from etemp;

例 6：加密/解密 double 數據。

set encryption password 'next password'; insert into etemp values encrypt(char(1.11111002E5)); select double(decrypt_char(c1)) from etemp;

性能加密，就其本質而言，會使大部分 SQL 語句慢下來。但是如果多加注意，多加判斷，還是可以將大量的額外開銷降至最低。而且，加密數據對于數據庫的設計有著很大的影響。通常，您需要對一個模式中的一些敏感數據元素進行加密，例如社會保險號、信用卡號、病人姓名，等等。而有些數據值就不是那么適于加密了 -- 例如布爾值（true 和 false），或者其他的像整數 1 到 10 這樣的小型集合。這些值與列名一起很容易被猜出，因此需要判斷加密是否真的有用。

在某些情況下，對加密的數據創建索引是很好的主意。加密數據的正確匹配及連接將使用您創建的索引。由于加密數據實質上是二進制數據，因此對加密數據進行范圍檢查時需要掃描表。范圍檢查需要解密某一列在所有行的值，因此應該避免進行范圍檢查，至少也應該進行適當的調優。

下面的場景闡明了我們的討論。考慮一種常見的主從（master-detail）模式，程序員可以在很多項目中使用這種模式。我們將對雇員的社會保險號（ssn）實現列級加密。在主表 emp 和從表 empProject 中，ssn 將以加密的形式存儲。

-- Define Tables and Indexes for encrypted data create table emp (ssn varchar(48) for bit data, name varchar(48) ); create unique index idxEmp on emp ( ssn ) includes (name) ; create table empProject( ssn varchar(48) for bit data, projectName varchar(48) ); create index idxEmpPrj on empProject ( ssn ); -- Add some data set encryption password = 'ssnPassWord'; insert into emp values (encrypt('480-93-7558'),'Super Programmer'); insert into emp values (encrypt('567-23-2678'),'Novice Programmer'); insert into empProject values (encrypt('480-93-7558'),'UDDI Project'); insert into empProject values (encrypt('567-23-2678'),'UDDI Project'); insert into empProject values (encrypt('480-93-7558'),'DB2 UDB Version 10'); -- Find the programmers working on UDDI select a.name, decrypt_char(a.ssn) from emp a, empProject b where a.ssn = b.ssn and b.project ='UDDI Project'; -- Build a list of the projects that the programmer with ssn -- '480-93-7558' is working on select projectName from empProject where ssn = encrypt('480-93-7558');

相對于上面的例子，下面的兩個例子是 不應該采用的反面典型。雖然這些查詢同樣能夠返回正確的答案，但是它們會需要為所有行解密 ssn。當表很大的時候，這個問題就會變得突出起來。

select a.name, decrypt_char(a.ssn) from emp a, empProject b where decrypt_char(a.ssn) = decrypt_char(b.ssn) and b.project ='UDDI Project';

該查詢會要求解密 emp 表的每一行以及 empProject 表的每個 'UDDI Project' 行，以執行連接。

select projectName from empProject where decrypt_char(ssn)= '480-93-7558';

該查詢會要求解密 empProject 表中的每一行。

結束語

在本文中，我們演示了 IBM DB2 Universal Database 中的加密函數如何提供簡單方式來加密敏感數據。這些函數可用來實現列級和行-列級的加密。在設計和實現期間，開發人員應該審視一些重要的性能相關事項。數據加密為隱藏私有數據增添了一種新的可用工具，即使對于管理人員，也能起到保密的作用。