30、数据库镜像重建中的闪回管理与SQL注入防范

于 2025-12-12 09:08:29 发布
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分类专栏： 驾驭时间：Oracle云时序之道 文章标签： 闪回技术 FLASHBACK DATABASE DBMS_FLASHBACK
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数据库镜像重建中的闪回管理与SQL注入防范

1. 闪回技术基础

在数据库管理中，闪回技术是一项强大的工具，用于将数据库恢复到过去的某个状态。要使用闪回技术，首先需要设置归档日志模式。当数据库处于MOUNT模式时，可以使用以下命令设置归档日志模式： 

ALTER DATABASE ARCHIVELOG;

设置完成后，通过启动后台进程并将在线重做日志复制到归档存储库来启动归档。需要注意的是，此操作不能在线完成，必须重启实例。可以通过查询 v$database 动态性能视图的 log_mode 属性来获取当前数据库的日志模式： 

SELECT log_mode FROM v$database;

设置归档时，需要考虑两个参数：
- DB_RECOVERY_FILE_DEST ：默认值为 ORACLE_BASE/flash_recovery_area ，用于定义归档存储库的位置，即快速恢复区（FRA）。
- DB_RECOVERY_FILE_DEST_SIZE ：用于设置归档存储库可分配的最大大小。如果需求超过此大小，数据库操作将暂停，直到扩展空间或清理空间。

事务支持结构的目标是确保数据的一致性和持久性。在并行访问处理中，一致性意味着操作的参考点可以是操作本身或事务开始。这意味着即使数据发生了变化，系统也必须将镜像重建到定义的时间点，以确保操作的整体一致性。因此，对于单个操作，不一定需要获取当前数据，而是获取事务或操作开始时系统中的数据，即历史数据。如果拥有所有的事务日志（在线和归档），就可以在任何时间获取对象的状态，但必须确保所有日志都可用，否则会产生受损数据。

2. 使用FLASHBACK DATABASE获取历史镜像

FLASHBACK DATABASE 命令可以将整个数据库回退到过去的系统更改号（SCN）或时间点（目标时间）。这是一种恢复和还原的变体，但通常提供更强大的解决方案。

要使用 FLASHBACK DATABASE ，需要按照以下步骤操作：
1. 关闭数据库： 

SHUTDOWN IMMEDIATE
  1. 以MOUNT模式启动数据库： 
STARTUP MOUNT
  1. 执行闪回操作： 
FLASHBACK DATABASE TO SCN <scn_value>;

示例输出： 

--> Starting flashback at 29-JUL-22
--> allocated channel: ORA_DISK_1
--> channel ORA_DISK_1: SID=104 device type=DISK
--> starting media recovery
--> media recovery complete, elapsed time: 05:12:47
--> Finished flashback at 29-JUL-22
  1. 打开数据库并重置日志： 
ALTER DATABASE OPEN RESETLOGS;

此外，还可以使用以下命令指定时间点进行闪回： 

FLASHBACK DATABASE TO TIME '<date_string>';

示例： 

FLASHBACK DATABASE TO TIME 'SYSDATE-7';

启用闪回技术有以下先决条件：
- RMAN必须连接到目标数据库。
- 数据库必须处于ARCHIVELOG模式。
- 闪回操作必须在数据库处于MOUNT模式时执行。
- 必须配置快速恢复区（FRA）以维护闪回日志，这些日志以Oracle管理的文件形式存储在FRA存储库中。

可以通过查询 v$database 动态性能视图来获取FRA和数据库的状态： 

select name, log_mode, open_mode, flashback_on, current_scn
from v$database;

示例输出： 

--> NAME  LOG_MODE      OPEN_MODE  FLASHBACK_ON  CURRENT_SCN
--> ORCL  ARCHIVELOG    READ WRITE NO            37787874
3. 理解和引用DBMS_FLASHBACK包

DBMS_FLASHBACK 包允许在指定的SCN或时间获取数据版本。与 FLASHBACK DATABASE 不同，该技术可以在更细的粒度级别上应用，并且提供自助修复功能，用于在批准错误的更新或删除语句后恢复原始数据。

