電子政務中基于web訪問控制策略的分析和研究

陳倬 雷波

1前言

在以往的安全技術措施中，通過硬件和軟件的配置管理對安全目標都具有直接或間接作用。因此，研究電子政務中訪問控制技術具有現(xiàn)實且積極的意義。

伴隨著電子政務的高速發(fā)展發(fā)展，硬件方面：對防火墻技術的選擇、內(nèi)外網(wǎng)間配置防火墻、IDS等;軟件方面：選擇更為安全的國產(chǎn)操作系統(tǒng)等。這一系列的技術措施對保障電子政務內(nèi)網(wǎng)的安全、預防來自外網(wǎng)的威脅發(fā)揮著極為重要的作用。不過，越來越多的政務業(yè)務通過Web應用實現(xiàn)傳遞，政務信息在政府間、政府與企業(yè)間、政府與公眾間交互。

訪問控制技術通過不同的手段和策略實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的訪問控制，而這些僅靠應用安全操作系統(tǒng)、配置防火墻是無法達到的。訪問控制規(guī)定了主體（訪問請求者）對客體（被訪問資源）限制數(shù)據(jù)的訪問，同時通過訪問用戶的權(quán)限控制訪問資源的類別。現(xiàn)在，使用穩(wěn)定、可靠的安全訪問控制技術已逐漸成為政府、企業(yè)構(gòu)造網(wǎng)絡安全防范體系所采用的主要技術之一[1]。所以，要實現(xiàn)政務信息Web頁面的安全訪問控制，通過主流的Web安全訪問控制策略實現(xiàn)對電子政務多級保護、提供安全解決方案是電子政務建設中的一個重要內(nèi)容。

2訪問控制系統(tǒng)組成

訪問控制系統(tǒng)（圖1）一般包括：要求訪問電子政務系統(tǒng)的用戶或者某一個進程程序（主體）以及被訪問的政務系統(tǒng)提供程序、數(shù)據(jù)、各種信息和相應的網(wǎng)絡設備（客體）。安全的訪問策略就是：為合理的管理維護主體訪問客體提供的一套安全規(guī)則。

訪問控制的關鍵是采用何種訪問控制策略，即如何向主體授權(quán)。目前主要有三種不同類型的訪問控制策略：MandatoryAccessControl（強制訪問控制）;DiscretionaryAccessControl（自主訪問控制）;RoleBasedAccessControl（基于角色的訪問控制）。

3強制訪問控制（MAC）

強制訪問控制是“強加”給訪問主體的，即系統(tǒng)強制主體服從訪問控制策略。一個進程作為訪問的主體，需要訪問對象提供相關數(shù)據(jù)資源以及網(wǎng)絡設備。每當主體嘗試訪問電子政務網(wǎng)站時，都會由網(wǎng)絡操作系統(tǒng)進行主體訪問權(quán)限授予，從而決定主體是否有權(quán)限訪問客體。MAC最開始應用于多層次安全級別的軍事行動中。MAC的運行邏輯是：首先定義安全級別，當用戶請求訪問網(wǎng)絡資源或信息時，系統(tǒng)就訪問客體的合法性進行權(quán)威性對比和完整性約束。比如，禁止將危險信息向下寫入或者禁止低級別用戶向上訪問高級別數(shù)據(jù)信息等。

MAC訪問控制策略主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（OperatingSystem）對主體訪問權(quán)限的控制方面，其制定相關的強制安全策略以及主體訪問客體而進行的權(quán)限鑒定。其中，鑒定方式有很多種，具體采用何種鑒定方式，需要根據(jù)訪問策略而定。

管理員制定的安全策略強制對所有用戶實施，通過權(quán)限鑒定從而決定用戶能否訪問以及具體能訪問哪些網(wǎng)絡資源，其中包括各種網(wǎng)絡設備和政務網(wǎng)站中所需要的相關重要數(shù)據(jù)信息。毫無疑問，沒通過授權(quán)將拒絕訪問網(wǎng)絡資源。每次主體訪問客體候，管理員將這個過程定義一個標記，通過這個標記鑒定這次訪問是否安全，這是一種行之有效的手段。

