安全管理和安全策略研究与设计

论文摘要

目前,网络和分布式系统管理研究的一个重要方面是基于策略的管理,它在安全领域的使用尤为引人注目。安全管理包括访问控制策略的规格说明和部署。本文提出一种描述和分析安全控制机制的框架,分析了安全模型和安全策略的起源、发展,并建立了基于角色和策略框架的安全管理。为安全控制规则建立了形式化模型,包括定义、分析、讨论和证明责任分离控制、授权代理和授权撤销、评审和管理控制等。本文还设计了基于信息系统安全和管理的策略框架,该框架实现了一种安全策略语言,用来描述、定义和管理安全策略。本文的工作主要在于:第一,本文分析了安全策略的动态性特点,提出安全策略和安全机制分离的思想,并且设计BSK安全内核作为安全机制的核心。BSK采用了对象封装和安全域模型,使得安全策略的动态变化不会影响到安全内核,即实现安全机制的代码中没有硬编码安全策略的实现。首次使用形式化工具Alloy描述和验证安全域模型,保障了安全域设计的可靠性和安全性。第二,对于动态性强的安全策略采用SPL策略语言描述。本文以操作语义为分析工具,证明了SPL策略语言表达式的确定性和可终止性,从而间接证明了SPL语言的安全性是有保障的。第三,为信息系统的安全管理设计了安全管理框架,包括管理控制模型和责任分离模型,并采用Alloy语言给出形式化规格说明。由于BSK内核采用了监控器模型,因此其消息过滤规则的设计是重点。本文设计了BSK内核消息系统的构造方法,并形式化地构造了过滤规则和访问控制规则。第四,为SPL策略语言设计了编译器,使用ANTLR作为SPL策略语言的编译器构造工具,实现了Java编译代码的生成。使用静态对象设计方法对安全域的实现进行静态设计,并首次提出自容安全域和关系环的概念,用于复杂安全域的分析设计中。从工程实现的角度出发,建立信息系统的安全保障系统之功能框架和安全的层次化模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目标和研究方法
• 1.3 论文的主要贡献
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 安全模型和安全策略概述
• 2.1 安全操作系统
• 2.2 安全模型
• 2.2.1 自主访问控制模型
• 2.2.2 强制访问控制模型
• 2.2.3 基于角色的访问控制模型
• 2.2.4 基于任务的访问控制模型
• 2.2.5 基于对象的访问控制模型
• 2.3 安全策略
• 2.3.1 安全策略框架
• 2.3.2 安全策略语言
• 2.3.3 安全策略管理体系
• 2.4 小结
• 第3章 BSK 安全内核和安全域模型
• 3.1 安全内核
• 3.1.1 安全内核作用
• 3.1.2 BSK 安全内核
• 3.2 安全域和安全管理
• 3.2.1 安全域的概念
• 3.2.2 基于策略的安全管理
• 3.3 安全域形式化描述
• 3.3.1 Alloy 形式化语言
• 3.3.2 Alloy 约束分析器
• 3.3.3 安全域规格说明和形式化证明
• 3.4 小结
• 第4章 强类型安全策略语言
• 4.1 安全策略语言的发展
• 4.1.1 Ponder 语言和策略框架
• 4.1.2 其它策略管理框架
• 4.2 强类型策略语言
• 4.2.1 SPL 语法集
• 4.2.2 操作语义
• 4.3 小结
• 第5章 安全管理框架和安全内核设计
• 5.1 安全管理框架设计
• 5.1.1 管理控制模型形式化描述
• 5.1.2 责任分离模型形式化描述
• 5.2 安全内核设计和验证
• 5.2.1 BSK 内核消息系统
• 5.2.2 过滤规则构造
• 5.2.3 访问控制规则构造
• 5.2.4 消息过滤机制的实现
• 5.3 小结
• 第6章 安全保障系统设计和实现
• 6.1 SPL 编译器构造
• 6.1.1 SPL 语法简要说明
• 6.1.3 SPL 扫描器构造
• 6.1.4 SPL 语法分析器构造
• 6.2 安全域静态对象设计
• 6.2.1 安全域管理器
• 6.2.2 自容安全域和层次结构
• 6.2.3 关系环
• 6.3 信息系统安全保障系统功能框架
• 6.3.1 信息安全基础设施
• 6.3.2 保障系统功能框架
• 结论
• 1 论文工作总结
• 2 下一步研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 攻读学位期间获奖和科研项目