（机械制造及其自动化专业论文）制造资源重组中的访问控制与统一身份认证技术的研究.pdf

机械科学研究院硕士学位论文 制造资源重组中的访问控制与统一身份认证技术的研究 摘要 动态联盟、资源共享和信息安全是现代制造资源重组中的关键问题。制造企 、i 动态联盟的出现，带动了制造业传统生产方式的变革，实现了联盟企业间的优 势互补、相互| 办作和资源共享，进一步优化了制造资源重组的环境。而如何保证 联附资源共享环境的安全性，为联盟企业建立良好资源访问控制机制、建立统一 资源管理站点和用户认证机制，是制造资源重组过程中的关键问题。对整个制造 企业动态联盟的发展有着及其重要的意义。 本文顺应制造资源重组的变革趋势，通过对网络技术、信息安全技术、人工 智能技术、数据库技术研究，建立联盟资源共享环境的安全控制模型，并最终实 现联盟资源安全与统一身份认证的原型系统。 水文的卞要工作为： l 、分析了制造企业动态联盟的基本特征和联盟资源的支撑环境；归纳总结了网 络信息安全的支撑技术；分析现有统一认证系统，讨论了各自的优缺点。 2 、针对制造联盟企业资源分布式的特点，提出了联盟网格( a l l i a n c eg r i d ) 的概 念：根据联盟网格安全访问控制的指导思想，提出了联盟网格访问控制模型； 存一般r b a c 模型的基础上提出了基于角色的联盟网格访问控制模型，清晰的 表述了角色之间的层次关系；初步分析了a g r b a c 的实现模式，重点讨论了 角色定义和权限配置的实现方法。 3 、针剥统一身份认证技术的有关问题进行了深入探讨，分析了现有的认证理论 利技术特点；提出了统一身份认证技术是一个多技术支持的概念统称；是众 多相关披术集成后统一体，并归纳总结了相关技术；提出了本文的重点内容， 统一身份认旺系统的体系结构、网络模型和功能模型。 4 、进一步从安全性的角度，分析总结了网络安全的相关问题；针对w e b 安全威 胁进行了分析，并提出了相应的对策；针对信息加密的要求，总结了有关的 加密服务，提供了m d 5 算法的实现原型；提出了基于a g e n t 的实时监控系统 模型，提供了c # 下的相关算法程序，并完成了基于c s 结构的a g e n t 实时监 机械科学研究院硕士学位论文 控原型系统。 5 、根据基于角色的网络资源访问控制的理论，以及统一身份认证的网络模型和 功能模型实现了本文的原型系统；通过对集团管理、角色管理、用户管理、 用户组管理、资源管理、模块管理、日志管理等的模块实践，验证了系统原 理的正确性以及实践的可行性；整个原型系统采用b s 三层结构。 炎键词：动态联盟资源共享网络安全联盟网格访问控制统一身份认证 a g e n t 4 机械科学研究院硕士学位论文 r e s e a r c ho fa c c e s sc o n t r o l ：u n i t i v ea u t h e n t i c a t i o n t e c h n o l o g yo nr e c o m b i n a t i n gm a n u f a c t u r er e s o u r c e a b s t r a c t d y n a m i ca i a n c e r e s o u r c es h a r i n ga n di n f o r m a t i o ns e e u r i t ya r ek e y p t 1 0 b l e r o si nm o d e r nr e c o m b i n a t i n gm a n u f a c t u r er e s o u r c e t h ee m e r g e n c eo f d y n a m i c a 1 1 i a n c eo fm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s o ，d r i v e r s g r e a tc h a n g e so f tr a d i t i o n a l p r o d u c i n gw a y s j nm a n u f a c t u r e e n t e r p r i s e r e a l i z e s s u p p l e m e n t ，c o o p e r a t i o na n dr e s o u r c es h a r i n gb e t w e e na l l i e de n t e r p r i s e s ， o p ti m i z e se n v i r o n m e n to fr e c o m b i n a t i n gm a n u f a c t u r er e s o u r c e b u tt h e ya r e t b ek e yp r o b l e m si np r o c e s so fr e c o m h i n a t i n gm a n u f a c t u r er e s o u r c e ，h o w t oe n s u r et h es e c u r i t ya b o u ts h a r i n ge n v i r o n