用于数据安全保护技术的访问控制技术

数据是信息的重要载体，其安全性问题在信息安全中起着非常重要的作用. 数据机密性，可用性，可控性和完整性是数据安全技术的主要研究内容. 数据机密性的理论基础是加密技术，可用性，可控性和完整性是数据安全性的重要保证. 如果没有后者提供技术保证，则无论加密算法多么强大，都难以确保数据安全. 主要有以下与数据安全性密切相关的技术访问控制技术，每种技术都相关但有所不同.

1）访问控制: 该技术主要用于控制用户是否可以进入系统以及可以进入系统的用户可以读写的数据集；

2）数据流控制: 这项技术与用户可访问的数据集的分配有关，用于防止数据从授权范围传播到未授权范围；

3）推理控制: 该技术用于保护统计，以防止查询者通过精心设计的查询序列来推断机密信息；

4）数据加密: 该技术用于保护机密信息，使其在传输或存储过程中不被未经授权的暴露；

5）数据保护: 该技术主要用于防止数据被意外或恶意破坏，以确保数据的可用性和完整性.

在上述技术中，访问控制技术占有重要地位，其中1），2）和3）均属于访问控制类别. 访问控制技术主要涉及安全模型，控制策略，控制策略的实现访问控制技术，授权和审计. 其中，安全模型是访问控制的理论基础，其他技术是实现安全模型的技术保证. 本文重点介绍访问控制技术，其他文章将逐步讨论数据保护技术的其他方面.

1. 访问控制

信息系统的安全目标是通过一组规则来控制和管理对象对对象的访问. 这些访问控制规则称为安全策略，该安全策略反映了信息系统的安全要求. 安全模型是制定安全策略的基础. 安全模型是一种正式方法，用于准确描述安全性的重要方面（机密性，完整性和可用性）及其与系统行为的关系. 建立安全模型的主要目的是提高对成功实现关键安全要求的理解程度，并找到机密性和完整性的安全策略. 安全模型是构建系统保护的重要基础，也是建立和评估安全操作系统的重要基础.

自1970年代以来，Denning，Bell，Lapadula等人就信息安全进行了大量的理论研究，尤其是自从美国国防部于1985年发布了可信的计算机评估标准“ TCSEC”以来，系统安全模型就得到了广泛应用. 在各种系统中广泛研究和实现多种安全模型. 这些模型可以分为两类: 一类是信息流模型；二类是信息流模型. 另一个是访问控制模型.

信息流模型主要集中在对象之间的信息传输过程的控制上，这是访问控制模型的一种变体. 它不检查对象对对象的访问模式，而是尝试控制从一个对象到另一对象的信息流，迫使其根据两个对象的安全属性来决定是否执行访问操作. 信息流模型与访问控制模型之间的差异很小，但是访问控制模型不能帮助系统发现隐藏的通道，而信息流模型可以通过分析信息流来找到系统中的隐藏通道方向并找到相应的对策. 信息流模型是基于事件或跟踪的模型，其重点是对系统用户可见的行为. 尽管信息流模型在信息安全的理论分析中具有优势，但到目前为止，信息流模型只能为具体实施提供较少的帮助和指导.

访问控制模型从访问控制的角度描述了安全系统，主要针对对象对系统中对象的访问和安全控制. 访问控制安全模型通常包括主题和对象，以及识别和验证这些实体的子系统以及控制实体之间访问的参考监视器. 通常，访问控制可以分为自主访问控制（DAC）和强制访问控制（MAC）. 自主访问控制机制允许对象所有者为对象制定保护策略. 通常，DAC使用授权列表（或访问控制列表ACL）来定义哪些主体可以对哪些对象执行哪些操作. 这样，可以非常灵活地调整策略. 由于其易用性和可伸缩性，自治访问控制机制经常在业务系统中使用.

当前的主流操作系统（例如UNIX，Linux和Windows）提供独立的访问控制功能. 自主访问控制的最大问题之一是主题的权限太大，并且信息可能会被无意泄漏，并且无法阻止木马攻击. 强制访问控制系统将不同的安全属性分配给主体和对象，并且这些安全属性像ACL一样不容易修改. 系统通过比较对象和对象的安全属性来确定对象是否可以访问对象. 强制访问控制可以防止木马和用户滥用权限，并且具有更高的安全性，但是其实施成本也更高. 通常用于对安全性要求较高的军事领域.

