[精]Oracle VPD详解(虚拟专用数据库)

Posted 2020-08-09

所谓虚拟专用数据库（VPD）指的是，通过在数据库里进行配置，从而让不同的用户只能查看某 个表里的部分数据。VPD分为以下两个级别。 

• 行级别：在该级别下，可以控制某些用户只能查看到某些数据行。比如，对于销售数据表sales 来说，每个销售人员只能检索出他自己的销售数据，不能查询其他销售人员的销售数据。 

• 列级别：在该级别下，可以控制某些用户不能检索某个表的某个列的值。比如用户HR 下的 employees 表中，含有工资（salary）列，由于该列比较敏感，因此不让其他用户查询该列的值。 其他用户检索该列时，会发现其值全都为空（null ）。 

一、基于行的VPD  

基于行的VPD 也叫作Fine-Grained Access Control ，简称 FGAC 。FGAC 通过定义规则实现，规则 的集合叫做FGAC 政策（policy）。如果对某个表设置了 FGAC ，则当用户对该表发出查询或者DML 语句时，Oracle 都会根据定义的 FGAC 政策，而自动改写这些SQL 语句。其改写方式为自动在SQL 语句后面添加where条件。 

比如，我们在OE用户下有一个表sales_list ，存放了所有的销售记录。每个销售人员只能查询他 自己的销售记录。于是，我们在sales 表上设置FGAC 政策来实现这个业务需求。如果某个销售人员 （假设其登录的用户名为 S0020 ）发出下面的查询语句： 

Select * from sales_list ; 

当Oracle 在执行该语句时，如果发现 sales_list 表上存在FGAC 政策，于是就会根据 FGAC 政策，按照如下方式改写该SQL 语句： 

Select * from sales_list where seller_id=‘S0020‘; 

对用户来说，这个添加 where条件的过程是完全透明的，用户并不知道 Oracle 已经改写了他发出的SQL 语句，从而过滤了查询结果。当然，如果该销售人员发出的语句为： 

Select * from sales_list where values>1000 ; 

那么，当Oracle 在改写该 SQL 语句时，则会改写为如下形式： 

Select * from sales_list where qty_sold>1000 and seller_id=‘S0020‘; 

使用FGAC 政策来限定返回记录的方式具有许多优点。比如，不需要改写应用程序、对用户完全透明、集中设置、便于管理等。 

在使用FGAC 时，会涉及应用程序上下文（Application Context）的概念，使用应用程序上下文可 以简化FGAC 的实现。应用程序上下文是一个数据库对象，可以把它理解为数据库里的每个 session 的全局环境变量。一旦用户登录到数据库，从而创建出session 以后，应用程序上下文就在整个 session 的生命周期里可用。在应用程序上下文里可以定义多个属性，并为这些属性设置具体的值。而用户不 能直接修改属性的值，只能通过程序包来修改属性值。应用程序上下文总是由用户sys 拥有。 

比如，对于前面 sales_list 表的例子来说。我们可以创建一个应用程序上下文，当用户登录时，将 该用户的ID 号作为一个属性值放入该应用程序上下文中。然后在定义FGAC 政策的时候，将该用户 ID号取出，并作为限定条件短语（也就是where条件语句）返回给 Oracle，从而实现FGAC 。 

在Oracle 数据库里，已经为每个 session 都预先建立了一个应用程序上下文：userenv。一旦建立了session ，该 session 就可以使用这个应用程序上下文。在 userenv中已经预先定义了一些属性，比如 ip_address、session_user和db_name 等。在获取应用程序上下文里的属性值时，我们使用sys_context 函数。该函数包含两个参数，第一个参数表示应用程序上下文的名称，第二个参数表示要显示的属性 名称。如下所示： 

SQL> select sys_context(‘userenv‘,‘ip_address‘) "IP", 
     sys_context(‘userenv‘,‘db_name‘) "DB" from dual; 
IP                     DB 
---------------     --------- 
152.68.32.60         ora10g 

我们也可以创建自己的应用程序上下文，如下所示： 

SQL> create or replace context sales_ctx using oe.sales_app_pkg; 

在这里，sales_ctx 是应用程序上下文的名称，而 sales_app_pkg 则是用来设置sales_ctx 里属性的程序包。在创建应用程序上下文时，指定的、用来设置其中属性的程序包可以不必事先存在。但是在为应用程序上下文里设定属性值时，该程序包必须存在，否则报错。如果要删除应用程序上下文，则使用下面的命令： 

SQL> drop context sales _ctx; 

创建了应用程序上下文以后，我们就可以在其中设置属性了。在设置具体的应用程序上下文属性时，必须使用Oracle 提供的程序包 dbms_session.set_context 来设置其属性。其使用格式为： 

dbms_session.set_context (‘context_name‘, ‘attribute_name‘, ‘attribute_value‘) 

我们只能在程序包里使用dbms_session.set_context，而不能直接在SQL*Plus里调用。如下所示： 

SQL> show user 
USER is "SYS" 
SQL> exec dbms_session.set_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘,‘S0020‘); 
BEGIN dbms_session.set_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘,‘S0020‘); END; 
* 
ERROR at line 1: 
ORA-01031: insufficient privileges 
ORA-06512: at "SYS.DBMS_SESSION", line 90 
ORA-06512: at line 1 

