Dosya-Database Bazlı Şifreleme (Transparent Data Encryption) - Bölüm 5

Bu bölüme kadar incelediğimiz Column-Level Encryption, kolon veya satır bazında metinsel alanları şifrelemek için kullanılmaktaydı. Hem yazma hem de okuma işleminde encryp-decrypt yapılması zorunlu olan bu yöntem, şifrelenecek alanlar çoğaldıkça kaynaklara olduğu gibi programlama tarafına da ciddi yük getirmektedir. Bu konudaki bir önceki yazımıza şu adresten ulaşabilirsiniz.

http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2013/09/kolon-satr-bazl-sifreleme-column-level.html

Eğer şifrelenecek alanlar çok fazlaysa ve istediğimiz şey veri tabanının şifreleme yaptığımız server haricinde çalıştırılamaması ise TDE(Transparent Data Encryption) yöntemini tercih etmemiz daha doğru olacaktır.

TDE yöntemiyle, diskteki pagelere encyrpt edilerek yazılan veriler, memoryde decrypt edilmiş şekilde tutulurlar. Bu durum verinin boyutunda bir değişikliğe sebep olmazken CPU kullanımını (%5-%10 civarı ) ve index bozulma hızını arttırmaktadır. Eğer keyler veya sertifikalar daha sonra kullanılmak üzere yedeklenmemişse, server seviyesinde gerçekleşen bir felaket durumundan sonra verilere erişilemeyecektir.

Transparent Data Encryption yapabilmek için aşağıdaki resimde olduğu gibi bir takım key ve sertifika oluşturmak gerekmektedir. Biz bu resimdeki numaralarla belirttiğim gereksinimleri yerine getiriyor olacağız. Diğerleri zaten işletim sistemi ve SQL Server kurulumu sonrasında hazır hale gelmiş durumda. İlk iki adım hakkında bilgi edinmek isterseniz şu yazıma bir göz atabilirsiniz.

http://abdullahkise.blogspot.com.tr/2013/05/sifrelemeencryption-esaslar-bolum-1.html

Bu konuda ayrıntılı bilgi için msdn’den de faydalanabilirsiniz.

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb934049.aspx

Şimdi bu işlemleri bir örnek üzerinde görelim. Öncelikle TDE yöntemiyle şifreleyeceğimiz bir veri tabanı oluşturalım.

CREATE DATABASE TDE_DB

TDE encryption için master veri tabanında gerekli altyapıyı hazırlayalım. master veri tabanı üzerinde TDE için kullanılacak “Database Master Key"i oluşturalım. “Service Master Key” bu keyi korumaktadır.

USE master

GO

CREATE MASTER KEY

ENCRYPTION BY PASSWORD=N'pass@word1'

Oluşturduğumuz bu DMK ile korunan bir de server “Certificate” oluşturalım.

CREATE CERTIFICATE tde_Cert

WITH SUBJECT='TDE serfikam'

Şifrelemek istediğimiz veri tabanını kullanıma alarak, TDE işlemi için gerekli olan “Data Encrption Key”i üreteceğiz.

DEK için 4 şifreleme algoritması( AES_128, AES_192, AES_256, TRIPLE_DES_3KEY) ile birlikte bu keyi koruyacak server Certificate veya server Asymmetric Key belirtilmelidir. Bu konudaki ayrıntılı bilgiye şu linkten ulaşabilirsiniz.

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb677241.aspx

Bu aşamadan sonra TDE’yi aktif etmek için TDE_DB/Task/Manage Database Encryption… ara yüzünden de faydalanabilirsiniz.

Komutlarla devam edelim:

USE TDE_DB

GO

TDE işleminde kullanılacak "Database Encryption Key" oluşturalım. Bu key yukarıdaki tde_cert tarafından korunacaktır. İstenirse server “Certificate” yerine server “Asymmetric Key” de kullanılabilir.

CREATE DATABASE ENCRYPTION KEY

WITH ALGORITHM = AES_128

ENCRYPTION BY SERVER CERTIFICATE tde_Cert

Bu işlemden sonra çıkan uyarıyı göz ardı etmeyip Certificate ve Private Keyin yedeğini almalıyız. Aksi halde bir felaket durumunda veri tabanını tekrar açıp kullanamayabiliriz.

USE master

GO

BACKUP CERTIFICATE tde_Cert

TO FILE ='C:\TDEBackups\tde_Cert.cer'

WITH PRIVATE KEY

     (

          FILE ='C:\TDEBackups\tde_Cert.pvk',

          ENCRYPTION BY PASSWORD=N'pass@word1'

     )

Daha sonra bu sertifika şu şekilde yedekten tekrar üretilebilir.

USE master

GO

CREATE CERTIFICATE tde_Cert

FROM FILE = 'C:\TDEBackups\tde_Cert.cer'

WITH PRIVATE KEY

     (

          FILE ='C:\TDEBackups\tde_Cert.pvk',

          DECRYPTION BY PASSWORD='pass@word1' 

     )

NOT: Bu sertifika farklı bir serverda üretilecekse önce master databaseinde DMK(Database Master Key) oluşturulmalıdır.

Bundan sonra TDE_DB isimli veri tabanımızda Transparent Data Encrytion’ı şu şekilde aktif edebiliriz.

USE TDE_DB

Go

ALTER DATABASE TDE_DB

SET ENCRYPTION ON

Artık veri tabanımız yeni bir servera taşındığında okunamayacak, okunabilmesi için yedeğini aldığımız sertifikaya ihtiyaç duyacaktır.