随着安全要求的不断发展和变化，自主访问控制和强制访问控制已不能完全满足需求. 研究人员基于基于规则的访问控制，基于角色的访问控制模型和基于任务的访问控制，提出了许多自主访问控制和强制访问控制的替代模型，例如基于网格的访问控制. 最著名的方法之一是基于角色的访问控制（RBAC）. 基本思想是: 有一组用户集和角色集. 在特定的环境中，为用户分配了合适的角色来访问系统资源. 在另一个环境中，可以将用户分配给另一个角色来访问其他网络资源，每个角色都有其相应的权限，该角色是安全控制策略的核心，可以分层，有部分顺序，自反，转移，反对称和其他关系. 与自主访问控制和强制访问控制相比，基于角色的访问控制具有显着优势: 首先，它实际上是一种与策略无关的访问控制技术. 其次，基于角色的访问控制具有自我管理功能.

此外，基于角色的访问控制还有助于实现整个组织或单位的网络信息系统的安全策略. 当前，在许多安全系统中已经实现了基于角色的访问控制. 例如，在YiSaiTong文档安全管理系统SmartSec（请参阅“文档安全加密系统的实现”一文）中，服务器端的用户管理使用基于角色的访问控制来提供用户管理，安全策略管理等.

随着网络的深入发展，基于主机-终端环境的静态安全模型和标准不再能够完全反映分布式，动态变化和快速发展的Internet安全问题. 为了应对日益严重的网络安全问题和日益突出的安全要求，“适应性网络安全模型”和“动态安全模型”应运而生. 在1990年代，基于闭环控制的动态网络安全理论模型开始形成并迅速发展. 1995年12月，美国国防部提出了一种动态的信息安全模型，即保护-检测-响应. ）多链路安全系统，以后称为PDR模型. 随着PDR模型的应用和研究的深入，PDR模型已经包含了策略和还原两个部分，并逐步形成了以安全为中心的策略，将保护，检测，响应和恢复集成在一起. PDR模型是基于闭环控制和主动防御的动态安全模型. 在总体安全策略的控制和指导下，在全面使用防护工具（例如防火墙，系统身份验证和加密等）的同时，使用检测工具（例如漏洞评估，入侵检测等系统）来了解和评估安全性系统状态，并将系统调整为“最安全”和“最低风险”状态. 保护，检测，响应和恢复形成了完整而动态的安全周期，并在安全策略的指导下确保信息的安全.

2. 访问控制策略

访问控制策略，也称为安全策略，是用于控制和管理对象对对象的访问的一系列规则，它反映了信息系统的安全要求. 安全策略的制定和实施围绕主题，对象和安全控制规则集之间的关系. 在制定和实施安全策略时，必须遵循以下原则:

1）最小特权原则: 最小特权原则意味着，当主体执行操作时，它会根据最大限度地减少主体所需权利的原则将权力分配给主体. 最小特权原则的优点在于，它最大程度地限制了主体执行授权行为，并且可以避免因意外事件，错误和未经授权使用主体而造成的危险.

2）最小泄漏原理: 最小泄漏原理是指使受试者在执行任务时需要知道的信息最小化的原理.

3）多级安全策略: 多级安全策略是指根据最高机密，机密，机密，受限制和无安全五级的安全级别划分主题和对象之间的数据流和权限控制水平. 多级安全策略的优点是可以避免敏感信息的传播. 具有安全级别的信息资源只能由具有较高安全级别的主题访问.

访问控制安全策略具有以下两种实现方法: 基于身份的安全策略和基于规则的安全策略. 当前使用的两种安全策略基于授权. 在形式上，基于身份的安全策略等效于DAC安全策略，基于规则的安全策略等效于MAC安全策略.

2.1. 基于身份的安全策略

IDBACP（基于身份的访问控制策略）的目的是过滤主体对数据或资源的访问. 只有那些可以通过身份验证的主题才能正常使用对象资源. 基于身份的策略包括基于个人的策略和基于组的策略. 通常使用功能表或访问控制列表来实施基于身份的安全策略.

2.1.1基于个人的策略

基于个人的访问控制策略（INBACP: 基于个人的访问控制策略）是指以用户为中心的策略，该策略由一组列表组成，这些列表定义了哪些用户可以将特定对象作为目标. <

2.1.2基于组的策略:

基于组的访问控制策略（GBACP: 基于组的访问控制策略）是基于个人的策略的扩展，这意味着允许某些用户（形成安全组）使用相同的访问控制规则进行访问相同的对象.

