基于角色的權(quán)限管理系統(tǒng)設(shè)計的問題和策略論文
中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）33-7918-04
不同于自主或強(qiáng)制訪問控制模型，基于角色的訪問控制（簡稱RBAC，下同） 以角色作為中介，系統(tǒng)首先給角色授權(quán)，然后將角色分配給用戶，角色架起了訪問控制中訪問主體與客體之間的一座橋梁。之所以不直接將權(quán)限授予用戶，是因為角色比用戶更具穩(wěn)定性。當(dāng)因為系統(tǒng)需求對用戶進(jìn)行變更時，只需修改角色與該用戶的關(guān)聯(lián)，而不必對角色與訪問控制客體之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行修改，使系統(tǒng)設(shè)計的靈活性有所增強(qiáng)。
1 層次RBAC模型
在基于角色的訪問控制模型（RBAC）中，通常采用分層技術(shù)對角色的職權(quán)和責(zé)任能力進(jìn)行描述。通過添加對角色分層的支持，能夠提高RBAC的管理效率、明晰角色間的邏輯關(guān)系。層次RBAC模型在RBAC角色集定義的基礎(chǔ)上，提出了角色層次的概念，并添加了相應(yīng)的訪問控制規(guī)范。層次RBAC模型如圖1所示。
層次RBAC中包含兩類角色分層，常規(guī)角色層次和有限角色層次。常規(guī)角色層次在角色分層中支持任意偏序關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)不同角色間的許可集和用戶集從屬關(guān)系的多重繼承；有限角色層次強(qiáng)加限制了角色分層系行為，使系統(tǒng)中分層技術(shù)被限制在簡單的邏輯結(jié)構(gòu)中，有利于增強(qiáng)系統(tǒng)授權(quán)的安全性。
2 角色控制的權(quán)責(zé)分割
權(quán)責(zé)分割是系統(tǒng)設(shè)計中常用的一條安全法則，主要用于加強(qiáng)有利害關(guān)系策略的沖突性。該沖突性允許一個用戶可以同時獲得兩個（或以上）的沖突角色，通過角色分層和個性化角色集為高層次的組織安全策略提供約束機(jī)制。為了便于權(quán)限管理系統(tǒng)的設(shè)計，參照RBAC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容，我們將權(quán)責(zé)分割分為兩大類：靜態(tài)權(quán)責(zé)分割和動態(tài)權(quán)責(zé)分割。
2.1靜態(tài)權(quán)責(zé)分割
靜態(tài)權(quán)責(zé)分割（SSD）屬于靜態(tài)約束，在角色集定義時就實(shí)施訪問控制約束。SSD定義了一個包含兩個（或以上）角色的集合，為角色集指定限制條件，限制用戶指派關(guān)系。SSD還通過基數(shù)對策略違例做出了規(guī)定：如果系統(tǒng)的局部組織中有一個由5個角色組成的角色集，則在授權(quán)過程中僅能有不超過4個的用戶角色數(shù)目。
2.2 動態(tài)權(quán)責(zé)分割
動態(tài)權(quán)責(zé)分割（DSD）屬于動態(tài)約束，在激活角色時才實(shí)施訪問控制約束。DSD限制了對用戶有效的許可，為每個用戶的最小權(quán)限提供了不同的擴(kuò)展支持。我們定義DSD（×N）是動態(tài)權(quán)責(zé)分割中（rs，n）對的集合，其中rs代表角色集，n代表基數(shù)。我們認(rèn)為在任意一個（rs，n）DSD的情況下，不存在用戶會話能從rs中同時獲得大于等于n的角色個數(shù)。該結(jié)論證明如下：
設(shè)t是rs的一個子集，據(jù)上述定義可得到：
SSD能夠在用戶指派角色時，解決潛在的利害沖突；DSD則是在角色激活時，解決產(chǎn)生的策略沖突。
3 基于角色的`訪問控制應(yīng)用
在權(quán)限管理系統(tǒng)中，SSD用于用例設(shè)計，主要是對訪問控制核心角色的定義；DSD用于訪問控制，主要是對權(quán)限管理核心類的描述。
3.1系統(tǒng)用例設(shè)計
在采用RBAC模型的權(quán)限管理系統(tǒng)中，角色功能圖的用例框圖如圖2所示。
該用例框圖中的角色控制執(zhí)行者主要有3個：安全管理員、用戶和角色領(lǐng)域工程師。角色領(lǐng)域工程師是權(quán)限管理系統(tǒng)的核心角色，主要用于描述權(quán)限集，實(shí)施角色分層和附加約束操作。安全管理員管理負(fù)責(zé)管理基于角色的權(quán)限系統(tǒng)，為用戶授權(quán)。用戶被定義為一個真實(shí)的人或者一個外部的系統(tǒng)，他可以通過角色策略，要求系統(tǒng)執(zhí)行針對某個對象的某種操作。
3.2 訪問控制模塊
訪問控制模塊是整個權(quán)限管理系統(tǒng)的核心部分，它的主要功能是用來驗證用戶或其角色是否具有訪問權(quán)限。對外部系統(tǒng)而言，訪問控制模塊采用黑盒設(shè)計，通過返回值確定允許或拒絕用戶的操作申請。此模塊的流程圖如圖3所示，從建立權(quán)限與資源的對應(yīng)關(guān)系入手，逐步實(shí)現(xiàn)角色實(shí)體與權(quán)限實(shí)體之間調(diào)用權(quán)限操作，從而建立權(quán)限實(shí)體與層次結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。
訪問控制模塊設(shè)計中的主要成員類有User、Session、Role、Permission、Constrain、Object，其中Role是核心類用作主要類的連接。
User是一個接口，它包括RBAC 控制模塊中不同功能的實(shí)現(xiàn)類，每一個User對應(yīng)一個Session。在用戶Logon成功后Session由系統(tǒng)提供，當(dāng)會話時鐘超時系統(tǒng)會要求用戶重新進(jìn)行身份驗證。每一個Logon用戶可以在自己的Session中激活符合條件的角色，在激活角色之前系統(tǒng)先要調(diào)用Constrain檢查，確認(rèn)用戶角色之間是否存在沖突。Role類的設(shè)計也和Session一樣使用了多例設(shè)計模式，其目的同樣是為了控制被激活角色的數(shù)量。
3.3角色管理實(shí)現(xiàn)
權(quán)限管理系統(tǒng)中的角色管理包括：增加角色、角色管理范圍設(shè)定、角色變更、角色刪除等四部分功能， 角色管理功能可通過點(diǎn)擊左邊角色管理欄菜單或右鍵菜單來實(shí)現(xiàn)，權(quán)限管理系統(tǒng)中角色管理的部分源碼如下。
4 結(jié)論
在權(quán)限管理系統(tǒng)中，角色控制比用戶控制具有更好的靈活性，能夠有效實(shí)現(xiàn)權(quán)責(zé)分割。基于角色的權(quán)限管理系統(tǒng)已經(jīng)能夠很好滿足單域環(huán)境中的系統(tǒng)授權(quán)，針對跨域訪問的授權(quán)機(jī)制和對權(quán)責(zé)分割理論的優(yōu)化，是今后進(jìn)一步工作的重點(diǎn)。
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