m e n to fa l l i e dr e s o u r c ef o r a 1 1 je de n t e r p r i s e s ，h o wt ob u i l dt h eb e t t e ra c c e s sc o n t r o lw a y s ，b u i i d u n it i v er e s o u r c em a n a g e m e n ts i t ea n da u t h e n t i c a t i n gu s e r sr u l e s t h e c e s e a r c ho na b o v ei s s u e sh a sv e r yi m p o r t a n tm e a n i n g st ot h ei m p r o v e m e n t ( ) f d y n a m i ca l l i a n c ei nm a n u f a e t u r ee n t e r p r i s e t h i sp a p e rf o l l o w sm u t a t i v ed i r e c t i o no fr e c o m b i n a t i n gm a n u f a c t u r e l e s o u r c e ，b u i l d ss e c u r i t yc o n t r o lm o d e lo fs h a r i n ge n v i r o n m e n to fa 1 1 i e d r e s o u l l c e ，b y t h er e s e a r c ho fn e t w o r kt e c h n o l o g y ，i n f o r m a t i o ns e c u r i t y i e c h n o l o g y ，a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c et e c h n o l o g ya n dd a t a b a s et e c h n o l o g y a 1 1 d r l a l yr e a l i z e dp r o t o t y p es y s t e mo fa l l i e dr e s o u r c es e c u r i t ya n d u nltiv ea n t h e n t i c a t i o n t i mm a i nc o n t e n to f r e s e a r c hi sa s f o l l o w i n g ： it h eh a s i cc h a r a c t e ro fd y n a m i ca l l i a n e eo fm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s ea n d s u p p o r t i n ge n v i r o n m e n to fa 1 1 j e dr e s o u r c ea r ea n a l y z e d t h es u p p o r t i n g te c h n o l o g i e so fn e t w o r ki n f o r m a t i o n s e c u r i t y a r es u m m a r i z e d t h e u i i ti v ea u t h e n t i c a t i o ns y s t e m se x i s t i n ga r ea n a l y z e di nt h is p a p e r ： lb e i rv i r t u e sa n ds h o r t c o m i n g sa r ed i s c u s s e d 2 a b o u tt h ed i s t r i b u t e dp e c u l i a r i t i e so fa 1 1 i e dr e s o u r c e ，t h ec o n c e p t o fa l l i a n c eg r idi se s t a b l i s h e d t h ea c c e s sc o n t r o lm o d e lo fa l l l a n c e g r jd i se s t a b l is h e db yd i r e c t i v ei d e a so fa c c e s sc o n t r o ls e c u r i t yo f a 1 1i a n t ；e g r i d a g r b a cm o d e i iss e tu pi nt h eb a s i co fc o m m o nr b a c ， in t e r b e d d e dr e l a t io n sb e t w e e nt e l e sa r es e tf o r t h t h i sp a p e ra n a l y z e s th er e a l i z e dm o d e