Web服务访问控制机制研究

论文摘要

Web服务是实现面向服务体系结构(SOA)的重要手段,是实现综合信息系统集成的技术基础。访问控制问题是Web服务安全问题的核心问题之一。Web服务访问控制需要处理跨域情况下的访问控制,传统的访问控制机制不能够很好满足这一需求。本文研究Web服务访问控制机制。在分析Web服务访问控制挑战性问题的基础上,研究了Web服务访问控制模型,在传统的基于属性访问控制模型基础上,增加了结构化属性表示能力,同时将策略规则由属性到授权关联关系描述改进为属性间关联关系,提升了策略的描述能力;将结构化知识表示方法和一阶逻辑的Horn子句逻辑结合,设计了一种结构化属性逻辑语言SALL,该语言具有结构化属性表示能力,同时能够描述属性间关联关系,因此,可以作为Web服务访问控制的基础策略语言;针对Web服务访问控制推理需要,设计并实现了SALL语言推理系统,为Web服务访问控制授权判决提供了基础理论支持;设计了基于SALL语言的通用推理引擎,简化了访问控制系统的设计与实现;设计并实现了Web服务防火墙,提供了Web服务访问控制实施平台。Web服务访问控制挑战性问题包括跨域访问控制、动态授权和标准化问题。基于属性访问控制模型依据一些属性信息进行授权判决,这是一种很灵活的非中心授权思想,使得它比其它模型更适合去解决Web服务访问控制的挑战性问题。本文对传统基于属性访问控制模型进行了改进,增加了结构化属性描述能力,同时将策略规则由属性到授权关联关系改进为属性到属性关联关系,提高了策略的描述能力。设计了具有严格形式化语法和语义的SALL语言,作为基于属性的Web服务访问控制策略的基础语言,它能够描述结构化属性,并能够表示属性间的关联关系。结构化属性是SALL语言的基本逻辑单元,它包括4个基本元素<name,owner,ca,items>,其中name表示属性名,owner表示属性拥有者,ca表示属性颁发者,items本身也是一个结构,表示属性值。结构化属性和基本一阶逻辑符号就组成SALL语言的语法系统。SALL语言的语义采用集合和集合上的函数来解释结构化属性,即每一个属性或其子项,都解释成一个0元函数,属性或子项的值都解释成集合,不再区分类和实例,这样,结构化属性可以描述各种类型的属性,可以满足更多应用场合下的属性描述需要。同时,在结构化属性有效性定义的基础上,结合逻辑符号的基本含义,给出了属性逻辑公式的有效性和逻辑蕴涵的定义。针对Web服务访问控制授权判决推理需要,设计并实现了SALL语言推理系统。该SALL语言推理系统只针一类特殊的属性逻辑公式(称为属性公式),只针对原子属性公式进行蕴涵推理。该推理系统只包含一条推理规则,称为属性归类消解规则,其基本思想就是将待求解的原子属性公式(称为求解属性)和策略规则通过属性归类建立联系,然后在这个基础上,实现推理演算。本文设计并实现了推理系统的引擎算法,并证明了推理系统的有效性和终止性。本文设计基于属性Web服务访问控制策略的基础语言—SALL语言,有效提升了访问控制策略描述的灵活性和能力。SALL语言的属性策略可以用来描述基于身份访问控制模型、基于角色访问控制模型、基于信任管理访问控制模型等的访问控制策略。这样,SALL语言推理系统可以作为很多访问控制模型授权判决推理的通用引擎,从而可以简化访问控制系统的设计与实现。基于SALL语言的访问控制框架主要包括策略执行点PEP、属性生成模块、策略描述模块和授权判决模块。其中,访问控制策略执行点的选择是系统实现的一个难点。本文分析了Windows系统环境下的Web服务工作原理,设计并实现了Web服务防火墙。Web服务防火墙是Web服务访问控制实施平台,同时它还弥补了传统防火墙系统的不足,能够检测并拦截SOAP消息中的攻击数据。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 Web 服务及应用
• 1.1.1 SOA 和Web 服务
• 1.1.2 Web 服务体系结构
• 1.1.3 Web 服务基本技术
• 1.1.4 Web 服务典型应用
• 1.2 Web 服务中的安全问题
• 1.2.1 Web 服务的安全威胁
• 1.2.2 Web 服务的安全挑战
• 1.2.3 现有的安全措施和标准
• 1.3 Web 服务中的访问控制
• 1.3.1 Web 服务访问控制的挑战性问题
• 1.3.2 现有的访问控制模型
• 1.3.3 访问控制推理机制问题
• 1.4 结构化知识表示
• 1.4.1 框架理论和F-Logic
• 1.4.2 面向对象的一阶逻辑