我们创建oe.sales_app_pkg包，如下所示： 

SQL> connect oe/oe 
SQL> create or replace package sales_app_pkg is 
  2   procedure set_sales_context; 
  3  end;   
  4  / 
SQL> create or replace package body sales_app_pkg is 
  2   procedure set_sales_context is 
  3   begin 
  4    dbms_session.set_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘,user); 
  5   end; 
  6  end; 
  7  / 
SQL> grant select on sales_list to public; 
SQL> grant update on sales_list to public; 
SQL> grant execute on sales_app_pkg to public; 

把执行oe.sales_app_pkg 程序包的权限赋给所有用户以后，我们可以测试应用程序上下文是否生效了。 

SQL> connect hr/hr 
SQL> exec oe.sales_app_pkg.set_sales_context; 
SQL> select sys_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘) from dual; 
SYS_CONTEXT(‘SALES_CTX‘,‘SELLER_ID‘) 
-------------------------------------------------------------------------------- 
HR 

可以看到，应用程序上下文生效了。接下来，我们创建用于FGAC 规则的函数。 

SQL> create or replace package sales_app_pkg is 
  2   procedure set_sales_context; 
  3   function where_condition 
  4    (p_schema_name varchar2,p_tab_name varchar2) 
  5     return varchar2; 
  6  end; 
  7  /   
SQL> create or replace package body sales_app_pkg is 
  2  procedure set_sales_context is 
  3      v_user varchar2(30); 
  4  begin 
  5    dbms_session.set_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘,user); 
  6  end; 
  7   
  8  function where_condition 
  9  (p_schema_name varchar2,p_tab_name varchar2) return varchar2 is 
 10    v_seller_id varchar2(100) := upper(sys_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘)); 
 11    v_where_condition varchar2(2000); 
 12  begin 
 13    if v_seller_id like ‘S%‘ then 
 14      v_where_condition :=  ‘seller_id = ‘ || ‘‘‘‘ || v_seller_id || ‘‘‘‘; 
 15    else 
 16      v_where_condition := null; 
 17    end if; 
 18    return v_where_condition; 
 19  end; 
 20  end; 
 21  / 

在这里，我们主要关注 where_condition 函数，该函数会为 FGAC 规则返回限定条件。这种 FGAC 规则函数必须具有两个传入参数，第一个参数表示 schema 名称，第二个参数表示表的名称。表示对哪 个schema 下的哪个表添加FGAC 规则。同时必须返回字符型的值，该返回值会被Oracle 自动添加到 SQL 语句中的where条件部分。不过函数名称和参数名称可以按照需要进行指定。从这里定义的函数 体中可以看出，如果登录的用户名以S 开头，则会受到FGAC 规则的限制，where 条件里会添加 seller_id=‘Sxxxx‘ ，Sxxxx 表示登录的用户名。否则，如果以其他用户的身份登录，则不会受到FGAC规则的限制。 

创建了用于FGAC 规则的函数以后，我们开始定义FGAC 规则。 

SQL> connect / as sysdba 
SQL> begin 
  2    dbms_rls.add_policy( 
  3       OBJECT_SCHEMA=>‘oe‘, 
  4       OBJECT_NAME=>‘sales_list‘, 
  5       POLICY_NAME=>‘oe_sales_list_fgac‘, 
  6       FUNCTION_SCHEMA=>‘oe‘, 
  7       POLICY_FUNCTION=>‘sales_app_pkg.where_condition‘, 
  8       STATEMENT_TYPES=>‘select,update‘, 
  9       UPDATE_CHECK=>true, 
 10       ENABLE=>true); 
 11  end; 
 12  / 

如上所示，我们使用 dbms_rls 程序包来创建 FGAC 规则。我们为用户 OE下的sales_list 表创建了 规则；该规则利用用户 OE下的sales_app_pkg.where_condition 函数返回 where条件；该规则作用的 SQL 语句类型为select 和update ；update_check 参数说明是否对更新以后的结果判断是否满足 FGAC 规则； 在创建规则的同时，我们也启用该规则（enable 设置为true ）。 

创建了FGAC 规则以后，我们需要在用户登录到应用程序的时候，调用 sales_app_pkg  程序包里 的set_sales_context 存储过程来设置该用户的应用程序上下文里的 seller_id 属性的值。在实际应用中， 我们可以在登录界面上，当用户单击登录按钮的时候进行设置。在这里为了演示效果，我们创建一个 登录触发器来设置，如下所示： 

SQL> connect / as sysdba 
SQL> create or replace trigger set_seller_id_on_logon 
  2  after logon on DATABASE 
  3  begin 
  4    oe.sales_app_pkg.set_sales_context; 
  5  end; 
  6  /   

现在，我们可以开始测试FGAC 规则的效果了。 

SQL> connect oe/oe 
SQL> select seller_id,count(*) from sales_list group by seller_id; 
SELLER_ID    COUNT(*) 
---------    --------- 
S0010               1067 
S0030                968 
S0020               1465 