Yapılan tüm işlemleri geri almak istersek şu sırada keyleri ve certificatei kaldırabiliriz.

Önce TDE’yi pasif hale getirelim.

USE TDE_DB

Go

ALTER DATABASE TDE_DB

SET ENCRYPTION OFF

Database Encrption Key’i kaldıralım.

DROP DATABASE ENCRYPTION KEY

Server Certificate’i kaldıralım.

USE master

GO

DROP CERTIFICATE tde_Cert

Master databaseindeki Database Master Key’i kaldıralım.

DROP MASTER KEY

Bu bölümde TDE yöntemini kullanarak veri tabanını tamamen şifrelemiş olduk. Şifreleme yaptığımız serverda sorgu sonuçlarını decrypt edilmiş olarak göreceğiz. Ancak veri tabanımız yeni bir servera taşındığında, şifrelemede kullandığımız Server Certificate olmadan kullanılamayacaktır.

mdf ve ldf dosyalarını Windows Azure Storage gibi dış bir lokasyonda güvende tutmak istediğimizde TDE şifreleme yöntemi tercih edilebilir. Yine benzer şekilde veri tabanı yedeklerinin farklı bir serverda açılıp kullanılamamasını istiyorsak bu yöntem işimizi görecektir.

SQL Server 2014 ile birlikte gelen Azure Storagelere yedek almak amaçlı geliştirilen URL Backup özelliği aynı zamanda yedeklerin şifrelenmesi opsiyonu olan Backup Encrytion’ı da sağlamaktadır. Bu sebeple Azure için sırf yedekleri koruma amaçlı TDE encrption yapılmasına ihtiyaç kalmamaktadır.

Şifreleme yapılan serverda verilerin encrypt edilmiş halini görmek ve yönetmek istiyorsak önceki yazılarımızda incelediğimiz Column-Level Encryption yöntemini kullanmalıyız.

Son olarak TDE ve Column-Level Encryption yöntemlerinden birine karar vermenizde Mustafa Acungil hocamın şu yazısı yardımcı olabilir.

http://www.sqlserveronculeri.com/1/Article/183/encryption(sifreleme)--kolon-bazli-mi-dosya-bazli-mi.aspx

Encryption konusunda değinmek istediğim genel ve temel yaklaşımlar şimdilik bu kadar.

Faydalı olması dileğiyle…

Kolon-Satır Bazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 4

Şifreleme konusunun devamı olan Kolon-Satır Bazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 4  isimli yazımı sqlserveronculeri.com adresinden de inceleyebilirsiniz.
Bu yazımla kolon bazlı şifrelemeyi sıfırdan bir örnekle somutlaştırmış olduk. 
Faydalı olması dileğiyle...

Encryption esasları ve Column-Level Encryption kapsamındaki mekanizmaları önceki yazılarımızda incelemiştik. Önceki 3 makaleyi okuyarak konu hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyebilirsiniz. Bu bölümde sıfırdan bir örnek ile bu mekanizmaları karma bir şekilde kullanarak şifreleme teorisini pratiğe döküyor olacağız.

Bir önceki yazımı şu linkten ulaşabilirsiniz.

Daha önce de benzerini paylaşmış olduğum aşağıdaki resme bakarak şifreleme için gerekli kombinasyonları rahatça oluşturabiliriz.

Msdn’den aldığım bu resme bakarak sadece password ile verileri şifreleyebildiğim gibi bir certificate veya password ile korunan bir asymmetric key yardımı ile encrypt ettiğimiz symmetric keyi kullanarak da şifreleme yapılabileceğini söyleyebilirim. Buraya bakarak çeşitli kombinasyonları oluşturmak size kalmış.

Biz örneğimizde verileri şifrelemek için certificate ile korunacak bir symmetric key kullanacağız.

Öncelikle EncryptDB isimli bir test veri tabanı ile Musteri isimli bir tablo oluşturalım ve birkaç kayıt girelim.

--test veritabanı oluşturalım

CREATE DATABASE EncyptDB

GO

USE EncyptDB

GO

--Önemli bilgilerin bulunduğu bir tablo oluşturalım

CREATE TABLE Musteri

(

     Id int identity(1,1),

     Ad nvarchar(50),

     KartNum nvarchar(100)

)

GO

--Bir kaç test kaydı

INSERT INTO Musteri VALUES ('Ali','213-123-123-123'),

                                  ('Veli','675-456-345-234')

GO

SELECT * FROM Musteri

Hemen ardından şifreleme için gerekli alt yapıyı oluşturacağız. Bunun için her veri tabanında yalnızca bir tane oluşturulabilen Database Master Key(DMK) create etmeliyiz. DMK ile ilgili bilgileri Şifreleme(Encryption) Esasları – Bölüm 1 isimli yazımda bulabilirsiniz.

--Database Master Key(DMK) oluşturalım

CREATE MASTER KEY

ENCRYPTION BY PASSWORD='pass@word1'

GO

Sonrasında certificate ve bu sertifika ile korunacak symmetric key oluşturuyoruz. Ceriticate ve symmetric key oluşturma ile ilgili bilgileri ise Kolon-Satır Bazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 3 isimli yazımdan edinebilirsiniz.

--symmetric key korumak için certificate oluşturalım

--bu sertifikanın korunması için DMK kullanılır.