lp r i m a r i y ，d i s c u s s e sm e t h o d so fd e f i n i n gr o l e sa n d s 塑塑型堂型塑堕堡主兰篁笙壅 c o n f i g u r i n gp r i v i l e g e 3 t od is c u s ss o m ep r o b l e m so fu n i t i v ea u t h e n t i c a t i o ns y s t e md e e p l y t h e e x i s t i n ga u t h e n t i c a t i o nt h e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e sa r ea n a l y z e d i tis e s t a b l is h e dt h a tt h eu n i t i v ea u t h e n t i c a t i o nt e c h n o l o g yi sag e n e r a l c o n c e p to fm a n ys u p p o r t i n gt e c b n o l o g i e s ，a ne n t i am a n yc o r r e l a t i r e t e c h n o l o g i e sc o m p o s i t i n g ，a n do t h e rc o r r e l a t i v et e c h n o l o g i e sa r e s u m m a r i z e d t h em a i nc o n t e n ti nt h i s p a p e r ，t h ea r c h i t e c t u r e ，t h e n e t w o r km o d e l ，t h ef u n c t i o nm o d e lo fu n i t i v ea u t h e n t i c a t i o n s y s t e m 8 r eb r o u g h tf o r w a r d 4 1 ：r o mt h ev i e wo fs e c u r i t y ，t h ec o r r e l a t i v ep r o b l e m so fn e t w o r k s e c u r i t y a i 、ea n a y z e da n ds u m m a r i z e dd e e p l y ，t og e tt h es o l u t i o no fw e bs e c u r i t y t h ec o n d i t i o n so f t h r e a t e n i n g w e b s e c u r i t y a r e a n a l y z e d t h e e n c r y p t i o ns e r v i c er e l a t e dw i t ht h i sp a p e ra r es m t l i i l a r i z e d ，a n dt h e m o d e lo fm d 5 a l g o r i t h m a r es e t u p f o rr e q u i r e m e n to fi n f o r m a t i o n e n c r y p t i o n s o m ep r o b l e m sa r er e s o l v e di nt h i sp a p e r ，i ti n c l u d e s r e a l t i m em o r t i t o r m o d e l ，a l g o r i t h mp r o g r a mu n d e rc # ，a n dr e a l i z e d a g e n t r e a l t i m em o n i t o t p r o t o t y p es y s t e mb a s e dc sf r a m e w o r k jt h ep r o t o t y p es y s t e mi ss e tu pi nc o o r d i n a t i o nw i t ht h e o r yo fa g r b a c ， t h en e t w o r km o d e la n df u n c t i o nm o d e lo fu n i t i v ea u t h e n t i c a t i o n t h e m a i n f u n c t i o n s ，s u c h a s g r o u pm a n a g e m e n t ，r o l em a n a g e m e n t ，u s e r m a n a g e m e n t ， u s e r g r o u pm a n a g e m e n t ， r e s o u r c e m a n a g e m e n t ， m o d u l e m a n a g e m e n