2.2. 基于规则的安全策略

基于规则的安全策略中的身份验证通常取决于敏感性. 在安全系统中，数据或资源用安全令牌（Token）标记. 代表用户执行活动的过程可以获得与其发起者相对应的安全标记. 在基于规则的安全策略的实现中，系统通过将用户的安全级别与对象资源的安全级别进行比较来确定是否允许用户访问.

3. 访问控制的实现

由于安全策略由一系列规则组成，因此如何表达和使用这些规则是实现访问控制的关键. 表达和使用规则的方法有很多，因此有许多实现访问控制的方法. 每种方式都有其优点和缺点. 具体实现中，可以根据实际情况进行选择和处理. 常用的访问控制具有以下形式.

3.1. 访问控制列表

访问控制列表（ACL: Access Control List）是一个以文件为中心的访问权限列表，通常称为ACL. 其主要优点是实现简单，对系统性能影响很小.

这是大多数操作系统（例如Windows，Linux等）当前采用的访问控制方法. 同时，它也是信息安全管理系统中经常使用的访问控制方法. 例如，在SmartSec文档安全管理系统中，客户端提供的“文件访问控制”模块是通过ACL实现的.

3.2. 访问控制矩阵

访问控制矩阵（ACM: Access Control Matrix）是一种以矩阵形式表示访问控制规则和授权用户权限的方法. 也就是说，对于每个主题，它具有对哪些对象的访问权限；对于对象，哪些对象可以访问它；描述该关联关系形成控制矩阵. 访问控制矩阵的实现非常容易理解，但是很难找到和实现，尤其是当用户和文件系统要管理的文件很多时，控制矩阵会几何增长并消耗大量资源. 很多系统资源. 导致系统性能下降.

3.3. 访问控制功能列表

功能是访问控制中的重要概念. 它是指发起方拥有访问请求的有效标签. 它授权标签指示持有人可以用来访问特定对象的访问方法. 与以文件为中心的ACL不同，访问控制功能列表（ACCL: Access Control Capabilities List）是一个以用户为中心的访问权限表.

3.4. 访问控制安全标签列表

安全标签是一组安全属性信息，受限制并附加到主题或对象. 安全标签的含义比功能更广泛和更严格，因为它实际上建立了一组严格的安全级别. 访问控制安全标签列表（ACSLL: 访问控制安全标签列表）是一组安全属性，用于限制用户对对象目标的访问.

4. 访问控制和授权

授权是资源的所有者或控制者允许其他人访问这些资源，这是访问控制的先决条件. 对于简单的个人和不太复杂的团体，我们可以考虑根据个人和团体进行授权. 即使这种实现也可能难以管理. 当我们面对的对象是一个大型的跨地区甚至跨国集团时，如何使用正确的授权来确保合法用户使用公司宣布的资源，而非法用户则无法获得访问控制权限，这是一个复杂的问题. 授权是指对象授予对象一定的权力，对象可以通过该权限对对象执行某些操作，例如登录，查看文件，修改数据，管理帐户等.

授权行为是指对象执行的，要由对象授权的活动. 因此，访问控制和授权是分不开的. 授权代表一种信任关系. 通常，需要建立描述这种关系的模型，以保证授权的准确性. 特别是在大型系统的授权中，没有信任关系模型作为确保合理授权的指导. 行为几乎难以想象. 例如，在SmartSec文档安全管理系统中，服务器端用户管理，文档流通等模块的开发基于信任模型，可以确保文档在复杂系统中正确无误. 分发和使用.

5. 访问控制和审核

审计是访问控制的必要补充，也是访问控制的重要内容. 审核记录并监视用户使用哪些信息资源，何时使用它们以及如何使用它们（执行哪些操作）. 审计和监视是实现系统安全性的最后一道防线，并且处于系统的最高级别. 审计和监视可以重现原始过程和问题，这对于责任跟踪和数据恢复非常必要.

审计跟踪是系统活动的管道记录. 该记录从事件的开始到结束依次检查，检查和验证每个事件的环境和活动. 审核跟踪记录系统活动和用户活动. 系统活动包括操作系统和应用程序进程的活动；用户活动包括操作系统和应用程序中的用户活动. 通过使用适当的工具和过程，审核跟踪可以发现违反安全策略的活动，影响运营效率的问题以及过程中的错误.

审计跟踪不仅可以帮助系统管理员确保保护系统及其资源免受非法授权用户的侵害，而且还可以提供数据恢复方面的帮助. 例如，在SmartSec文档安全管理系统SmartSec中，客户端的“文件访问审核日志”模块可以跟踪用户的各种日常活动，特别是可以跟踪和记录与用户工作有关的各种活动，例如何时编辑什么文档等.

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