CREATE CERTIFICATE enc_cert

     WITH SUBJECT='Sifreleme Test'

GO

--encryption için gerekli symmetrik key oluşturalım

--bu keyi yukarıdaki certificate ile koruyalım

CREATE SYMMETRIC KEY enc_sym_key

     WITH ALGORITHM=DES

     ENCRYPTION BY CERTIFICATE enc_cert

Şifreleme için gerekli altyapı hazır durumda. Artık şifrelenmiş metni tabloda tutmak için varbinary bir kolona ihtiyacımız olacak.

--Şifrelenmiş verileri tutmak için yeni kolon ekleyelim

ALTER TABLE Musteri

ADD EncKartNum varbinary(max)

Ve işte şifrelemeye başlıyoruz.

Symmetric key kullandığımız için encryption ve decryption işlemlerinden önce mutlaka key açılmalıdır. Aksi halde fonksiyonlarımızdan sürekli NULL döner.

OPEN SYMMETRIC KEY enc_sym_key

     DECRYPTION BY CERTIFICATE enc_cert

Şifrelenmemiş metnin bulunduğu KartNum kolonundaki veriyi EncryptByKey fonksiyonu ile şifreleyip yeni olşturduğumuz EncKartNum isimli varbinary kolona basalım.

UPDATE Musteri

     SET EncKartNum=EncryptByKey(

                                          Key_GUID('enc_sym_key'),

                                          KartNum);

--bakalım

SELECT * FROM Musteri

Artık verinin şifrelenmiş hali de tablomuzda tutulmakta.

Açık olan symmetric key session düştüğünde kapanır. Öncesinde kapatmak isterseniz şu komutu kullanabilirsiniz.

--açık symmetrik keyi kapatmak için

CLOSE SYMMETRIC KEY enc_sym_key;

Artık temiz metnin bulunduğu KartNum isimli kolona ihtiyacımız yok. Kaldırmamız şifrelemeyi anlamlı hale getirecektir.

--temiz metnin bulunduğu KartNum kolonunu kaldırmak için

ALTER TABLE Musteri

DROP COLUMN KartNum

--bakalım

SELECT * FROM Musteri

Şifreleme işlemini başarıyla tamamladık. Artık temiz metin resimdeki gibi görünecek.

Peki şifreli metni okumak için neler yapmalıyız?

Öncelikle symmetric key kullandığımız için decryption işleminden önce mutlaka keyi açmalıyız.

--Şifreli metni çözmek için

--öncelikle symmetric key açılır

OPEN SYMMETRIC KEY enc_sym_key

     DECRYPTION BY CERTIFICATE enc_cert

Varbinary tipindeki EncKartNum isimli kolonu DecryptByKey fonksiyonu ile çözüyoruz ve nvcarchar tipine convert ediyoruz.

SELECT

     Id,

     Ad,

     CONVERT(NVARCHAR, DecryptByKey(EncKartNum)) as 'Kart Numarası'

FROM Musteri

Böylece şifrelenmiş veriden temiz metni elde etmiş olduk.

Açtığımız symmetric keyi session kapanmadan önce kapatmak istersek şu ifadeyi kullanıyoruz.

--açık symmetrik keyi kapatmak için

CLOSE SYMMETRIC KEY enc_sym_key;

Bu tarz bir şifreleme örnekten de anlaşılacağı gibi şifrelenen alan adedine paralel olarak development iş yükünü arttıracaktır. Ancak ihtiyaca göre az sayıda alanının şifrelenmesi, tüm veri tabanını şifreleyen TDE’ye göre daha az kaynak tüketeceğinden bu yöntemin tercih edilmesi mantıklı olacaktır.

Sizler de Column-Level Encryption mekanizmalarıyla farklı kombinasyonları oluşturarak belli bir metinsel alana odaklanıp yüksek seviyede koruma sağlayabilirsiniz.

Bir sonraki yazımda tüm veri tabanın şifrelenmesi için kullanılan Transparent Data Encryption(TDE) yöntemini inceliyor olacağız. Bu yöntem sayesinde veri tabanının başka serverlara taşınması halinde normal yollarla okunamayacağı garanti altına alınabilmektedir.

Faydalı olması dileğiyle,

Keyifli günler

Kolon-Satır Bazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 3

Şifreleme konusunun devamı olan Kolon-Satır Bazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 3  isimli yazımı sqlserveronculeri.com adresinden de inceleyebilirsiniz.

Bir önceki Kolon-SatırBazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 2 isimli yazımda kolon veya satır bazlı şifreleme (Column-Level Encryption) kapsamında kullanılan 4 mekanizmadan ilki olan T-SQL Functions yöntemini incelemiştik. Bu yazımızda aynı kapsamdaki diğer mekanizmalara Asymmetric Keys, Symmetric Keys ve Certificates yöntemlerine odaklanıyor olacağız.

2-      Asymmetric Keys

Asymetric Keys public ve private olarak adlandırılan iki key içermektedir. Public key network üzerinden paylaşılabilirken private key kimse ile paylaşılmaz. Public key alıcılara gönderilmeden önce verileri şifreler. Private key ise bu mesajın şifresini çözer. Asymmetric Keys, birazdan değineceğimiz Symetric Keys güvenliği için de kullanılabilmektedir.

Aşağıdaki resimde Party #1 ile ifade edilen kişi public keyi kullanarak encrypt ettiği veriyi Party  #2 ile ifade edilen kişi sahip olduğu private keyi kullanarak decrypt etmektedir.