t ，l o gm a n a g e m e n t ，a r ec a r r i e do np r a c t i c e t h ee x a c t n e s sa n d f e a s i b i l i t y o ft h e p r o t o t y p es y s t e mh a s b e e nv e r i f l e d t h eb s s t r u c t u r ei sa d o p t e di nt h ep r o t o t y p es y s t e m k e y w o r d ：d y n a m i ca l l i a n c er e s o u r c e s h a r i n g n e t w o r k s e c u r i t y a l l i a n c e g r i da c c e s s c o n t r o l u n i t i v e a u t h e n t i c a t i o n a g e n t 6 机械科学研究院硕士学位论文 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得扭越抖堂硒宜喧或其 他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名签字日期： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解扭越型堂班窥瞳有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向同家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文 破查l 列和借阅。本人授权塑l 撼型堂班宣暄可以将学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学 位沦文。 ：学位论文作者签名： 签字目期：年月日 导师签名： 签字日期乒卯咿7 月上日 主 弗矿 机械科学研究院硕士学位论文 第一章绪论 制造业是整个社会物质文明的生产者和体现者，是国民经济发展的重要基础 e 川戎略支柱。随着全球经济一体化进程的加速，制造业传统的运作模式发生了巨 人的变化，制造企业由以往单一独立的管理方式，逐步形成网络化、联盟化、集 团化的新型战略联盟，即制造企、【k 动态联盟。动态联盟的出现，带动了制造系统 生产方式的变革，满足了新环境f 其它产业和各个社会阶层对制造业的要求，已 经引起了l _ h = 界各国的高度重视【j j 。 随着计算机及其网络技术的广泛应用，联盟企业重组后的联盟资源可以是由 衅地、异构的多个资源信息子中心通过资源整合和互联而构成的网络资源共享环 境和资源其享服务体系。因此，联盟资源共享环境是为联盟企业平台中其他各子 平台提供信息技术支撑，是动态联盟平台整合、共享、服务在网络层的体现，同 时也为联盟企业的运行管理提供技术支持。 为实现联盟资源的整合，联盟资源共享环境需要建设统一的资源管理站点、 用户身份认证系统、资源安全系统、数据复制备份管理系统和运行管理信息系统 等。其中，资源安全和用户身份认证系统是整个联盟正常运作的基础。因此，对 它们的深入研究有着极其重要的现实意义。 1 1 制造企业动态联盟的现状 诎j k 动态联盟是一种新型的资源整合运作模式，是新时期经济发展的重要战 * 思想。 1 1 1 企业动态联盟的含义2 1 9 9 l 二，美国政府提出“二十一世纪制造企业发展战略报告”，随后又实施 了一系列相应计划，旨在重振其制造业雄风并赢得未来市场。作为一种提高企业 兜争能力的全新制造业组织模式，集成化的敏捷制造系统将是制造业在下一个世 纪的主要手段，敏捷制造企业将成为2 1 _ 世纪企业的主要模式。敏捷制造系统将从 机械科学研究院硕士学位论文 “工厂集成”发展为企业动态联盟( d y n a m i ca l l i a n c e ) 。 企业动态联盟是指为了抓住市场机遇，快速开发产品，由一些独立的成员公 司结成的联盟。组成企业动态联盟的目的是降低成本和体现产品的独特性，而不 需要考虑组织规模、地理位置、计算环境、技术配备、实现过程等。企业动态联 黜均成员公司可以共享成本、知识资源、核心技术，使得他们叫以用最佳的解决 方案进入全球市场，而这是一一个公司无法单独完成的。为了能实现一卜述目的，联 盟通过系列的基于而向技术和可编程适配器对象的同一协议，使得错综复杂的 通信网络对用户透明。这将使得地理上分散的、任何规模的组织可以很容易地共 享信息，因而可以共同高效地实施企业计划。 因此，企业动态联盟是一种可重构、可重用和规模可变的企业动态组织结构 平企业群体集成方式，它代表了2 1 世纪企业运作的主要模式。企业动态联盟的出 现，势必将加速制造业内部资源重组的进程。 1 1 2 动态联盟的基本特征 一般而言，企业问资源共享是动态企业联盟最基本的特征。当若干企业根据特 定的需求和目的，组成特殊的企业联盟之后，在整个联盟内部，即企业内部及企 业j 企业之间，必需而且必然要在一定程度上进行部分资源的重新组合，各成员 销i k 要将企业联盟条约中规定的必需资源提交并共享，联盟将这些资源进行筛选、 组织、整理、存储，并作为整个联盟的公用资源发布，联盟内部成员可以根据自 己的权限级别全部或部分查看分享这些资源。