基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型在高校圖書(shū)館的應用

摘要：訪(fǎng)問(wèn)控制是為了提高效益，增強競爭力，保障信息管理系統的安全而產(chǎn)生的一種信息安全技術(shù)。基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型(TBAC)是從應用的角度來(lái)解決安全問(wèn)題，是基于主動(dòng)式安全模型，以面向任務(wù)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)建立安全模型和實(shí)現安全機制，在任務(wù)處理的過(guò)程中提供動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的安全管理。將這種技術(shù)利用于高校數字圖書(shū)館可以有效的提高系統的效率，實(shí)現靈活的授權機制。
關(guān)鍵詞：訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)；TBAC；工作流；動(dòng)態(tài)權限管理

伴隨著(zhù)數據庫、網(wǎng)絡(luò )和分布式計算的發(fā)展，組織任務(wù)進(jìn)一步自動(dòng)化，與服務(wù)相關(guān)的信息進(jìn)一步計算機化，這促使人們將安全問(wèn)題方面的注意力從獨立的計算機系統中靜態(tài)的主體和客體保護，轉移到隨著(zhù)任務(wù)的執行而進(jìn)行動(dòng)態(tài)授權的保護上。

l TBAC的出現
傳統的訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)模型主要有三種，即自主訪(fǎng)問(wèn)控制模型(DAC)，強制訪(fǎng)問(wèn)控制模型(MAC)和基于角色的訪(fǎng)問(wèn)控制模型(RBAC)。而傳統的訪(fǎng)問(wèn)控制模型都是從系統的角度出發(fā)去保護資源(控制環(huán)境是靜態(tài)的)，在進(jìn)行權限的控制時(shí)沒(méi)有考慮執行的上下文環(huán)境。此外，傳統的訪(fǎng)問(wèn)控制模型不能記錄主體對客體權限的使用，權限沒(méi)有時(shí)間限制，只要主體擁有對客體的訪(fǎng)問(wèn)權限，主體就可以無(wú)數次地執行該權限。
考慮到上述原因，引入工作流的概念加以闡述。工作流是為完成某一目標而由多個(gè)相關(guān)的任務(wù)(活動(dòng))構成的業(yè)務(wù)流程。工作流所關(guān)注的問(wèn)題是處理過(guò)程的自動(dòng)化，對人和其他資源進(jìn)行協(xié)調管理，從而完成某項工作。當數據在工作流中流動(dòng)時(shí)，執行操作的用戶(hù)在改變，用戶(hù)的權限也在改變，這與數據處理的上下文環(huán)境相關(guān)。傳統的DAC(自主訪(fǎng)問(wèn)控制模型)和MAC(強制訪(fǎng)問(wèn)控制模型)訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)，則無(wú)法予以實(shí)現，而RBAC(基于角色的控制模型)如今在數字圖書(shū)館中應用很多，效果也很不錯，但該模型需要頻繁地更換角色，且不適合工作流程的運轉。這就迫使我們必須考慮新的模型機制，也就是在基于角色的基礎上發(fā)展基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型。

2 TBAC的基本概念
不同于傳統的訪(fǎng)問(wèn)控制模型，TBAC(基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型，Task―Based Access Control)傾向于基于應用層的控制，而且是基于主動(dòng)式安全模型，以面向任務(wù)的觀(guān)點(diǎn)，從任務(wù)(活動(dòng))的角度來(lái)建立安全模型和實(shí)現安全機制，在任務(wù)處理的過(guò)程中提供動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的安全管理。
在TBAC中，對象的訪(fǎng)問(wèn)權限控制并不是靜止不變的，而是隨著(zhù)執行任務(wù)的上下文環(huán)境發(fā)生變化。這種控制模型，更多的從活動(dòng)或任務(wù)的角度看待安全和實(shí)施的控制問(wèn)題，它抽象出了一種控制機制，用于任務(wù)運行期間的管理。其同時(shí)也抽象出任務(wù)之間的一些訪(fǎng)問(wèn)/授權關(guān)聯(lián)關(guān)系。TBAC首要考慮的是在工作流的環(huán)境中對信息的保護問(wèn)題：在工作流環(huán)境中，數據的處理與上一次的處理相關(guān)聯(lián)，相應的訪(fǎng)問(wèn)控制也如此，因而TBAC是一種上下文相關(guān)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型。其次，TBAC不僅能對不同工作流實(shí)行不同的訪(fǎng)問(wèn)控制策略，而且還能對同一工作流的不同任務(wù)實(shí)例實(shí)行不同的訪(fǎng)問(wèn)控制策略。從這個(gè)意義上說(shuō)，TBAC是基于任務(wù)的，這也表明，TBAC是一種基于實(shí)例(instance-based)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型。