Asymmetric key ile symmetric keyin karşılaştırılmasının yapıldığı şu makaleye bir göz atmak isteyebilirsiniz.

http://www.mssqltips.com/sqlservertip/1886/sql-server-encryption-symmetric-vs-asymmetric-keys/

Asymmetric keys aşağıdaki ifade ile oluşturulabilir. CREATE işlemi için 3 çeşit şifreleme algoritması kullanılabilmektedir(RSA_512, RSA_1024, RSA_2048). Algoritma yerine FROM ifadesi ile keylerin import edilebileceği bir kaynak belirtilebilir(File,Executable,Assembly). Bu konudaki detaylı bilgiye http://technet.microsoft.com/en-us/library/ms174430.aspx linkinden ulaşabilirsiniz.

CREATE ASYMMETRIC KEY asymmAnahtarim

WITH ALGORITHM=RSA_1024

ENCRYPTION BY PASSWORD='pass@word1'

İfadedeki son ENCRYPTION BY PASSWORD satırı private keyin password ile encrypt edilmesi için kullanılmaktadır. Eğer belirtilmezse varsayılan olarak Database Master Key kullanılmaktadır. Burada belirtilen şifre maksimum 128 karakterdir ve SQL’in kurulu olduğu makinedeki Windows Password Policy gereksinimlerine uygun olmalıdır(büyük,küçük harfler,karakterler vs.).

Oluşturduğumuz bu asymmetric keyi üzerinde çalıştığımız veri tabanındaki Security/Asymmetric Keys bölümünde görebiliriz.

Oluşturduğumuz bu asymmetric key sayesinde ENCRYPTBYASYMKEY fonksiyonu ile verileri şifreleyebilir DECRYPTBYASYMKEY fonksiyonu ile şifreli metni çözebiliriz. Bu fonksiyonlar encytp etmek için 2, decrypt etmek için 3 parametre ile çalışmaktadır. Encrypt işleminde ilk parametreye asymmetric keyin idsi ikinci parametreye de encrypt edilecek temiz metin verilmektedir. Decrypt işleminde ise son parametreye asymmetric key oluşturulurken belirtilen password verilmektedir.

Fonksiyonda kullanılan parametreler kısaca açıklayalım:

Key_ID :

int tipinden asymmetric keyin idsidir. ASYMKEY_ID() fonksiyonu ile bu id elde edilebilir.

Plain_Text:

               Encrypt edilecek veridir. Bu veri sadece nvarchar, char, varchar, binary, varbinary veya nchar tiplerinden birisi olabilir.

Ciphertext:

Asymmetric key ile encrypt edilmiş veridir.

Asym_Key_Password:

               Asymmetric key oluşturulurken kullanılan password dur.

Bir önceki bölümde yaptığımız gibi burada da değişkenler üzerinden her iki fonksiyonu da kullanarak metni encrypt ve decrypt edelim

3-      Symmetric Keys

SQL Server 2012 üzerinde en hızlı encryption metotlarından birisidir. Verilerin encrypt edilmesi ve decrypt edilmesi için tek bir key kullanılır. Çalışma şeklini aşağıdaki gibi resmedebiliriz.

Yukarıda da belirttiğim gibi asymmetric key ile symmetric keyin karşılaştırılmasının yapıldığı şu makaleye bir göz atmak isteyebilirsiniz.

http://www.mssqltips.com/sqlservertip/1886/sql-server-encryption-symmetric-vs-asymmetric-keys/

Symmetric key mekanizmasının da korunması gerekmektedir. Bunun için Password, Certificate, Asymmetric Key veya başka bir Symmetric Key kullanılabilir. Symmetric keyin encrypt edilmesi için kullanılabilecek ifadeleri yorum satırı olarak aşağıda belirttim.

Aytıntılı bilgilere msdn’den erişebilmek için şu linki kullanabilirsiniz.

http://technet.microsoft.com/en-us/library/ms188357.aspx

CREATE SYMMETRIC KEY symAnahtarim

WITH ALGORITHM = TRIPLE_DES

--ENCRYPTION BY ASYMMETRIC KEY asymmAnahtarim

--ENCRYPTION BY SYMMETRIC KEY symAnahtarim0 ---(önce aktif edilmeli)

--ENCRYPTION BY CERTIFICATE sertifikam

ENCRYPTION BY PASSWORD='pass@word1'

Symmetric key oluştururken çeşitli encryption algoritmaları kullanılabilir. Symmetric keyler kullanılmadan önce mutlaka OPEN SYMMETRIC KEY ifadesi ile aktif edilmelidir. Session sonlandığında bu symmetric key kapanacaktır. İstenirse CLOSE SYMMETRIC KEY ifadesi kullanılarak session bitmeden de symmetric key kapatılabilir.

Verilerin encrypt edilmesi için kullanılan ENCRYPTBYKEY fonksiyonu minimum 2 parametre decrypt edilmesi için kullanılan DECRYPTBYKEY fonksiyonu minimum 1 parametre ile çalıştırılabilmektedir.

Parametreleri aşağıdaki gibi özetleyebiliriz:

Key_guid:

               Symmetric keyin uniqueidentifier tipinden GUID çıktısı. KEY_GUID() fonksiyonu ile elde edilebilir.

Clear_text:

               Encrypt edilecek veridir. Bu veri sadece nvarchar, char, varchar, binary, varbinary veya nchar tiplerinden birisi olabilir.

Ciphertext:

Symmetric key ile encrypt edilmiş veridir.

Benzer bir çalışma ile bu yöntemi örneklendirelim.