下面是企业联盟网资源共享的示意 图( 图卜1 ) 。资源控制管理系统允许联盟成员通过i n t e r n e t i n t r a n o t 进行资源访 川并进行适当操作。 2 机械科学研究院硕士学位论文 l 瑕唰止州”户l 旺硼奋飞伦_ k 研户| ”、3 l 巩辅型抖 i i 吁置附舻_ k 横州 i 固囱审 ln s 8 一d b l c s c w 【 朕啪蕾特软h ￥r 毕i 啪一l 1 i 巾十| 上午n 州 图1 1 联盟资源网示意图 1 1 3 企业联盟的支撑环境 计算机及其网络技术构建的联盟支撑环境，使资源共享得以实现。该支撑环 境为资源联盟提供完整的方法工具和系统的技术支持。 1 、联盟资源中心 在联盟资源中心设有联盟企业资源库。联盟企业通过网络与联盟中心通讯， 以实现资源查询、资源状态更改、以联盟中心为中心的决策支持活动以及在合作 过样中赫于c s c w 的群体实时合作。联盟中心为联盟企业提供技术和决策协调等服 务。 2 、联盟企业资源数据库 联憔企、资源数据库，描述资源的属性( 包括t i t l e ，c o n t e n t ，s i z e ，t y p e 等) 以供成员企、j p 查询和决策支持的数据查询。资源库包括制造资源、设计资源、人 力资源和联盟企业产品资源等，各种资源分类存放。资源数据库随各联盟企业的 资源情况变化实时添加及删除相应内容。 机械科学研究院硕士学位论文 3 、c s c w 环境 通过把计算机、多媒体和通讯技术相结合，为在异地工作的人员建立一个协 同工作环境，使协作人员能够实时交流、协同工作，便于决策。 4 、群决策支持系统 在资源选取、资源组织形式与约束条件、效益与风险分担等方面问题的决策 往往需要多个联盟企业共同决策。决策支持系统由数据库、模型库、方法库和知 识库组成，用于联盟方案决策。 5 、联盟资源网 l i j ；于现有广域网组建企业资源联盟虚拟专用网( v p n ) ，通过联盟中心将联盟 食业构成一个整体。这样就可以动态地加入删除入网成员，具有很强的灵活性。 系统提供建立和使用虚拟网络的用户接1 3 ，并提供对网络的维护和保障机制，以 保碉络运行的可靠性和数据的安全性。 在制造企业动态联盟的生命周期内，所涉及到的实施技术涵盖了资源重组技 术、i 叫络与通讯技术、信息传输、处理与转换技术等。由于该联盟体系是建立在 咀凶特例为标志的信息高速公路的基础上，因此必须建立和完善相应的法律规章、 加强资源i 陕盟系统的安全保障能力。为联盟内部制造资源的重组和共享，提供一 个安全稳定的支撑环境。 1 2 网络信息安全的研究现状 随着信息技术的发展与应用，信息安全的内涵也在不断的延伸，从最初的信 ，目、保密性发展到信启、的完整性、可用性、可控性和不可否认性，进而又发展为”攻 ( 攻击) 、防( 防范) 、测( 检测) 、控( 控制) 、管( 管理) 、评( 评估) ”等多方面 的拟t 理论和实施技术。信息安全是个综合的、多学科交叉的领域，它需要利 川数学、物理、通信和计算机等诸多学科的知识和最新发展成果，进行具有独立 臼b “权的创新研究，加强底层设计，提出系统的、完整的、协i 司的解决方案。 与其他学科相比，信息安全的研究更强调知识自主性和创新性，这不仅能够增强 系统剥各种恶意攻击的免疫能力，在技术层面也可以避免知识的不连续性，适应 技术发展的需求。【4 4 机械科学研究院硕士学位论文 从囤外技术安全理论的研究来看，一些关键的基础理论都是极为保密的，毕 竞猩信息安全领域，从基石j i i 理论研究到实际应用的距离很短。在现代信息系统中， f i i 息安伞的核心问题是密码理论的研究及r 应用，其基础是可信信息系统的构建与 汗估。总的来说，目前在信息安全领域人们所关注的焦点主要有以下几方面： 5 密码理论与技术 认证i ： ：c 别理论与技术 授权与访问控制理论与技术 审计追踪技术 网间隔离与访问代理技术 反病毒技术 下嘶简单介绍下国内外在其中几方面的研究现状及发展趋势。 1 2 1 密码理论与技术 密码理论与技术主要包括两部分，即基于数学的密码理论与技术( 包括公钥密 似、分细密码、序列密码、认证码、数字签名、h a s h 函数、身份识别、密钥管理、 p k i 技术等) 和非数学的密码理论与技术( 包括信息隐形，最子密码，基于生物特 制珀0 以别理论与技术) 。前者是我们要重点研究的内容。 m 国际上主要有两类通用公钥密码体制，一类是基于大整数因子分解问题 的，其巾最典型的代表是r s a ：另一类是基于离散对数问题的，如椭圆曲线公钥密 码。随着计算机分解大雅数能力的日益增强，对r s a 的安全带来了一定的威胁。 j z 7 6 8 比特模长的r s a 已不安全。一般建议使用1 0 2 4 比特模长，增大模长带来 j 实现| 二的难度。而攮于离散对数问题的公钥密码在目前技术下5 1 2 比特模氏就 能够保证其安全性。特别是椭圆曲线上的离散对数的计算要比有限域上的离散对 数的计算更闲难，日前技术下只需要1 6 0 比特模长即可，适合于智能卡的实现， 阗而受到国内外学者的。泛关注。 