3 TBAC的構成
TBAC模型由工作流、授權結構體、受托人集、許可集四部分組成。
任務(wù)(task)是工作流程中的一個(gè)邏輯單元，是一個(gè)可區分的動(dòng)作，與多個(gè)用戶(hù)相關(guān)，也可能包括幾個(gè)子任務(wù)。授權結構體是任務(wù)在計算機中進(jìn)行控制的一個(gè)實(shí)例。任務(wù)中的子任務(wù)，對應于授權結構體中的授權步。
授權結構體(authorization unit)：是由一個(gè)或多個(gè)授權步組成的結構體，它們在邏輯上是聯(lián)系在一起的。授權結構體分為一般授權結構體和原子授權結構體。一般授權結構體內的授權步依次執行，原子授權結構體內部的每個(gè)授權步緊密聯(lián)系，其中任何―個(gè)授權步失敗都會(huì )導致整個(gè)結構體的失敗。授權步(authorization step)表示一個(gè)原始授權處理步，是指在一個(gè)工作流程中對處理對象的一次處理過(guò)程。授權步是訪(fǎng)問(wèn)控制所能控制的最小單元，由受托人集(trustee-set)和多個(gè)許可集(peilnissions set)組成。
受托人集是可被授予執行授權步的用戶(hù)的集合，許可集則是受托集的成員被授予授權步時(shí)擁有的訪(fǎng)問(wèn)許可。當授權步初始化以后，一個(gè)來(lái)自受托人集中的成員將被授予授權步，我們稱(chēng)這個(gè)受托人為授權步的執行委托者，該受托人執行授權步過(guò)程中所需許可的集合稱(chēng)為執行者許可集。授權步之間或授權結構體之間的相互關(guān)系稱(chēng)為依賴(lài)(dependen―cy)，依賴(lài)反映了基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制的原則。授權步的狀態(tài)變化一般自我管理，依據執行的條件而自動(dòng)變遷狀態(tài)，但有時(shí)也可以由管理員進(jìn)行調配。
一個(gè)工作流的業(yè)務(wù)流程由多個(gè)任務(wù)構成。而一個(gè)任務(wù)對應于一個(gè)授權結構體，每個(gè)授權結構體由特定的授權步組成。授權結構體之間以及授權步之間通過(guò)依賴(lài)關(guān)系聯(lián)系在一起。在TBAC中，一個(gè)授權步的處理可以決定后續授權步對處理對象的操作許可，上述許可集合稱(chēng)為激活許可集。執行者許可集和激活許可集一起稱(chēng)為授權步的保護態(tài)。