DBMS_FLASHBACK 包包含以下五个方法：
- DISABLE 过程：禁用整个会话的闪回模式。
- ENABLE_AT_TIME 过程：该方法接受一个时间点，找到最接近该时间点的SCN，并应用闪回操作。可以使用ANSI TIMESTAMP构造函数或 TO_TIMESTAMP 函数来提供时间点。如果时间元素缺失，则默认为当天的开始时间，定义中指定的时区信息将被忽略。
- ENABLE_AT_SYSTEM_CHANGE_NUMBER 过程：接受一个SCN，并将会话快照设置为该值，启用功能并提供一致的数据镜像。
- TRANSACTION_BACKOUT 过程：移除指定事务（通过名称或标识符（XIDS）分隔）的影响。事务以数组形式提供，该过程会分析依赖关系并执行数据操作语言（DML）命令，生成复杂的报告。它不批准任何DML操作，并对行持有锁，允许用户指定其他活动。因此，用户必须根据偏好显式提交数据。
- GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER 函数：从时间角度来看，这是与反转相关的最重要的函数。它以数字数据类型提供当前SCN，通过存储该值，可以轻松精确地获取整个镜像。

要引用 DBMS_FLASHBACK 包，用户必须被授予该包的执行权限： 

grant execute on DBMS_FLASHBACK to <username>;

可以使用以下方法获取当前数据库的SCN：
- 使用 select 语句： 

select DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER from dual;
  • 使用环境变量： 
variable scn number;
exec :scn:=DBMS_FLASHBACK.GET_SYSTEM_CHANGE_NUMBER;
print scn;

示例输出： 

--> 37787776900222
4. 将表恢复到历史镜像的先决条件

在将表恢复到历史镜像之前，需要满足以下先决条件：
- 启用行移动 ：数据行不必位于原始数据块位置，行地址可以在转换过程中更改。因此，必须启用行移动： 

ALTER TABLE <table_name> ENABLE ROW MOVEMENT;
  • 授予 FLASHBACK ANY TABLE 权限 ：特定用户必须被授予 FLASHBACK ANY TABLE 权限： 
GRANT FLASHBACK ANY TABLE TO <USERNAME>;
  • 具备DML权限 ：特定用户必须对引用的表具有DML权限（选择、插入、更新和删除）。
  • 日志可用性 ：必须有足够的日志来满足闪回操作。

闪回技术通过获取日志、提取单个事务并传播历史镜像来工作。以 tab_flash 表为例，可以使用以下方法将表恢复到历史状态：
- 指定特定SCN ： 

FLASHBACK TABLE tab_flash to scn :scn;
  • 通过逻辑时间位置指定 （表1分钟前的镜像）： 
FLASHBACK TABLE tab_flash
TO TIMESTAMP (SYSDATE - INTERVAL '1' minute);
  • 通过物理时间位置指定 （使用 TO_TIMESTAMP 函数调用精确指定时间点）： 
FLASHBACK TABLE tab_flash TO TIMESTAMP
TO_TIMESTAMP('20.12.2021 09:30:00',
              'DD.MM.YYYY HH24:MI:SS');
  • 通过物理时间位置指定 （使用ANSI构造函数精确指定时间点）： 
FLASHBACK TABLE tab_flash
TO TIMESTAMP TIMESTAMP '2021-12-20 09:30:00';
5. 使用AS OF查询检索历史数据

FLASHBACK TABLE 操作会通过将更改向量应用于数据块来物理转换特定表。操作完成后，该表将恢复到定义的时间点，所有较新的状态将被删除，操作的粒度是表本身。

从时间管理的角度来看，使用 AS OF 查询获取指定时间点的数据更为有用。这种方法不会对表的内容产生物理影响，只是动态地为指定查询提供结果集，然后可以根据用户偏好将结果应用于表。 Select 语句可以通过 AS OF 子句扩展，允许在 FROM 子句扩展中指定时间点或SCN。以下是使用 AS OF 查询引用历史点的不同技术：
- 使用SCN ： 

select * from tab_flash AS OF SCN 37787776900222;
  • 反映当前日期的逻辑时间 ： 
select * from tab_flash
AS OF TIMESTAMP (SYSDATE - INTERVAL '1' minute);
  • 精确时间点定义 ： 
select * from tab_flash
AS OF TIMESTAMP(to_timestamp('20.12.2021 09:30:00',
                              'DD.MM.YYYY HH24:MI:SS'));
6. 闪回技术总结