公钥密码土要用于数字签名和密钥分配。目前数字签名的研究内容包括普通 签名剁特殊签名。显然，数字签名的应用涉及到法律问题，美国联邦政府基于有 限峨向离散对数问题制定了自己的数字签名标准( d s s ) 。在密钥管理方面，美 机械科学研究院硕士学位论文 蚓提l _ _ 了密钥托管理沧和技术、国际标准化组织制定的x 5 0 9 标准以及麻省理工 学院开发的k e r b o r o s 协议) 等，这些工作影响很大。密钥管理中还有一种很重要 的技术就是秘密共享技术，它是一种分割秘密的技术，目的是阻止秘密过于集中 l l 从1 9 7 9 年s h a m i r 提出这种思想以来，秘密共享理论和技术达到了空前的发展 垌i 应用，特别是其应用至今人们仍十分关注。 a s h 函数主要用于完整性校验和提高数字签名的有效性。美国已经制定了 1 l a s h 标准- s f i a l ，与其数字签名标准匹配使用。 在身份识别的研究中，最令人瞩目的识别方案有两类：一类是1 9 8 4 年s h a a l i r 提出的基于身份的识别方案，另一类是1 9 8 6 年f i a t 等人提出的零知识身份识别 方案。随后，人们在这两类方案的基础上又提山了一系列实用的身份识别方案， 比如，s c h n o r r 识别方案、o k m n o t o 识别方案、f e i g e f i a t s h a m i r 识别方案等。 f ：_ j 前人们所关注的是身份识别方案与具体应用环境的有机结合。 同前人们所关注的实用密码技术是p k i ( p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e ，公钥 基础发施) 技术。国外的p k i 应用已经开始，开发p k i 的厂商也有多家。许多厂 家，如b a l t i m o r e ，e n t r u s t 等推出了可以应用的p k i 产品，有些公司如v e r y s i g n 等已经开始提供p k i 服务。网络许多应用正在使用p k i 技术来保证网络的认证、 不iq 否认、加解密和密钥管理等。i d c 公司的i n t e r r i e r 安全资深分析家认为：p k i 技术将成为所有应用的计算基础结构的核心部件，包括那些越出传统网络界限的 应删。 1 2 2 认证识别理论与技术 认址识别技术是信息安全理论与技术的一个重要方面。身份认证是安全系统 l h 的第一道关 ，用户在访问安全系统之前，首先经过身份认证系统识别身份， 然后访问监控器根据用户的身份和授权数据库决定用户是否能够访问某个资源。 填实我们最常用的用户名口令就是一种普遍意义上的身份认证授权系统，这种认 让依然足建立在公钥密码体制之上的。目前比较著名的有k e r b e r o s 、p g p 等方法。 6 机械利学研究院硕士学位论文 1 2 3 授权与访问控制理论与技术 坊问控制是控制不同用户对信息资源访问权限。根据安全策略，对信息资源进 行集中管理，对资源的控制粒度兼有粗粒度和细粒度两种，可控制到文件、w e b n “h t m l 页晰、图形、c c t 、j a v a 应用等。 总之，如何正确的利用国内外现有资源，有效的选取并整合上述理论和技术， 提取符合自身需求的内容，并在此基础上，研究实现具有独立自主知识产：权的新 技术，足我们要探讨的重点，也是国家科技基础条件平台要重点投入和实现的目 标。 1 3 统一认证系统( 0 a s ) 的研究现状 日前，面对分布式系统的系统安全和用户身份认证问题，普遍采用的是分散 登录、分散管理，各子系统之间由于缺乏良好的通用性，频繁的身份注册和隐藏 的安全隐患成为突f r i _ j 问题。在众多需要登陆的管理系统中，我们最通常的方法是， 泪：刖通用的用户名和门令。然而，由于不同系统的安全机制强弱不同，一旦用户 n 一某个系统中的注删信息丢失，则意味着其它系统的安全机制丧失；若不同系统 小同的身份注册，则又要记住太多的信息。这些情况往往让系统的管理和使用 尚犬伤脑筋；因此，信息系统急需有个统一的、具有较高安全控制的身份验证 系统，以保证数据安全和用户操作的方便。 从目前和未来应用发展的趋势来看，开发出具有统一身份认证的功能服务， 址解次应用集成中用户频繁认证问题的最待方案。 国内，清华大学和中软经过了几年的研究，在统一认证系统( u n i t i v e a u t h e n t i c a t i o ns y s t e m ) i ；1 j 构建和实施上，已经取得了一些初步的成果： ( 1 ) 清华大学的统一口令认证系统8 该系统( 图1 - 2 ) 是基于简单认证机制中的口令认证机制，以用户名和密码为 7 机械科学研究院硕士学位论文 确认用户身份的标志。具体功能包括： 夺提供内部认证接口，让多种应用系统可以方便地通过接口使用本认证系统 统一认证用户的身份； 夺用户密码在系统中加密存放，且不可逆；在认证过程中，明文密码绝不能 在网络上传输，防止窃听导致泄密，保证用户密码的安全； 夺可以实现认证客户端和认证服务器的双向认证，确保认证双方的身份： 夺能够抵抗重放攻击，即防止攻击者使用窃听到的过时的认证数据包再次获 得认证而冒充合法用户的身份； 夺支持分布式认证的方式。 