4 高校圖書(shū)館TBAC的設計
隨著(zhù)計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展，圖書(shū)館信息管理系統逐步發(fā)展起來(lái)，現在大多數高校已經(jīng)采用了先進(jìn)的計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)實(shí)現“數字圖書(shū)館”的功能，這就使的系統對訪(fǎng)問(wèn)控制有了較高的要求，這里采用基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型來(lái)簡(jiǎn)單設計一下高校圖書(shū)館的訪(fǎng)問(wèn)控制體系。
先將TBAC模型用五元組(S，O，P，L，AS)來(lái)表示，其中S表示主體，O表示客體，P表示許可，L表示生命期(1ifecy―cle)，AS表示授權步。由于任務(wù)都是有時(shí)效性的，所以在基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制中，用戶(hù)對于授予他的權限的使用也是有時(shí)效性的。因此，若P是授權步AS所激活的權限，那么L則是授權步AS的存活期限。在授權步AS被激活之前，它的保護態(tài)是無(wú)效的，其中包含的許可不可使用。當授權步AS被觸發(fā)時(shí)，它的委托執行者開(kāi)始擁有執行者許可集中的權限，同時(shí)它的生命期開(kāi)始倒記時(shí)。在生命期期間，五元組(S，O，P，L，AS)有效。生命期終止時(shí)，五元組(S，0，P，L，AS)無(wú)效，委托執行者所擁有的權限被回收。
假設圖書(shū)館有教授閱覽者、副教授閱覽者、講師閱覽者、學(xué)生閱覽者四個(gè)主體，則客體集合為0={O1、O2、O3、O4}，Ol～O4分別表示教授閱覽室、副教授閱覽室、講師閱覽室、學(xué)生閱覽室四個(gè)客體。
四類(lèi)主體的操作可由歸為兩種：閱讀、借閱。由此可以得到許可集P為(見(jiàn)表1)。

現假設某講師去圖書(shū)館執行以下操作：借閱并閱讀講師閱覽室資料，借閱學(xué)生閱覽室資料，借閱副教授閱覽室資料，閱讀教授閱覽室資料。其所需權限可分別表示為P12、P21、P22、P32、P41。
如果僅采用基于角色的訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)，該講師需要變化三個(gè)角色來(lái)實(shí)現以上操作。而采用基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)控制模型后，該講師可首先以講師的角色登陸系統，AS激活，從而擁有閱讀(P21)、借閱(P22)講師閱覽室資料的權限，權限時(shí)限L為退出系統為止。在不更換角色的條件下，可以直接進(jìn)入低級別的學(xué)生閱覽室，激活該AS，擁有借閱(P12)和閱讀權限，權限時(shí)限L為退出學(xué)生閱覽室為止。不更換角色的條件下，在擁有副教授專(zhuān)屬密鑰(為每一名副教授分配的閱覽室通行密碼)的前提下進(jìn)入較高級別的副教授閱覽室，激活AS，擁有借閱(P32)的權限，權限時(shí)限L為退出副教授閱覽室為止。還可在擁有專(zhuān)屬教授密鑰(為每一名教授分配的閱覽室通行密碼)的基礎上進(jìn)入高級別的教授閱覽室，進(jìn)入后，激活AS，擁有教授的權利，閱讀(P41)該閱覽室的資料，權限時(shí)限L為退出教授閱覽室為止。
TBAC的訪(fǎng)問(wèn)政策及其內部組件關(guān)系一般由系統管理員直接配置。通過(guò)授權步的動(dòng)態(tài)權限管理，TBAC支持最小特權原則和最小泄漏原則，在執行任務(wù)時(shí)只給用戶(hù)分配所需的權限，未執行任務(wù)或任務(wù)終止后用戶(hù)不再擁有所分配的權限；而且在執行任務(wù)過(guò)程中，當某一權限不再使用時(shí)，授權步自動(dòng)將該權限回收；另外，對于重要的任務(wù)需要不同的用戶(hù)執行，這可通過(guò)授權步之間的分權依賴(lài)實(shí)現。

5 結束語(yǔ)
通過(guò)以上訪(fǎng)問(wèn)控制體系可以看出，TBAC從工作流中的任務(wù)角度建模，可以依據任務(wù)和任務(wù)狀態(tài)的不同，對權限進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。因此，TBAC非常適合分布式計算和多點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)控制的圖書(shū)館管理系統，TBAC可以把實(shí)際應用中的工作流和訪(fǎng)問(wèn)控制所需的各種關(guān)系整體地結合在一起，可以清晰地表達復雜工作流的控制機制。從現有國內外經(jīng)驗來(lái)看，如果能將TBAC與RBAC兩種訪(fǎng)問(wèn)機制相互結合的應用于高校圖書(shū)館，訪(fǎng)問(wèn)控制將可以得到更好的效果。