• 1.4.3 语义网络
• 1.4.4 其它的表示方法
• 1.5 结构化属性逻辑语言-SALL
• 1.5.1 结构化属性
• 1.5.2 结构化属性逻辑语言
• 1.5.3 SALL 语言推理系统
• 1.5.4 SALL 语言的特点
• 1.6 本文的主要研究内容与创新
• 1.6.1 主要研究内容与思路
• 1.6.2 本文创新点
• 1.7 论文的组织结构
• 第二章 Web 服务访问控制模型研究
• 2.1 经典模型的改进
• 2.1.1 基于身份的模型
• 2.1.2 基于角色的模型
• 2.1.3 基于格的模型
• 2.2 基于信任管理的模型
• 2.2.1 模型思想
• 2.2.2 基于信任管理的语言
• 2.2.3 基于信任管理的模型分析
• 2.3 基于属性的访问控制模型
• 2.3.1 ABAC 模型思想
• 2.3.2 自动信任协商
• 2.3.3 ABAC 模型分析
• 2.4 模型综合能力分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 访问控制推理机制研究
• 3.1 逻辑和访问控制关系
• 3.2 基于一阶逻辑的推理机制研究
• 3.2.1 基于身份模型的推理机制
• 3.2.2 基于角色模型的推理机制
• 3.2.3 基于信任管理模型的推理机制
• 3.2.4 基于属性模型的推理机制
• 3.3 基于其他理论的推理机制
• 3.3.1 基于模态逻辑的推理机制
• 3.3.2 基于缺省逻辑的推理机制
• 3.3.3 基于时序逻辑的推理机制
• 3.3.4 基于策略代数的推理机制
• 3.4 待进一步研究的问题
• 3.4.1 结构化知识表示能力
• 3.4.2 访问控制系统安全性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 结构化属性逻辑语言 SALL
• 4.1 SALL 语言语法
• 4.1.1 属性定义
• 4.1.2 属性公式
• 4.2 SALL 语言语义
• 4.2.1 语义结构
• 4.2.2 语义树
• 4.2.3 属性成员关系
• 4.2.4 属性的有效性
• 4.2.5 属性公式解释
• 4.2.6 属性蕴涵
• 4.3 SALL 语言推理系统
• 4.3.1 SALL 属性逻辑程序
• 4.3.2 SALL 推理系统体系结构
• 4.3.3 属性归类
• 4.3.4 SALL 推理规则
• 4.3.5 SALL 推理算法
• 4.4 SALL 推理系统有效性证明
• 4.4.1 属性归类算法分析
• 4.4.2 推理引擎算法分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于SALL 语言的访问控制框架
• 5.1 访问控制框架结构
• 5.2 访问控制判决基本过程
• 5.3 各功能模块基本实现过程
• 5.3.1 访问控制策略执行点
• 5.3.2 访问控制策略
• 5.3.3 属性生成模块
• 5.3.4 逻辑推理模块
• 5.4 本章小结
• 第六章 SALL 语言策略描述能力分析
• 6.1 矩阵访问控制策略描述
• 6.1.1 模型思想和策略示例
• 6.1.2 SALL 语言策略描述
• 6.1.3 基于SALL 语言授权判决
• 6.2 RBAC 模型策略描述
• 6.2.1 模型思想和策略示例
• 6.2.2 SALL 语言策略描述
• 6.2.3 基于SALL 语言授权判决
• 6.3 信任管理语言策略描述
• 6.3.1 KeyNote 语言策略描述
• 6.3.2 SPKI 语言策略描述
• 6.4 基于SALL 语言的推理模型
• 6.5 本章小结
• 第七章 基于SALL 语言的内部文档访问控制
• 7.1 内部文档管理系统
• 7.1.1 系统需求分析
• 7.1.2 系统体系结构
• 7.1.3 系统实现基本过程
• 7.2 Web 服务防火墙
• 7.2.1 系统功能
• 7.2.2 系统结构和原理
• 7.2.3 系统实现
• 7.3 基于属性的访问控制
• 7.3.1 访问控制需求
• 7.3.2 基本集合和属性
• 7.3.3 访问控制策略
• 7.3.4 基于SALL 语言的授权判决
• 7.4 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 附录A HttpModule 模块开发基本过程
• 附录B SALL 逻辑程序
• 作者简介 攻读博士学位期间完成的主要工作
• 致谢