因為最早MAC是應用在軍事、國防領域，所以涉及多層安全MLS。多層安全的核心思想就是將訪問主體定義為不同的安全保密級別。比如，普通級別、機密級別和絕密級別等。通過對訪問主體進行級別劃分，從而決定訪問權(quán)限。那么，MAC所具有的具體功能就相當明了。比如，當你是低級別用戶時，作為訪問主體才能高效、穩(wěn)定的訪問高級別客體———安全的使用里面的共享信息以及網(wǎng)絡資源。當然，與此相對的就是只有高級別主體才能向目標對象寫入相關數(shù)據(jù)信息。

MAC能保證操作系統(tǒng)的相對安全，MAC對操作系統(tǒng)的各種客體（如socket、文件、系統(tǒng)FIFO、IPC、SCD等）進行細粒度的訪問控制。目前，幾乎所有的操作系統(tǒng)都采用強制安全處理機制，因為這是一種相對穩(wěn)妥的處理方式。主體嘗試訪問電子政務網(wǎng)站時，都會由網(wǎng)絡操作系統(tǒng)進行主體訪問權(quán)限授予，從而決定主體是否有權(quán)限訪問客體，這是一種強制性處理機制，其目的是使訪問過程達到更高的安全級別，從而保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。這一點與DAC不同的。

MAC的缺點在于同級別之間缺乏控制機制，訪問級別的劃分不夠細致。

4自主訪問控制（DAC）

自主訪問控制因為其穩(wěn)定可靠的性能，成為目前計算機網(wǎng)絡管理系統(tǒng)中，處理網(wǎng)絡資源訪問使用得最多的一種安全訪問控制機制。DAC的工作原理是，對某個客體具有擁有權(quán)（或控制權(quán)）的主體，能夠?qū)υ摽腕w的一種訪問權(quán)限或多種訪問權(quán)限自主地授予其他主體，并在隨后的任何時刻將這些權(quán)限回收。

這種訪問方式是一種自主行為，在DAC系統(tǒng)中，某一個擁有訪問權(quán)限的主體（用戶或某一個進程）具有將權(quán)限轉(zhuǎn)移給其他主體的能力，這是對訪問權(quán)限進行限定的一種特定方法。這種轉(zhuǎn)移是自主的、安全的、高效的。實際上，DAC訪問控制就是一個矩陣，可用一個三元組來描述（S，O，A）。其中，S為主體集合;O為客體集合;A為屬性集合。

對于任意一個si∈S，oj∈O，那么相應地存在一個aij∈A。而aij=P（si，oj），aij就決定了si對oj可進行什么樣的訪問操作。用矩陣描述如下。

矩陣的第i行Si表示主體si對所有客體的操作權(quán)限;矩陣的第j列Oj表示客體oj允許主體可進行的操作權(quán)限。其在具體實現(xiàn)時是基于矩陣的行或列來制定訪問控制策略，而不是將矩陣整個保存起來，因為那樣做效率太低。下面分別介紹這兩種方法。

4.1基于行的自主訪問控制

密碼（Passwords）：每個客體就不同的訪問方式提供不同的訪問密碼，密碼是機密的，毋庸置疑知道密碼才能訪問。缺點：為了保證系統(tǒng)安全，密碼需經(jīng)常更新，并且密碼多，用戶難以記憶，而且哪些用戶享有密碼也很難受到控制。

前綴表（Profiles）：每個用戶都擁有前綴表文件，前綴表文件列出了所有能夠訪問其客體的權(quán)限列表。缺點：如果主體能夠訪問多個客體，其訪問權(quán)限就非常多，那么所對應的權(quán)限列表就非常長，非常復雜，容易出現(xiàn)冗余現(xiàn)象。而且在管理權(quán)限表方面也會非常麻煩，比如刪除、創(chuàng)建、更改前綴表文件等操作。

權(quán)利表（CapabilitlesList）：只有當一個主體擁有準許訪問的“Capabilitles”時，通過將訪問的主體和被訪問的客體進行約束，此表才能約束客體。

以上述三種方法都是針對某一個主體的訪問權(quán)限。但是，在一個完整的安全控制系統(tǒng)中，正是客體本身需要得到可靠的保護。要知道從主體這個方面對約束進行修飾的話，那么想知道哪一些訪問對象被讀取將會很困難。所以，控制訪問服務這個功能將會控制主體的集合，那么如何控制就是在賦予權(quán)力和收回權(quán)利這兩個方面上進行，所以重心就偏向于客體方面。