4-      Certificates

Certificates dijital olarak imzalanmış güvenlik nesneleridir. İnsanların, cihazların veya organizasyonların tanınması için haklarında çeşitli bilgiler ve private key ile ilişkilendirilecek public key içerir. Bu sayede endpointlere güvenli bağlantı(secure connection) ile erişim sağlanabilmektedir. Database Mirroring’te, veri ve connection şifrelemede veya paket gibi nesnelerin imza altına alınmasında kullanılabilir.

Certificate aşağıdaki ifade ile oluşturulabilir.

CREATE CERTIFICATE Sertifikam

ENCRYPTION BY PASSWORD ='pass@word1'

WITH

     SUBJECT='Sertifika konusu',

          START_DATE='01/01/2013',

          EXPIRY_DATE='01/01/2020'

Burada kullanılan ENCRYPTION BY PASSWORD ifadesi private keyi encrypt etmek için kullanılmaktadır. Belirtilmezse varsayılan olarak Database Master Key geçerli olmaktadır. Burada belirtilen şifre SQL’in kurulu olduğu makinedeki Windows Password Policy gereksinimlerine uygun olmalıdır(büyük,küçük harfler,karakterler vs.).  İfadeden de anlaşılacağı üzere bir tarih aralığı belirtilerek sertifikanın geçerlilik süresi belirlenebilir. Ayrıntılı bilgi için msdn’e göz atmak isteyebilirsiniz.

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms187798.aspx

Oluşturduğumuz bu Certificate üzerinde çalıştığımız veri tabanının Security/Certificates bölümünde yer almaktadır.

Veri şifrelemek için kullanabileceğimiz ENCRYPTBYCERT fonksiyonu 2 parametre DECRYPTBYCERT fonksiyonu ise 3 parametre almaktadır. Bu parametreleri şu şekilde açıklayabiliriz:

Certificate_id:

               Sertifikaya ait int tipinden bir iddir. Bu değer Cert_ID() fonksiyonu ile elde edilebilir.

Clear_text:

               Encrypt edilecek veri. Bu veri sadece nvarchar, char, varchar, binary, varbinary veya nchar tiplerinden birisi olabilir.

Cipher_text:

               Certificates ile encrypt edilmiş verdir.

Cert_password:

               Sertifika oluşturulurken belirtilen password.

Öncekilere benzer bir çalışma ile bu yöntemi şöyle örneklendirebiliriz.

Asymmetric key ve Symmetric keyi SQL Server dışında tutmaya yarayan ve sadece Enterprise editionda kullanılabilir olan Extensible Key Management(EKM) modülünü bilinçli olarak kapsam dışında bıraktım. SSMS üzerinden "Server/Facet/Sql Server Config" yoluyla aktif edilen EKM, encryption key üretmek ve tutmak için kullanılmaktadır.

Yukarıda oluşturduğumuz nesneler ilgili veri tabanı üzerinde çalıştırılan DROP komutu ile serverdan kaldırılabilir.

DROP SYMMETRIC KEY ad

     DROP ASYMMETRIC KEY ad

     DROP CERTIFICATE ad

Bu bölümde Column-Level Encryption kapsamındaki 4 mekanizmadan geriye kalan 3’ünün neler olduğuna ve nasıl kullanıldığına bir göz attık.

Bir sonraki bölümde bu mekanizmaları karma bir şekilde kullanarak, bir tablodaki metin bazlı kolonları şifreleyip çözeceğiz. Böylece sıfırdan alarak gerçek hayatta pratiği olan bir örnek yapmış olacağız.

Faydalı olması dileğiyle,

Kolon-Satır Bazlı Şifreleme (Column Level Encrypyion) - Bölüm 2

Bir önceki 1-Şifreleme(Encryption)Esasları – Bölüm 1 isimli bölümde şifreleme seviyeleri, çeşitleri, şifreleme mekanızmasını tetikleyecek nesneleri ve bu nesneleri koruyacak Master Key’leri konu etmiştik. Bu bölümde ise SQL Server 2012 içerisinde 2 çeşit şifreleme yönteminden birisi olan Kolon veya Satır Bazlı Şifrelemeye (Column-Level Encryption) odaklanacağız.

Column-Level Encryption yöntemiyle kolon bazlı verileri şifreleyebilir bunların hem memoryde hem de diskte şifreli olarak tutulmasını sağlayabilirsiniz. Böylece veriler temel okuma taleplerinde şifrelenmiş olarak görünecek. Yazmak istendiğinde ise normal yollarla giriş yapılamayacak.

Veriler üzerinde çalışabilmek için şifreleme mekanizmasını tetiklemede kullandığımız nesnelere her okuma ve yazma işleminde kesinlikle ihtiyaç vardır.

Eğer şifrelemek istediğiniz alanlar çok fazla değilse ve bu alanlar SQL ifadelerinizde çok fazla geçmiyorsa şifreleme metodu olarak Column-Level Encryption’ı tercih etmek isteyebilirsiniz.

Her yazma/okuma işlemi, mekanızmanın çalışması için kullanılan password,certificate,symmetric key,asymmetric key nesnelerine ihtiyaç duymakta. Veri sadece nesneye özel fonksiyonlar yardımıyla şifrelenip çözülebilir. Bu çalışma şekli kolon sayısı çoğaldıkça paralel olarak programlama yükünün de artmasına sebep olacaktır.

Encrytion işlemi herhalukarda hem TDE(Transparent Data Encryption) hem de Column-Level Encryption yöntemlerinde serverın yükünü arttıracaktır. Eğer gizlemeniz gereken alanlar varsa size iki sorum olacak:

Ne kadar gizlemek istiyorsunuz?

