基于句法分析的安全信息流

论文摘要

人类已经进入信息社会，计算机网络技术为信息的获取、传输、处理、利用提供了越来越便捷的手段。由于网络“黑客”与“入侵者”的活动日益频繁，使得计算机网络中的信息变得越来越不安全了。信息技术发展到今天，迫切要求发展信息安全技术。 为了确保端到端的安全，必须控制信息流。安全信息流是信息安全的重要分支之一。安全信息流的句法分析有两类：一类是基于类型系统的方法；另一类是基于数据流分析的方法。 针对安全信息流目前研究的重点，本文在安全信息流领域作了一定的研究工作。其主要研究工作及创新点如下： Ⅰ．类型系统方法 1．在Volpano等人工作的基础上，把其可靠性类型系统的核心语言扩展到具有非确定语句的编程语言。在非确定语言的环境下， Volpano的可靠性类型系统不满足不干扰。我们证明在非确定语言的环境下，类型系统满足的是几率不干扰。 2．在Volpano等人关于安全信息流的开创性工作之后，开发了许多安全信息流类型系统。然而，迄今为止尚未有类型系统关注多维数组运算的安全信息流。我们把数组作为第一级值，通过别名数组，多维数组可作为数组的数组。为了区分数组和它的别名，我们引入了一个全新的二元存储器模型，类型系统的可靠性通过不干扰得已证明。 3．基于语言的信息流安全策略通常形式化为不干扰，仅允许信息从低安全级流向高安全级。不干扰太严格，不能实用。实用程序中存在降级，降级指定信息从高安全级流向低安全级，同样称为消去保密性标志。如果一个实用软件被消去保密性标志，就有理由接受某些信息释放。我们提出的降级策略在某些条件满足时，通过一些运算消去指定数据的保密性标志。带有策略e（?）p标志的数据必须在安全级e下处理，如果条件c为真，可以把运算符op运用于该数据。运算的结果是带有安全对策p的标志。所有的安全降级策略都是强制的，因此，我们提出的安全策略框架在实用软件中支持降级。在满足某些前提条件时，每一步的降级都用一些运算符表示。类型系统的可靠性用松弛无干扰得以保证。 Ⅱ．数据流分析的方法 假定信息仅有低密级（L）和高密级（H）两个安全级，且L<H。程序中的每个变量x都绑定一个初始安全级，表示为（?）。在数据流分析中，我们引入两个表示符x↑和x↓，其中x↑表示存在从任意H变量到L变量x的信息流时，L变量x的密级升级；x↓表示存在从L变量到H变量x的信息流时，H变量x的密级降级。我们的研究表明：如果在给定的程序终止处，不存在密级已升级的变量，那么就能保证该程序是安全的。 Kyung-Goo Doh和Seung Cheol Shin同样使用数据流分析处理安全信息

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract（英文摘要）
• 第一章 绪论
• 1.1 信息安全问题
• 1.1.1 信息安全需求
• 1.1.2 信息安全策略
• 1.1.3 信息安全需要解决的问题
• 1.2 基于句法分析的安全信息流研究状况和进展
• 1.3 本文研究的主要内容和研究思路
• 1.4 论文的组织与安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 基于格的信息流控制原理
• 2.1 信息流的格模型
• 2.1.1 格与信息流动策略
• 2.1.2 系统的信息安全状态
• 2.1.3 状态转换与信息流
• 2.1.4 格的性质的应用
• 2.2 基于格的多级安全模型
• 2.2.1 军用安全模型
• 2.2.2 Bell-LaPadula安全模型
• 2.2.3 Biba安全模型
• 2.3 信息流控制机制
• 2.3.1 安全性与精确性
• 2.3.2 流的信道
• 2.4 基于执行的机制
• 2.4.1 流安全的访问控制
• 2.4.2 基于执行机制的模型
• 2.4.3 动态安全检查
• 2.5 基于编译的机制
• 2.5.1 关于流的说明
• 2.5.2 各种语句的安全性要求
• 2.5.3 流语义安全性证明
• 2.6 实际系统的流控制
• 2.6.1 有关流的安全性证明
• 2.6.2 与流控制有关的问题
• 2.7 安全模型的应用
• 2.7.1 安全模型的特点与用途
• 2.7.2 模型的类型
• 2.7.3 模型的应用
• 2.8 本章小结
• 第三章 安全信息流的类型系统方法
• 3.1 类型系统方法
• 3.1.1 安全信息流类型
• 3.1.2 安全信息流的类型规则
• 3.1.3 局部变量声明
• 3.1.4 类型可靠性
• 3.1.5 类型推演
• 3.2 Volpano的可靠性类型系统
• 3.2.1 类型系统的形式化处理
• 3.2.2 形式语义
• 3.2.3 类型系统的可靠性
• 3.3 类型系统的方法的特点
• 3.4 类型系统的方法的不足
• 3.5 本章小结
• 第四章 非确定语言中的安全信息流
• 4.1 句法和语义
• 4.2 类型系统
• 4.3 几率状态
• 4.4 几率不干扰
• 4.5 本章小结
• 第五章 多维数组运算的安全信息流
• 5.1 句法和语义
• 5.2 类型系统
• 5.3 不干扰作为类型可靠性
• 5.4 本章小结
• 第六章 实用软件的安全降级策略
• 6.1 动机实例
• 6.2 降级策略
• 6.2.1 策略
• 6.2.2 讨论动机实例
• 6.3 局部降级语言
• 6.3.1 语言
• 6.3.2 类型系统
• 6.4 本章小结
• 第七章 数据流分析方法的安全信息流
• 7.1 非形式化描述问题
• 7.2 While语言
• 7.3 安全信息流分析
• 7.3.1 流图表
• 7.3.2 分析
• 7.4 分析的可靠性
• 7.5 本章小结
• 第八章 总结
• 8.1 本文所作的主要工作
• 8.2 进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 原创性声明
• 关于学位论文使用授权的声明