Row-Level-Security mit Oracle Virtual Private Database

Virtual Private Database (VPD) ist ein Security Feature der Oracle Database Enterprise Edition (eingeführt mit Version 8i, teilweise auch unter der Bezeichnung Fine Grained Access Control – FGAC bekannt). Es bietet eine sehr einfache und verlässliche Möglichkeit zur Umsetzung von Row-Level-Security Konzepten, d.h. der Einschränkung der Sichtbarkeit (und Änderbarkeit) auf Ebene einzelner Datensätze.

Beispiel Bestellsystem

Nehmen wir als Beispiel ein Bestellsystem in welchem Kunden Aufträge platzieren können. Üblicherweise wird sich in der Datenbank eines solchen Systems eine Tabelle ORDERS mit allen Aufträgen aller Kunden wiederfinden. Jeder ORDER Datensatz enthält eine CUSTOMER_ID als Foreign Key auf den Kunden der den Auftrag platziert hat.

 +-------------+               +-------------+
 | ORDERS      |               | CUSTOMERS   |
 +-------------+               +-------------+
 | ORDER_ID    |---------------| CUSTOMER_ID |
 | CUSTOMER_ID | *           1 | NAME        |
 | ...         |               | ...         |
 +-------------+               +-------------+

In der zugehörigen Anwendung soll ein konkreter Anwender i.d.R. immer nur Zugriff auf seine eigenen Aufträge haben. Egal ob die Anwendung über einen technischen Nutzer oder mit einem personalisierten Account des konkreten Anwenders auf die Datenbank zugreift, sie kann (die notwendigen SELECT Rechte vorausgesetzt) zunächst einmal alle Datensätze aus der Tabelle ORDERS auslesen.

SELECT * FROM ORDERS;


   ORDER_ID CUSTOMER_ID ORDER_DATE
 ---------- ----------- ------------------
     100001         123 13-MAR-15
     100002         234 17-MAR-15
     100003         123 21-MAR-15
     100004         345 25-MAR-15
     ...

Es liegt oft in der Verantwortung der Anwendung nur die Datensätze des aktuell angemeldeten Anwenders abzufragen und anzuzeigen.

 SELECT * FROM ORDERS WHERE CUSTOMER_ID = 123;


   ORDER_ID CUSTOMER_ID ORDER_DATE
 ---------- ----------- ------------------
     100001         123 13-MAR-15
     100003         123 21-MAR-15

Verlagerung der Security Regeln in die Datenbank

Mit VPD kann diese Verantwortung in die Datenbank verlagert werden. Vereinfacht ausgedrückt kümmert sich VPD darum, dass jede Query welche auf die geschützte Tabelle zugreift automatisch um die oben genannte WHERE-Bedingung ergänzt wird und das transparent und in jedem Fall.

Die Verlagerung der Security Regeln in die Datenbank ist insbesondere dann interessant, wenn über verschiedene Wege (z.B. Applikation, Service-Schnittstellen und evtl. sogar direkt per SQL Client) auf die Daten zugegriffen wird. Security Regeln werden auf diesem Weg einmalig und zentral definiert/hinterlegt und in allen Fällen angewendet. Aber auch wenn ausschließlich eine Anwendung auf die Datenbank zugreift kann die Verlagerung in die Datenbank Sinn machen um den eher querschnittlichen Security Aspekt nicht in jedem einzelnen SQL-Statement der Anwendung berücksichtigen zu müssen.

Aufbau und Arbeitsweise einer VPD

Nachfolgend beschreibe ich die wesentlichen Komponenten einer VPD sowie deren Bedeutung und Zusammenspiel anhand des konkreten Beispiels von oben. Um die beschriebenen Schritte ausführen zu können benötigt der verwendete DB User neben den üblichen Privilegien (CREATE SESSION, CREATE TABLE, CREATE PROCEDURE, usw.) die folgenden speziellen Privilegien:

CREATE ANY CONTEXT
EXECUTE ON DBMS_SESSION
EXECUTE ON DBMS_RLS

Mit VPD ist es prinzipiell möglich alle Zugriffe (SELECT, INSERT, UPDATE und DELETE) auf einzelne Datensätze, und sogar auf einzelne Spalten, einzuschränken. Im weiteren Verlauf betrachte ich jedoch nur das Lesen (SELECT) von vollständigen Datensätzen. Für weiterführende Informationen sei auf die unten aufgeführten Quellen verwiesen.