闪回技术提供了强大的功能，可以将整个数据库、特定表或通过查询获取历史数据镜像。 Select 语句从时间管理的角度提供了最强大的解决方案，因为它不会更改存储的数据，只是应用事务日志来构建结果集。闪回操作基于在线和归档事务日志，日志的可用性对于解决方案的有效性和可靠性至关重要。与恢复和还原相比，闪回通常提供更强大的解决方案。

7. SQL注入相关问题

在处理日期和时间值时，不当的值管理和赋值可能会导致与SQL注入相关的安全问题。很多人错误地认为日期和时间值不会成为SQL注入的根源，他们将代表日期和时间值的字符字符串序列放入命令定义中，然后提供的值会自动转换为 DATE 或 TIMESTAMP 值并进行评估，但这种自动转换存在风险。

日期和时间值通常不被视为安全漏洞，因为它们由单个元素组成，并且格式精确指定。然而，会话的 DATE 和 TIMESTAMP 格式会影响结果的表示、元素含义和映射，而且数据源通常以文本格式表示，需要进行转换。

接下来将重点介绍隐式转换的后果以及限制动态SQL中处理日期和时间值时SQL注入的技术，还将展示风险、检测技术以及构建可靠解决方案以避免SQL注入的方法。主要涵盖以下主题：
- SQL注入的概念
- 使用绑定变量和 DBMS_ASSERT 包对输入进行清理来保护应用程序

需要注意的是，这里仅涉及日期和时间值，SQL注入的复杂性要深得多，建议阅读相关资料以获取更全面的了解。始终要警惕SQL注入，因为它可能会为黑客提供访问途径。

为了更清晰地展示闪回技术的流程，以下是一个mermaid流程图： 

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([开始]):::startend --> B(设置归档日志模式):::process
    B --> C(检查日志模式):::process
    C --> D{是否为ARCHIVELOG模式?}:::decision
    D -->|是| E(准备闪回操作):::process
    D -->|否| B
    E --> F(关闭数据库):::process
    F --> G(以MOUNT模式启动数据库):::process
    G --> H(执行闪回操作):::process
    H --> I(打开数据库并重置日志):::process
    I --> J([结束]):::startend

以下是一个表格总结闪回技术的不同方法及其特点：
| 方法 | 适用范围 | 特点 |
| ---- | ---- | ---- |
| FLASHBACK DATABASE | 整个数据库 | 需要数据库处于MOUNT模式，会影响在线日志，操作后需执行RESETLOGS操作 |
| DBMS_FLASHBACK包 | 更细粒度 | 可在指定SCN或时间获取数据版本，提供自助修复功能 |
| FLASHBACK TABLE | 特定表 | 需满足一些先决条件，会物理转换表 |
| AS OF查询 | 查询级别 | 不影响表内容，动态获取历史数据 |

数据库镜像重建中的闪回管理与SQL注入防范

8. SQL注入的概念

SQL注入是一种常见的安全漏洞，攻击者通过在应用程序的输入字段中插入恶意的SQL代码，从而改变原本的SQL语句逻辑，达到非法访问、修改或删除数据库数据的目的。在处理日期和时间值时，由于其格式的多样性和转换的复杂性，容易成为SQL注入的突破口。

例如，一个简单的查询语句原本是根据日期筛选数据： 

SELECT * FROM orders WHERE order_date = '2024-01-01';

如果攻击者在输入日期的字段中插入恶意代码，如 ' OR '1'='1 ，那么最终的查询语句就会变成： 

SELECT * FROM orders WHERE order_date = '' OR '1'='1';

这样，由于 '1'='1 始终为真，查询就会返回表中的所有数据，从而造成数据泄露。

9. 使用绑定变量和DBMS_ASSERT包保护应用程序

为了避免SQL注入，在处理日期和时间值时，可以采用以下两种主要方法：

9.1 使用绑定变量

绑定变量是一种将用户输入与SQL语句分离的技术。在执行SQL语句时，先将SQL语句中的变量用占位符表示，然后再将用户输入的值绑定到这些占位符上。这样可以防止恶意代码直接嵌入到SQL语句中。