倒卜2 统一口令认证系统结构图 ( 2 ) 中软的g s o p o r t a l 统一认证系统9 该系统也是基于s s 0 技术的安全认证平台，能够提供用户只需进行一次登 陆就可以访问到所有的授权服务，实现了集中的身份认证方式、统一认证和授 权策略。主要特点w a t c h e r 与服务器间的加密通讯；w a t c h e r 与服务器的双向 、吣用户名口令安全机制。口令管理应包含口令安全性检查，设置过期时 间：结合x 5 0 9 证书和用户名口令认证；阻1 i 二用户的非法访问。不足之处在 于，采用用户名口令认证方式，安全保障能力有限。 从1 - 而的分析可以看出，虽然人们已经针对统一认证系统进行了不少研究 上作，但是仍存在很多问题有待解决： 8 机械科学研究院硕士学位论文 系统的安全保障能力有限，未能采用更为安全的系统安全机制； 系统应用平台局限，未能达到跨平台应用的目的。 系统的通用性不足，未能为其它应用系统提供标准接口，系统集成能 力不足，应用范围有限。 1 4 论文的意义 本文是依托国家科技基础条件平台中的“分布式网络资源安全与统一身份认 ：系统的研究”而进行的。在闭家科技基础条件平台建设中，分布式的科技资源 1 需要统一的规范和门户进行资源整合、管理和服务，其中，资源安全和统一的用 、1 身份认证管理是该平台及其子平台的基本要求和技术支撑。内容涉及资源安全 和用j o 身份认汪系统，包括用户信息管理、身份认证管理、资源访问权限管理、 f t f 息传输加密接口、以及资源访问控制管理、用户登录管理等功能，以弥补现有 廊用系统的“多点登录多点认证”的信息孤岛模式和网络资源分散管理、重复开 发、安全措施混乱等方面的不足，从而成为统一、规范、安全和方便的科技资源 共享服务甲台支撑要件。 通过本文的研究，我们希望能够实现： 矿为国家基础条件平台的安全提供有力保障： 矿安全地共享资源，有利于科技资源的战略重组和优化配置 矿建立分布式蚓络环境下的资源安全和统一身份认证体系； 驴提高我国在计算机安全技术应用领域的水平。 1 5 论文的结构 本文各章= 仃研究内容之间的关系如图卜3 所示 9 机械科学硎究院硕士学位论文 图卜3 沧文结构示意图 第一章，综述制造企业动态联盟的概念以及网络安全的相关技术，介缁了论文的 意义、结构和主要内容； 笫：章，分析了分布式网络安全的相关情况，提出了联盟网格a g 的概念，重点 研究了基于角色的分布式网络资源安全控制的模型，并分析得出结论； 第王三童，分析了现有的认证理论和技术特点：归纳总结了统一身份认证技术涉及 的范围和研究方向；提出了统一身份认证的系统模型和体系结构； 第旧章，根据本文研究内容较高安全性的特点，有针对性的提出了本文的安全控 制策略。本章重点提出了a g e n t 实时监控系统模型； 第五章，提出了论文原型系统的设计原则，并实例化说明； 第、i 章，总结全文，并对下一步工作的提出展望。 1 0 机械科学研究院硕士学位论文 第二章基于角色的网络资源访问控制的研究 现代信息技术的高速发展和广泛应用，带动t a u 造企业动态联盟的快速形成。 联黜一卜_ 不同区域的成员企业，经过内部资源的重组、再分配之后，构成了一个庞 人：的、区域范围内的分布式企业资源网络，每个成员企业都是网络资源的提供者 和分亨者，是联盟网中一个个不可缺少的“网格”联盟网格( a l l i a n c eg r i d ) 。 联盟企业要解决的一个关键问题是信息共享的安全控制。在联盟体内部，不 同企、l k 对安全控制的需求和采用的安全策略可能有很大的差异。因此，联盟信息 的安伞控t l i i 制应该是通用的，全局的安全策略需要与本地的安全策略协调和交 f2 ，既要满足全局控制的需要，又可以满足用户自主控制的需求。联盟网格的这 些特t 、决定了其安全控制比一般的系统复杂得多。 因此，在这些同构异构资源的共享互连和互操作的过程中，如何对访问进行 l _ ：1 _ 测和控制，避免资源的非法访问和使用，加强共享信息的保护能力，是本文要 m f 决的熏点。 笔者认为，联盟网格的安全控制机制主要包括身份认证机制1 0 1 和信息访问控 制机制：| 【| 2 】。本章将主要研究后者的有关内容，身份认证机制将在下一章继续介 ? f 。 2 1 联盟网格( a g ) 访问控制的关键问题 a g ( a 1 1i a n c eg r i d ) 安全访问控制的指导思想是通用性、自主性、智能性和全 膈一致性。这是a g 信息资源访问控制的出发点。 2 1 1 联盟网格的访问控制 联盟网格的访问控制中包括了用户、资源空间和操作这三个正交的概念。a g 1 1 圻问控制就足用户对资源空间进行相关操作的控制。在对具体行为进行描述之 1 l 机械科学研究院硕士学位论文 l m 这里首先有几个基本概念需要明确： 用户：是联盟网格访问控制的主体。这里用户主要指信息资源的访问者。 信息( 资源) 空间：是所有原始信息和元数据的集合。 操作：是用户行为的基本单位。 访问控制策略：是指确定访问控制决策的方针和原则，访问控制策略体现 为授权的规则，而访问控制模型提供了实现这些授权规则的机制。 m 1 在这里，用户、信息空间、操作都是有限的集合体。用户、信息空间和操 作这3 个正交的概念用图2 一l 所示的坐标系表示。