安全GIS的研究与实现

论文摘要

随着社会信息化的不断发展,地理信息系统(GIS,GeographicInformation System)已经由最初的地理学科逐步被应用到社会的各个部门。然而,随着GIS的发展,安全问题也日显重要,尤其在军事、公共安全、电子政务、电力和数字城市等这些涉及国家安全的敏感行业,GIS的安全更应引起人们的足够重视。本文首先在对GIS的研究现状进行分析总结的基础上提出了GIS安全研究亟待解决的问题:从整体的、系统的角度出发,形成一个完整的安全技术体系来保障GIS的安全,满足GIS的应用需求。然后就解决该问题的相关技术进行了研究:鉴于空间数据的量大、敏感和机密等特点,提出了一种基于AES和ECC的数字签名方案,它具备了AES和ECC算法所具有的存储空间小、运算速度快、带宽需求低、密钥管理方便等特点;为了保证客户端和服务器端身份的正确性和合法性,提出了一种基于ECC数字证书的身份认证方案,它不仅将证书和私钥进行统一管理,保证了用户私钥的安全性,而且利用ECC证书体积小和ECC算法自身的优势,提高了整个系统的安全性和运行效率;为了从根本上解决空间数据安全管理问题,提出了一种专门应用于GIS的基于角色的访问控制方案,它授权灵活、高效,同时满足了协作工作的需求;为了保证传输过程中数据的机密性和完整性,本文采用AES算法对传输的数据进行保密处理。最后,本文将上述研究和GIS应用系统结合,设计并实现了一个比较安全和实用的GIS,并对未来的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 GIS应用研究现状
• 1.2.2 GIS安全研究现状
• 1.2.3 GIS安全研究中亟待解决的问题
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 论文研究内容及组织结构
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 系统的设计思想
• 2.2 系统的体系结构
• 2.3 系统的功能设计
• 2.4 系统的开发模式及开发平台
• 2.4.1 系统的组网方案
• 2.4.2 应用型地理信息系统的开发模式
• 2.4.3 空间数据库技术
• 2.4.4 系统开发模式及开发平台
• 2.5 本章小节
• 第三章 安全GIS中数字签名方案研究
• 3.1 密码学理论基础
• 3.1.1 对称密码技术
• 3.1.2 非对称密码技术
• 3.1.3 消息摘要
• 3.2 基于AES和ECC的数字签名方案
• 3.2.1 系统初始化及密钥生成
• 3.2.2 签名过程
• 3.2.3 验证过程
• 3.2.4 方案讨论
• 3.3 签名方案在系统中的应用
• 3.3.1 密钥生成
• 3.3.2 签名和验证流程
• 3.4 本章小节
• 第四章 安全GIS中身份认证方案研究
• 4.1 PKI体系
• 4.1.1 认证机构 CA
• 4.1.2 数字证书
• 4.1.3 PKI标准
• 4.1.4 PKI的安全性分析
• 4.2 身份认证技术分析
• 4.3 基于ECC数字证书的身份认证方案
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 身份认证过程
• 4.3.3 数字证书和私钥的管理
• 4.3.4 方案讨论
• 4.4 方案在系统中的应用
• 4.5 本章小节
• 第五章 安全GIS中基于角色的访问控制方案研究
• 5.1 基于角色访问控制技术分析
• 5.2 RBAC在GIS中的应用优势
• 5.3 GIS中基于角色的访问控制方案
• 5.3.1 访问控制模型
• 5.3.2 授权策略和授权规则
• 5.3.3 授权粒度
• 5.3.4 角色权限库
• 5.3.5 访问决策
• 5.3.6 方案讨论
• 5.4 方案在系统中的应用
• 5.5 本章小节
• 第六章 安全GIS的实现
• 6.1 注册管理机构的实现
• 6.1.1 审核用户信息
• 6.1.2 上报用户信息
• 6.1.3 删除用户信息
• 6.2 证书服务中心的实现
• 6.2.1 证书生成
• 6.2.2 证书颁发
• 6.2.3 证书更新
• 6.2.4 证书注销
• 6.2.5 证书中心密钥维护
• 6.3 服务器代理的实现
• 6.4 身份认证
• 6.4.1 数字证书下载
• 6.4.2 身份认证流程
• 6.5 访问控制
• 6.6 安全通信
• 6.7 GIS应用子系统
• 6.7.1 MapXtreme Java实现GIS的研究
• 6.7.2 系统简介
• 6.7.3 数据采集
• 6.7.4 查询模块
• 6.7.5 控制模块
• 6.8 系统性能分析
• 6.9 本章小节
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果