分布式系统中的信息流控制模型的研究

论文摘要

分布式系统被广泛应用于金融、医疗等领域,这些领域对数据的保密性和完整性都有很高的要求,又有各不相同的隐私策略。分布式系统中的各个节点往往互不信任,而对权限进行集中统一的管理又会使得分布式系统失去其分布特性并降低灵活性和效率,因此分布式系统中的信息安全成为了重要的研究课题。分布式标签模型和信息流控制模型的提出,为信息安全问题的解决提供了新的方法和方向。本文针对分布式系统中的信息流问题进行研究,基于分布式信息流控制技术,提出一套适合分布式系统的信息流控制模型。基于分布式系统中常见的MapReduce架构,尝试实现该模型,以验证模型的可行性。首先,本文对隐私安全相关技术进行了研究和分析,指出了传统的隐私安全技术在分布式系统中应用的缺点,并以解决这些不足为目标进行分布式系统信息流控制模型的研究。其次,本文对分布式系统的架构进行了研究,并提出了分布式系统中常见的隐私泄露问题,简析已有安全策略在解决这类隐私泄露问题时存在的缺陷。再次,本文分析了已有的信息流控制模型,结合分布式系统的特点,提出了适用于分布式系统的信息流控制模型,该模型主要针对分布式系统,在引入信息流控制模型的基础上,增加了对网络通信、文件读写等环节的信息流控制,从而实现分布式系统中的信息流控制,增强分布式系统的隐私安全。最后,本文尝试基于已有开源分布式系统和信息流控制系统,实现本文提出的模型,文中给出了部分算法。这为本文模型的可行性提供了一定程度的佐证,也为将来信息流控制领域和分布式系统安全问题的研究提供了一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 分布式系统
• 1.1.1 分布式系统的定义
• 1.1.2 分布式系统的特点
• 1.2 信息流
• 1.2.1 信息流的定义
• 1.2.2 信息流控制
• 1.2.3 信息流的量化
• 1.3 隐私信息
• 1.3.1 隐私信息的定义
• 1.3.2 隐私信息的安全问题
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 本文的研究意义
• 1.6 本文的组织结构
• 1.7 本章小结
• 第二章 隐私安全相关技术
• 2.1 访问控制和加密
• 2.1.1 访问控制矩阵
• 2.1.2 访问控制模型
• 2.1.3 加密保护机制
• 2.2 匿名和假名
• 2.3 透明性和可知性
• 2.4 隐私策略的执行
• 2.5 信息流控制
• 2.6 分布式信息流控制
• 2.6.1 基于程序语言的分布式信息流控制
• 2.6.2 基于操作系统的信息流控制
• 2.6.3 集成基于程序语言和基于操作系统的信息流控制
• 2.6.4 无干扰特性
• 2.6.5 信息公开化和降级
• 2.7 本章小结
• 第三章 分布式系统中的信息流控制模型
• 3.1 分布式系统中的隐私安全问题
• 3.1.1 隐私泄露场景
• 3.2 信息流控制模型
• 3.2.1 DStar
• 3.2.2 Airavat
• 3.2.3 Fabric
• 3.3 分布式系统中的信息流控制模型
• 3.3.1 主体
• 3.3.2 保密性策略
• 3.3.3 完整性策略
• 3.3.4 标签
• 3.3.5 标签的语法
• 3.3.6 信息流的检查
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于 JIF 实现 MAPREDUCE 中的信息流控制
• 4.1 基础背景
• 4.1.1 Hadoop
• 4.1.2 MapReduce
• 4.1.3 MapReduce 中的隐私安全问题
• 4.1.4 分布式标签模型（Decentralized Label Model,DLM）
• 4.1.5 Jif
• 4.1.6 远程调用
• 4.2 系统的可信计算基础
• 4.3 架构
• 4.3.1 节点
• 4.3.2 主体
• 4.3.3 文件系统
• 4.3.4 网络通信
• 4.3.5 编译器
• 4.3.6 运行时信息流控制
• 4.4 样例程序
• 4.5 运行效率
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文