Security (Policy) Function

Die Security Policy Function (kurz auch Security Function) ist eine herkömmliche PL/SQL Function (auch Package Function möglich) welche die WHERE-Bedingung (Predicate) erzeugt die von VPD automatisch an die Queries gehängt wird. Sie definiert die Anwendungsspezifische Logik nach der die Security-Einschränkungen ermittelt werden. Die Function muss zwei Input-Parameter für den Schema- sowie den Objekt-Namen des Objects (Table, View, Synonym) erwarten und als Rückgabewert die WHERE-Bedingung zurückliefern, die beim Zugriff auf das Objekt verwendet werden soll.

CREATE OR REPLACE FUNCTION orders_sec_fnc(
  p_schema IN VARCHAR2, 
  p_object IN VARCHAR2) RETURN VARCHAR2
IS
BEGIN
  RETURN 'CUSTOMER_ID = ' || ;
END orders_sec_function;
/

Eine Security Function kann für mehrere Objekte verwendet werden, wenn die WHERE-Bedingungen identisch oder zumindest ähnlich sind. Es können jedoch auch individuelle Security Functions für jedes zu schützende Objekt definiert werden.

Application Context

Häufig greifen Security Functions auf einen Application Context zu um daraus die notwendigen individuellen Informationen für die WHERE-Bedingung herauszulesen. In unserem Fall zum Beispiel die CUSTOMER_ID des zugreifenden Anwenders. Ein Application Context muss explizit angelegt werden und ist mit einem Package verbunden welches die API zum Ablegen und Auslesen von Inhalten bereitstellt.

CREATE OR REPLACE CONTEXT orders_sec_ctx USING orders_sec_ctx_pkg;

In meinen bisherigen Projekten erfolgt die Identifizierung  und Authentifizierung des Anwenders außerhalb der Datenbank in der Applikation. Daher muss diese die notwendigen Informationen ggf. vor der Ausführung einer Query in den Application Context der Datenbank schreiben. Als API dient das Application Context Package.

CREATE OR REPLACE PACKAGE orders_sec_ctx_pkg IS 
  PROCEDURE set_customer_id(p_customer_id IN NUMBER);
END;
/
CREATE OR REPLACE PACKAGE BODY orders_sec_ctx_pkg IS
  PROCEDURE set_customer_id(p_customer_id IN NUMBER)
  AS
  BEGIN
    DBMS_SESSION.SET_CONTEXT('orders_sec_ctx', 
                'customer_id', p_customer_id);
  END set_customer_id;
END;
/

Die Security Function kann die Customer ID des aktuellen Anwenders nun aus dem Application Context auslesen.

CREATE OR REPLACE FUNCTION orders_sec_fnc(
  p_schema IN VARCHAR2, 
  p_object IN VARCHAR2) RETURN VARCHAR2
IS
BEGIN
  RETURN 'CUSTOMER_ID = SYS_CONTEXT(''orders_sec_ctx'', 
    ''customer_id'')';
END orders_sec_fnc;
/

Security Policy

Die Security Policy verbindet die Security Function mit einem zu schützenden Objekt (Tabelle, View, Synonym). Sie wird mit Hilfe des Packages DBMS_RLS angelegt.

Die Parameter Object Schema und Name definieren dabei das zu schützende Objekt, in unserem Fall die ORDERS Tabelle.

Über den Parameter Policy Name gebe ich der Policy einen sprechenden Namen.

Die Parameter Function Schema und Policy Function definieren die zu verwendende Security Policy Function.

Der Parameter Statement Types definiert, dass die Policy ausschließlich für SELECT Statements angewendet werden soll.

BEGIN
  DBMS_RLS.ADD_POLICY (
    object_schema    => 'vpd_owner', 
    object_name      => 'orders', 
    policy_name      => 'orders_sec_policy', 
    function_schema  => 'vpd_owner',
    policy_function  => 'orders_sec_fnc', 
    statement_types  => 'select');
END;
/

VPD in Aktion

Mit dem Anlegen der Security Policy ist VPD für diese Tabelle „scharf geschaltet“. Das wird unmittelbar sichtbar wenn ich auf die ORDERS Tabelle zugreife.

SELECT * FROM ORDERS;

no rows selected

Standardmäßig sehe ich erst einmal gar nichts mehr. Erst wenn ich eine gültige Customer ID in den Application Context schreibe kann ich danach die zugehörigen Ergebnisse sehen.

BEGIN 
  orders_sec_ctx_pkg.set_customer_id(123);
END;
/


SELECT * FROM ORDERS;


  ORDER_ID CUSTOMER_ID ORDER_DATE
---------- ----------- ------------------
    100001         123 13-MAR-15
    100003         123 21-MAR-15

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