Veritabanının ne kadarını gizlemek istiyorsunuz?

Eğer veritabanında küçük bir bölüm çok önemliyse ve temel bir SELECT komutu ile bile görünmesini istemiyorsanız. O zaman birazdan üzerinde konuşacağımız Column-Level Encryption metodunu tercih etmeniz daha doğru olacaktır.

Metotlar arasındaki ayrıntılı karşılaştırmayı ilerleyen bölümlerde yapıyor olacagız. Şimdi Column-Level Encrytion yöntemine odaklanalım ve örneklerimizi bu bölümde değişkenler üzerinden verelim. Örneklerimde aynı mantıkta scriptler kullanıp aralarındaki farklılıklara odaklanmanızı amaçlıyorum.

Şifrelemede kullanılan nesneler Password,Certificate,Symmetric Key, Asymmetric Key dir. Bu nesneler yardımıyla bir çok şekilde şifreleme yapılabilir. Bu durumu msdn deki şu resim güzelce açıklamakta. Bu resimdeki kesiksiz oklar genel şifreleme kombinasyonunu göstermekte. Dışarıdan içeri doğru hiyerarşi gözetilerek farklı kombinasyonlarla da ilerlenebilir.

Bu resme bakarak örneğin şunu söyleyebilirim;

Verilerin şifrelenmesi için “Symmetric Key” kullanılır. Bu Symmetric Key’in korunması için bir “Asymmetric Key” kullanılabilir. Bu Asymmetric Key’in korunması için ise bir “Password” belirtilebilir. Buda ne böyle diyebilirsiniz.  Bu kombinasyonlardan sadece bir tanesiydi. İsterseniz sadece bir “Password” yardımıyla da şifreleme mekanizmasını çalıştırmanız mümkün.

Şimdi tek tek bu nesneler önceki bölümde açıkladığımız mekanizmalar içerisinde nasıl kullanılıyor bir göz atalım. Daha sonra bunları yukarıdaki kombinasyonları oluşturmak için karma bir şekilde kullanacağız.

1-      T-SQL Fonksiyonu

Arkaplanda verileri 128 bitlik bir anahtar yardımıyla koruyan TRIPLE DES algoritması kullanılır. Bu yöntemle  metni şifrelemek için EncryptByPassPhrase fonksiyonu, şifreli metni çözmek için DecryptByPassPhrase fonksiyonu kullanılır. Her iki fonksiyon da en az 2 en fazla 4 parametre ile çalışmaktadır. Örneğin EncryptByPassPhrase fonksiyonuna encrption için kullanılacak bir şifre ve gizlenecek metin verilerek encription sağlanabilir. Şifrelenmiş metin ile birlikte ek bir bilgi daha tutmak isterseniz diğer iki parametreyi de doldurmanız gerekecek. Tabiki metni çözmek istediğinizde belirttiğiniz şifreye ve bu ek bilgiye ihtiyacınız olacak. Aksi taktirde metni çözmek istediğinizde sonuç NULL dönecektir.

Fonksiyonlarda kullanılan parametreleri kısaca açıklayıp bir örnek üzerinde test edelim.

@passphrase :

                      Encryption için kullanılacak herhangi bir şifredir.Fonksiyon şifrenin karmaşıklığını kontrol etmez. Veritipi olarak nvarchar,char,binary,varbinary veya nchar kullanılabilir. Sistem bu şifreden arkaplanda bir symmetric key elde eder.

@cleartext :

                      Gizlemek istediğimiz temiz metin. @passphrase parametresinde kullanılan veri tipleri aynen burada da geçerli.

@chippertext:

                      Encrption sonucunda elde edilmiş varbinary tipindeki değerdir. Veri tipinden dolayı büyüklüğü en fazla 8,000 byte olabilir.

@add_authenticator:

                      Temiz metin ile birlikte ek bir bilgi daha tutmak istersek bu parametreye int tipinde 1 değerini atamalıyız. Örnek olarak müşterilerin isimlerini TC kimlik numaraları ile birlikte gizleyebiliriz. Böylece metni çözmek için her iki bilgiyi de zorunlu kılmış oluruz.

@authenticator:

                      Metin ile birlikte gizlemek istediğimiz veridir. Bu durumda yukarıdaki örneğe göre TC kimlik numarasına tekabül ediyor.

Şimdi her iki fonksiyonu da bir örnek üzerinde görelim

DECLARE @veri varchar(max),

          @sifreli varbinary(max),

          @cozulmus varchar(max)

---

SET @veri='Temiz metin'

SET @sifreli = 

EncryptByPassPhrase('pass@word1',         --@passphrase

                          @veri,                    --@cleartext

                          1,                        --@add_authenticator

                          'ekBilgi')           --@authenticator

SET @cozulmus=

DecryptByPassPhrase(

                          'pass@word1',        --@passphrase

                          @sifreli,            --@cleartext

                          1,                        --@add_authenticator

                          'ekBilgi'            --@authenticator

                          )

SELECT

     @veri as 'Girilen Veri',

     @sifreli as 'Sifrelenmis Hali',

     @cozulmus as 'Cozulmus Hali'

Bu örnekte fonksiyonların işleyişine odaklanalım diye değişkenler üzerinden ilerledik. Gerçek hayat örneğinde tablodaki gizlemek istediğimiz kolonları bu fonksiyonlar yardımıyla şifreleyebilir ve şifreli sonucu varbinary bir kolona basabiliriz. Böyle bir örneği mekanızmaların tümünü inceledikten sonra yapıyor olacağız.