以下是一个使用绑定变量的示例： 

-- 准备SQL语句，使用占位符 :order_date
SELECT * FROM orders WHERE order_date = :order_date;

-- 在应用程序中绑定变量值
-- 假设使用PL/SQL
DECLARE
    v_order_date DATE := TO_DATE('2024-01-01', 'YYYY-MM-DD');
BEGIN
    EXECUTE IMMEDIATE 'SELECT * FROM orders WHERE order_date = :order_date'
    USING v_order_date;
END;

通过这种方式，即使攻击者输入恶意代码，也只是作为一个普通的值绑定到占位符上，不会改变SQL语句的逻辑。

9.2 使用DBMS_ASSERT包对输入进行清理

DBMS_ASSERT 包提供了一些函数，可以对输入进行验证和清理，确保输入符合预期的格式和规则。例如，可以使用 DBMS_ASSERT.ENQUOTE_LITERAL 函数对输入的日期字符串进行处理，确保其不会破坏SQL语句的结构。 

DECLARE
    v_input_date VARCHAR2(20) := '2024-01-01';
    v_safe_date VARCHAR2(20);
BEGIN
    v_safe_date := DBMS_ASSERT.ENQUOTE_LITERAL(v_input_date);
    EXECUTE IMMEDIATE 'SELECT * FROM orders WHERE order_date = ' || v_safe_date;
END;

这个函数会对输入的字符串进行转义处理，防止恶意代码的注入。

10. SQL注入的检测技术

为了及时发现SQL注入攻击，可以采用以下几种检测技术：

10.1 日志监控

通过监控数据库的日志文件，查看是否有异常的SQL语句执行。例如，一些不寻常的查询条件、大量的数据读取或修改操作等，都可能是SQL注入攻击的迹象。

10.2 输入验证

在应用程序层面，对用户输入进行严格的验证，检查输入是否符合预期的格式和范围。例如，对于日期输入，只允许符合特定格式（如 YYYY-MM-DD ）的字符串。

10.3 异常检测

监测数据库操作的异常行为，如查询响应时间过长、返回结果集异常等。这些异常可能是由于恶意SQL代码导致的。

11. 构建可靠解决方案以避免SQL注入

为了构建可靠的解决方案，避免SQL注入，可以遵循以下原则：

  • 使用参数化查询 ：始终使用绑定变量来处理用户输入，避免直接将用户输入嵌入到SQL语句中。
  • 输入验证和清理 ：在应用程序的各个层次对用户输入进行严格的验证和清理，确保输入符合预期的格式和规则。
  • 最小权限原则 ：为数据库用户分配最小的必要权限，限制其对数据库的访问和操作范围。
  • 定期更新和维护 ：及时更新数据库和应用程序的补丁，修复已知的安全漏洞。

以下是一个mermaid流程图，展示了构建可靠解决方案以避免SQL注入的主要步骤： 

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([开始]):::startend --> B(使用参数化查询):::process
    B --> C(输入验证和清理):::process
    C --> D(分配最小权限):::process
    D --> E(定期更新和维护):::process
    E --> F(监控和检测异常):::process
    F --> G{是否检测到异常?}:::decision
    G -->|是| H(采取应急措施):::process
    G -->|否| I([结束]):::startend
    H --> F
12. 总结

闪回技术为数据库管理提供了强大的功能，可以将数据库、表或查询结果恢复到过去的某个状态，其基于在线和归档事务日志，日志的可用性至关重要。而在处理日期和时间值时，SQL注入是一个不容忽视的安全问题，不当的值管理和赋值可能会导致严重的安全漏洞。

为了避免SQL注入，需要采用绑定变量、输入清理、检测技术和构建可靠解决方案等方法。始终要保持警惕，对数据库和应用程序进行严格的安全管理，以确保数据的安全性和完整性。

通过以下表格对比闪回技术和避免SQL注入的关键要点：
| 技术类型 | 关键要点 |
| ---- | ---- |
| 闪回技术 | 基于在线和归档日志，可对数据库、表或查询进行历史状态恢复，日志可用性是关键，操作需满足一定先决条件 |
| 避免SQL注入 | 使用绑定变量和输入清理，采用检测技术，构建可靠解决方案，遵循最小权限原则和定期更新维护 |

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