4.2基于列的自主訪問控制

在每個要訪問的客體上附加要訪問的主體明細表，通過兩種形式：保護位（ProtectionBits）和訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)。保護位是對所有主體指明一個訪問模式集合，通常用bit位來表達訪問權(quán)限，其表達的方式多種多樣，與訪問的主體相互匹配、協(xié)同工作，對于多用戶多任務操作系統(tǒng)特別合適，因此被廣泛使用。

在局域網(wǎng)中，節(jié)點設備用來對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)、傳送，諸如路由器、交換機等。那么，其中都具有一張比較詳細的指令訪問列表，依據(jù)這些列表，可以對網(wǎng)絡中特定資源進行訪問控制，控制其能否被訪問、能否被讀取、能否被寫入等。在這個過程中，我們不但能控制某一個具體資源的訪問權(quán)限，還能將具有相同訪問該資源權(quán)限的主體用戶整合在一起，進行按組別集中授權(quán)訪問、集中管理。例如，針對文件fileAAA，通過ACL訪問控制列表（nicky和linda是私人用戶也就是主體，array是規(guī)定的一個主體訪問用戶集合）。FileAAA：（nicky，{r，w}），（linda，{r}），（array，{w}）

這條ACL表明，nicky可以讀入數(shù)據(jù)，同時也可以寫入數(shù)據(jù)fileAAA。而linda這個用戶只能讀取數(shù)據(jù)，array則因為是劃定好的一個成員集合，因此里面的所有成員用戶都能向文件fileAAA中寫入數(shù)據(jù)。

因為ACL獨有的性能特點，其優(yōu)勢是將用戶進行分組集中管理，能夠比較客觀的查找出哪些用戶具有哪些資源的訪問權(quán)限。隨著時代的發(fā)展，ACL的功能也得到了進一步的擴充，伴隨著網(wǎng)絡規(guī)模逐漸變大，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)越來越復雜，ACL運行起來就越來越吃力，弊端盡顯。

因為ACL獨特的工作模式，用戶都按組進行授予訪問權(quán)限。在一個網(wǎng)絡中，資源變得越來越多的時候，ACL就會新建越來越多的主體訪問明細表，這些表重復冗長，同時管理員還要管理訪問權(quán)限，無疑加大了管理人員的工作強度和難度。同時，因為局域網(wǎng)錯綜復雜，且服務器服務于各自局域網(wǎng)、各自設置主體訪問控制列表。那么，列表眾多也進一步加大了ACL的復雜度和整體控制策略的精確度。否則就會造成各部門工作行動不一致，協(xié)調(diào)失敗而導致訪問失敗、出現(xiàn)丟包、錯包的情況。

由于Web管理員在服務器上要對每個資源的ACL進行維護，而每個ACL都包含用戶和組列表、受控資源的訪問方式等信息。因此，授權(quán)管理成本高，且容易發(fā)生錯誤。

由于把權(quán)限最終授予給用戶，或造成“用戶/許可”數(shù)據(jù)量十分龐大，而且用戶在企業(yè)中的地位隨時可能變動，相應的訪問權(quán)限也都要修改，因此維護稍具規(guī)模的企業(yè)網(wǎng)絡可能導致災難性后果。

5RBAC

RBAC（Role?BasedAccessControl）是對DAC和MAC機制的改進。在RBAC中，權(quán)限與角色一一對應，用戶通過扮演某種角色而獲得與之匹配的客體訪問權(quán)限。它具有三種授權(quán)管理的控制途徑：改變主體所擔任的角色;改變角色的訪問權(quán)限;改變客體的訪問權(quán)限。

RBAC提供了層次化的管理結(jié)構(gòu)，具有責任分離的能力和提供最小權(quán)限的能力，極大地簡化了權(quán)限的管理。在一個組織中，角色是為了完成各種工作而出現(xiàn)，用戶則依據(jù)自身責任和資格被指派相應的角色，用戶可以很容易地從一個角色被指派到另一個角色[2]。角色可依據(jù)新的需求和系統(tǒng)的合并而賦予新的權(quán)限，且權(quán)限也可根據(jù)需要從某角色中進行回收。角色與角色可以建立聯(lián)系，以囊括更廣泛的客觀情況。因此，RBAC明顯的優(yōu)勢就是降低管理成本，支持高級別的訪問策略。