Kolon veya satır bazlı şifreleme (Column-Level Encryption) kapsamında kullanılan 4 mekanıznın ilki olan T-SQL Functions yöntemini incemiş olduk. Yazıyı çok fazla uzatmamak için Certificates, Asymmetric Keys, Symmetric Keys isimli diğer 3 yöntemi de bir sonraki bölüme bırakıyorum.

Faydalı olması dileğiyle.

Şifreleme(Encryption) Esasları – Bölüm 1

Firmalar müşterileri, personelleri, finansal geçmişleri ve stratejileri ile bilgilerini yetkisiz gözlerden korumak için birçok seviyede çeşitli adımlar atabilmektedirler. Veri tabanı yönetim sistemini göz önünde bulundurarak, örneğin müşterilerin kredi kartı numaralarının bulunduğu bir tabloyu ele alalım. Bu tablodaki güvenlik bakımından risk oluşturmayacak kolonları genel kullanıma açmak için kolayca, kredi kartı kolonunu içermeyecek bir view tanımlayabilir ve istenilen yetkilendirmeyi bu view üzerinden yapabiliriz. Ancak bu sandığımız kadar ciddi bir koruma sağlamayacaktır.

Sadece view’e SELECT yetkisi verdiğimiz bir Local Admin kullanıcısı rahatlıkla SQL Service’i durdurabilir ve sysadmin rolüne sahip olduğu başka bir servera bu veri tabanını taşıyabilir. Dolayısıyla yaptığımız yetkilendirmenin hiç bir anlamı kalmaz.

Datalar bizim için gerçekten çok önemliyse ve bu tarz taşıma işleminde bile kolayca okunamamasını istiyorsak o zaman daha cesur adımlar atmamız gerekir. Bu adımlar “Data Encryption” yani veri şifreleme kapsamındaki adımlardır.

Encryption çeşitli seviyelerde ve şekillerde yapılabilen maliyetli bir işlemdir. Bu maliyet bakım, performans ve geliştirme gibi konuları kapsamaktadır. İlerleyen yazılarımda yeri geldikçe yöntemler arasındaki karşılaştırmalara da yer vermeyi planlıyorum.

Bu konuyu bir kaç bölüme ayırmayı düşünüyorum. İlk bölümde şifreleme esaslarını kuş bakışı inceliyor olacağız. Sonra sırasıyla bir kolondaki verilerin şifrelenmesi(Column-Level), databasein tümden (Transparent Data Encryption) dosya seviyesinde şifrelenmesi ve bu yöntemlerin maliyetlerinin karşılaştırılması gibi konuları içeren bölümleri hazırlamayı hedefliyorum.

Encryption(şifreleme) ilk olarak SQL Server 2005 ve SQL Server 2008 ile birlikte yeni özelliklerle desteklenmeye başlandı. Peki, son durumda SQL Server 2012 Encryption konusunda nelerle karşılaşıyoruz bir bakalım.

Genel olarak veri güvenliği şu 3 seviyede sağlanabilir:

1-      Windows Level

Microsoft, Windows 2000 işletim sistemi ile birlikte veri şifrelemesi konusunda bir API yardımıyla destek vermeye başladı.  Data Protection API (DAPI) isimli bu kütüphane sayesinde geliştiriciler kullanıcı bilgilerinden türetilen bir anahtar(symmetric key) sayesinde verileri şifreleyebiliyor ve bunları aynı anahtarla çözebiliyor durumdalar. Crypt32.lib isimli bu kütüphaneye C:\Windows\System32 altında Crypt32.dll içerisinden erişebilirsiniz. Şifreleme için CryptProtectData fonksiyonu, çözmek için CryptUnprotectData fonksiyonunu kullanmanız yeterli. .NET developer olan arkadaşlar yine bu dll’i kapsülleyen ProtectedData class’ı altındaki ProtectedData.Protect ve ProtectedData.Unprotect metotlarını kullanarak kullanıcı bilgilerini temel alan bir şifreleme yapabilirler.

2-      Server Level

MSSQL Server servicei kurulurken Windows DPAPI tarafından Service Master Key oluşturulur. Bu key master veri tabanındaki Security düğümü altında bulunan Symmetric Key klasörünün içinde yer alır. Sys.symmetric_keys sistem viewi yardımıyla ne zaman oluşturulduğu ve kullanılan algoritma ile ilgili bilgileri şu şekilde görüntüleyebiliriz.

SELECT *

FROM sys.symmetric_keys

WHERE name = '##MS_ServiceMasterKey##';

Service Master Key tamamen kaldırılamaz. Ancak yeni bir key üretilmesini sağlayabilirsiniz.

ALTER SERVICE MASTER KEY REGENERATE

Bu keyin ileride kullanılmak üzere yedeği (Backup) alınabilir.

--Backup Service Master Key

     BACKUP SERVICE MASTER KEY

     TO FILE = 'c:\birYol\service_master_key'

     ENCRYPTION BY PASSWORD = 'pass@word1';

Gerektiğinde bu yedekten dönülebilir(Restore).

--Restore Service Master Key

RESTORE SERVICE MASTER KEY

FROM FILE = 'c:\birYol\service_master_key'

     DECRYPTION BY PASSWORD = 'pass@word1';

“Service Master Key”, veri tabanı üzerinde üreteceğimiz “Database Master Key” i şifrelemektedir. Bu nedenle yedeğinin tutulması oldukça önemlidir. Aksi halde bir felaket durumundan sonra şifrelenen veri tabanlarına bir daha erişilemeyebilir.