以用户OE的身份登录以后，可以看到，三个销售人员各自的数据行数。然后以S0010 的身份登录： 

SQL> connect s0010/s0010 
SQL> select sys_context(‘sales_ctx‘,‘seller_id‘) from dual; 
SYS_CONTEXT(‘SALES_CTX‘,‘SELLER_ID‘) 
--------------------------------------- 
S0010 
SQL> select seller_id,count(*) from oe.sales_list group by seller_id; 
SELLER_ID    COUNT(*) 
---------    --------- 
S0010               1067 

很明显看到，我们设置的FGAC 规则生效了。我们继续测试更新操作： 

SQL> select seller_id,qty_sold from oe.sales_list where id=300; 
SELLER_ID    QTY_SOLD 
---------    -------- 
S0010          1 
SQL> update oe.sales_list set seller_id=‘S0020‘ where id=300; 
update oe.sales_list set seller_id=‘S0020‘ where id=300 
          * 
ERROR at line 1: 
ORA-28115: policy with check option violation 

由于我们在创建FGAC 规则时，指定了update_check 为true ，当用户 S0010 登录以后更新sales_list 表，将 seller_id 从S0010 更新为S0020 时报错，因为 S0010 无权查询和修改不属于他的销售数据。如 果指定update_check 为false ，则允许这样的update 语句成功。 

FGAC 规则的使用是非常灵活的，其关键就在于 where_condition 函数的写法。如果要删除 FGAC规则，则执行下面的代码： 

SQL> begin 
  2    dbms_rls.drop_policy( 
  3       OBJECT_SCHEMA=>‘oe‘, 
  4       OBJECT_NAME=>‘sales_list‘, 
  5       POLICY_NAME=>‘oe_sales_list_fgac‘); 
  6  end; 
  7  / 

二、基于列的VPD  

对于某些敏感列来说，比如员工的工资等，我们可以通过创建基于列的 VPD ，从而屏蔽这些敏感列，只有具有权限的用户才能访问这些列。 

基于列的VPD 与前面讨论的FGAC 一样，也是通过设置政策来实现的。设置基于列的VPD 时，我们首先需要创建一个政策所需要用到的函数，如下所示。 

 
SQL> connect hr/hr 
SQL> create or replace function hr_col_vpd 
  2  (p_owner in varchar2,p_obj in varchar2) 
  3   return varchar2 
  4  is   
  5  l_ret   varchar2(2000); 
  6  begin 
  7     if (p_owner = USER) then 
  8        l_ret := NULL; 
  9     else 
 10        l_ret := ‘1=2‘; 
 11     end if; 
 12     return l_ret; 
 13  end;   
 14  / 

这里，我们创建了一个规则函数。与 FGAC 规则一样，该函数必须有两个传入参数，第一个表示 要限定的表所属的schema 名称，第二个表示要限定的表的名称。在该函数中，我们定义，如果登录用 户为表的属主，则可以查看所有列；否则，登录用户不是表所属的用户，则不能查看指定列。 

至于具体哪些列要被屏蔽，则需要在定义政策时进行指定，如下所示： 

SQL> begin 
  2  dbms_rls.add_policy(object_schema=>‘hr‘, 
  3  object_name=>‘employees‘, 
  4  policy_name=>‘hr_emp_col_policy‘, 
  5  function_schema=>‘hr‘, 
  6  policy_function=>‘hr_col_vpd‘, 
  7  statement_types=>‘select‘, 
  8  sec_relevant_cols=>‘salary‘, 
  9  sec_relevant_cols_opt => dbms_rls.all_rows 
 10  ); 
 11  end; 
 12  / 

创建基于列VPD 与创建FGAC 政策一样，也是使用dbms_rls 程序包里的add_policy 存储过程。 在这里，我们定义了一个名为 hr_emp_col_policy 的政策。该政策作用在用户 HR下的employees 表上； 采用的政策函数为用户HR下的hr_col_vpd 。 

与FGAC 政策不同的是，我们需要指定另外两个参数：sec_relevant_cols表示要屏蔽的列的名称， 可以指定多个列，列与列之间用逗号隔开；sec_relevant_cols_opt 设置为all_rows，则说明对 employees 表里所有的记录都屏蔽salary 列。 

我们以用户HR的身份登录，并显示salary 列。 

SQL> connect hr/hr 
SQL> select employee_id,last_name,salary from hr.employees where rownum<4; 
EMPLOYEE_ID    LAST_NAME            SALARY 
-----------    -------------       ------- 
198               OConnell               2600 
199               Grant                   2600 
200               Whalen                  4400 

可以看到所有的salary 列都显示出来了。然后以用户OE的身份登录，执行下面的SQL 语句： 

SQL> connect oe/oe 
SQL> select employee_id,last_name,salary from hr.employees where rownum<4; 
EMPLOYEE_ID    LAST_NAME            SALARY 
-----------    -------------       ------- 
198               OConnell 
199               Grant 
200               Whalen 

很明显，对于用户OE来说，salary 列已经被屏蔽了。