其中u ( u s e r ) 轴、i s ( i n f o r m a t i o n s p a c e ) 轴和o ( o p e r a t o r ) 轴的离散点分别表示用户、信息空间及操作集合的元素。 坐标原点是在集合中任意的、不取值的空间点，这里暂时用( n ，d ，y ) 表示。 空间( u ，i s ，o ) 中的任意点( 珥，趣，o i ) 表示用户埘对信息空间中的西点进行o ， 操作。而这种操作必须是在一定的授权下才能够进行的，即a g 的访问控制。如果 划授权的方式干| _ | 内容进行有目地的管理、分类，就体现了访问控制策略。 0 i s 图2 - 1a g 的( u ，i s ，o ) 操作空间 这里剥控制策略作如“卜- 规定：设映射 f ：u 1 s 0 一 0 ，1 ) 是将空间( u ，i s ，o ) 中的任意点映射到 0 ，1 ) 集合。若空间点( 诅，趣，0 ：) 映射 到f 1 ) ，则表示用户珥具有对信息空间中的趣点进行0 f 操作的授权。反之，则表示 川j 、。埘未被授权对趣点进行研操作。因此，a g 的访问控制可以表示为，映射到( 1 ) 的空问( u ，i s ，0 ) 中的空间点的集合。即，在空间( u ，i s ，o ) 取子集s ： s = ( ( u ，i s ，0 ) u i u ，趣e i s ，o i 0 ，且f ( 地，趣，研) = 1 ) 1 2 机械科学研究院硕士学位论文 映射f ：u i s 0 一 0 ，1 ) 表示某一访问控制策略的授权规则。 i 陕盟网格中不同成员企业的访问控制策略可能各不相同，从而形成了联盟网 格的多个管理域，a g r b a c 篚j 管理域是按照一定的访问控制策略建立的( u ，i s ，o ) ，：! i 司的子集的集合，各个管理域的访问控制策略是由用户制定的。 2 。1 2a g a c 的关键问题 i 陕盟网格是由安全策略不同的多个管理域组成的异构资源管理系统，多个管 卸j 域之问的信息访问需要交互和协同。在下面的研究中有几个方面的关键问题需 璎闸述： 通用性：是指联盟网格访问控制( a g a c ) 机制可以实现多种用户根据不 同需求自定义的访问控制策略。在a g 中，用户可以根据自身的需求定制访问控 制策略，即a g 的访问控制策略具有多样性。因而访问控制的模型应该可以实现 多种访问控制策略确定的授权规则。 自主性：是指联盟内各个管理域都可以由用户独立地制定本管理域的访 问控制策略，即任意一个管理域中访问控制策略的制定不受其它管理域访问控 制策略的干涉。 智能性：网格联盟中有多个管理域、多种访问控制策略以及大量用户、 海蘑不同粒度的信息存在。a g 应该能够有效的组织、管理这些信息资源，使不 同域的访问策略协调一致，在访问冲突时，能够及时的发现、提示，并协调解 决这些问题。 全局性：联盟网格的防问控制应该具有。个统一管理、统一授权的最高 僻理机构，以便能够实现全局性的、统- a d 访问控制策略的制定、分配。 综上，为了管理分布式资源子系统的授权，需要为众多资源建立一个统一的 资源访叫策略库，建市基于策略的资源访问控制，提供策略服务。 策略服务是联盟网格的主体服务，策略服务为各类用户提供角色、资源、访问 控制策略的定义和管理，通过其策略执行者，对平台上的各类资源进行保护，对 资源的访问进行授权检查；同时策略管理系统也可为用户带来单点臀录的服务功 能，简化应用的使用流程。策略管理服务遵从l i b e r t y1 0 规范和s a m li 0 标准。 1 3 机械科学研究院硕士学位论文 ，般丽言，策略管理系统包食两个核心缀件：繁赂执行者( p o l i c v 黥f o r c e r ) 和资源管爨骚务器( p o l i c ym a n a g e r ) 。 策略执行者一般作用于运行企业应用的服务器( w e bs e r v e r 、w e ba p p l i c a t i o n s 口v e t ) 和控制企业信息访问的服务器( p r o x ys e r v e r ) 上。通过在相应驰资源 激务器。 = 安装策旗执行缀 年来强澍其魏行南策暗饕理服务器制订的访润荣褥。 资源管理服务把a g 中的各类资源化分成不同的资源域，月j 户被放在不同的用 户目录巾，搏具有不同的身份和相关属性。管理人员氍定义一系列不同的访闳攫 剐，如用户汲证翘劐、授投甄刚帮响应簸刚。当餐理员把蔼户帮角色彳乍愆予既定 的规则l ! 二后即完成了授权管理。 根据a g 种用户的职责、权限、状态等参数，联缀企业共同制定安全政策，戬 自动职麓的方式协翳企、监控裁对信怒疑源的访阉，漓除手工控潮方式的弊端。 2 ，2 基予角色的联盟网格访湖控制模型 目 m 对于在企业环境中的访问控制方法，一般有三种： l 、自主型访问控制方法。目前在我国的大多数的信息系统中的访问控制模块 嘻 基本楚借鼙岛予鱼主鹫访瓣控巅方法中熬涛闫控铡爨表疆e l ) 。 2 、强制型访问控制方法。用于多层次安全级别的军事应用。 3 、基于角色的访问控制方法( r b a c ) 。是目前公认的解决联驻企业的统一资源 茨闷控剿豹有效方法。其显萋熬嚣大特征是： 减小授权管理的复杂性，降低管理开销。 灵