3-      Database Level

Her database tek bir “Database Master Key” e sahiptir. Verileri şifrelemek için kullanacağımız Certificate ve Asymmetric Key’leri bu anahtar yardımıyla şifreleyip koruyabiliriz.

Eğer Certificate ve Asymmetric Key’leri oluştururken nasıl şifreleneceğini belirtmezsek otomatik olarak bunların korunması için “Database Master Key” kullanılır.

“Database Master Key”, “Service Master Key” tarafından korunan bir Symmetric Key’dir. Bu key AES_256 algoritması ve kullanıcı tarafından belirtilen bir password yardımı ile korunur.

DMK, Key elde edilmek istenen database üzerinde şu script ile oluşturulur.

CREATE MASTER KEY

ENCRYPTION BY PASSWORD ='pass@word1'

               

                               Database Master Key’i görmek için. İlgili database üzerinde şu script kullanılabilir.

SELECT *

FROM sys.symmetric_keys

WHERE name='##MS_DatabaseMasterKey##'

Güvenlik seviyelerine ve bu seviyelerde hangi keylerin kullanıldığına bir göz attık.  Şimdi de verileri şifrelemek için kullanacağımız yapılara ve şifrelemeyi tetikleyecek mekanizmalara bir göz atalım.

Şu 4 çeşit yapı sayesinde veriler şifrelenebilir:

1-      Password:

a.       Belirleyeceğimiz güvenli bir parola yardımıyla. Örneğin “pass@word1”

2-      Symmetric Key

a.       Veriler tek bir binary key yardımıyla şifrelenip çözülebilir.

3-      Asymmetric Key

a.       Bu yapıda private key ve public key bulunur.

b.      Public key şifreli metin ile paylaşılan bir anahtartır.

c.       Private key ise özeldir, paylaşılmaz.

d.      Her bir key ya sadece şifreler ya da sadece şifreli metni çözer.

4-      Certificate

a.       Şifreleme işlemi sertifika yardımıyla da yapılabilir.

b.      Sertifikalar kişilerin, cihazların ve hizmetlerin kimlik bilgilerini tutar.

c.       Dijital imza ve priavate key ile konuşacak public key bilgisini barındırır.

Veri şifreleme mekanizması şu 4 yolla(fonksiyonlar) çalıştırılabilir:

1-      T-SQL fonksiyonu

                               EncryptByPassPhrase    - DecryptByPassPhrase

2-      Asymmetric Keys

                               EncrypByAsymKey         - DecryptByAsymKey

3-      Symmetric Keys

                               EncrypByKey                     - DecryptByKey

4-      Certificates

                               EncrypByCert                    - DecryptByCert

Genel olarak Sql Server 2012 içerisinde 2 çeşit Encryption(şifreleme) yapılabilir:

1-      Column-Level (kolon veya satır seviyesinde)

a.       Veriler fonksiyonlar yardımıyla şifrelenip çözülebilir. Diskte ve memoryde şifreli halde durur. Database başka bir serverda normal yollarla açılıp kullanılamaz.

b.      Bu yöntem kullanılacaksa client tarafındaki scriptlerin değişeceği unutulmamalıdır. İlgili fonksiyonların sql ifadelerinde kullanılması gerekecektir.

c.       Güvenlik bakımından düşünürsek; bilgileri herkesin gözünden saklamış oluruz.

d.      Bu yöntemle sadece gerekli alanları şifreleyebiliriz . Böylece CPU’ya çok fazla yük binmemiş olur. Indexler hızla bozulsa da az sayıda alan üzerinde kullanıldığında sistem TDE ye göre daha performanslı çalışılır.

2-      File – Level (dosya veya database seviyesinde)

a.       Burada yapılacak şifreleme Transparent Data Encryption (TDE) olarak bilinmektedir.

b.      Veriler server dahilinde normal şekilde görünür. Yani sadece pagelere yazılırken şifreli yazılır. Bilgiler belleğe şifresi çözülerek çıkartılır. DB ye erişen herkes bilgileri temiz haliyle okuyabilir. Ancak database başka serverda direk açılıp kullanılamaz.

c.       Verinin boyutu şifrelendikten sonra artmaz. Ancak indexlerin bozulma hızı normale göre çok yüksektir. Database genelinde bilgiler sürekli şifrelenip çözüldüğü için CPU kullanımı %5-%10 oranında artar. CPU ve IO sıkıntısı çeken makinelerde kullanılmamalıdır. İlerde belirteceğim nedenlerden dolayı server genelinde de performans kaybına sebep olabilir.

Bu bölümde güvenlik seviyelerine, şifrelemede kullanılacak yapılara, şifreleme mekanizmasını tetikleyen fonksiyonlara ve SQL Server içerisinde kurulabilecek şifreleme yöntemlerine çoğunlukla teorik olarak değinmiş olduk.

Bir sonraki bölümde Column-Level (Kolon veya Satır Bazlı) şifrelemeye odaklanıp verileri yukarıda belirttiğimiz fonksiyonlar yardımıyla nasıl şifreleyeceğimizi ve bu şifreli verileri nasıl çözebileceğimizi örneklendirmiş olacağız.

Pratiğin daha ağır bastığı ilerleyen yazılarda görüşmek üzere,

Faydalı olması dileğiyle…