基于任務的訪問控制模型在高校圖書館的應用

摘要：訪問控制是為了提高效益，增強競爭力，保障信息管理系統(tǒng)的安全而產(chǎn)生的一種信息安全技術(shù)。基于任務的訪問控制模型(TBAC)是從應用的角度來解決安全問題，是基于主動式安全模型，以面向任務的觀點來建立安全模型和實現(xiàn)安全機制，在任務處理的過程中提供動態(tài)實時的安全管理。將這種技術(shù)利用于高校數(shù)字圖書館可以有效的提高系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)靈活的授權(quán)機制。
關(guān)鍵詞：訪問控制技術(shù)；TBAC；工作流；動態(tài)權(quán)限管理

伴隨著數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡和分布式計算的發(fā)展，組織任務進一步自動化，與服務相關(guān)的信息進一步計算機化，這促使人們將安全問題方面的注意力從獨立的計算機系統(tǒng)中靜態(tài)的主體和客體保護，轉(zhuǎn)移到隨著任務的執(zhí)行而進行動態(tài)授權(quán)的保護上。

l TBAC的出現(xiàn)
傳統(tǒng)的訪問控制技術(shù)模型主要有三種，即自主訪問控制模型(DAC)，強制訪問控制模型(MAC)和基于角色的訪問控制模型(RBAC)。而傳統(tǒng)的訪問控制模型都是從系統(tǒng)的角度出發(fā)去保護資源(控制環(huán)境是靜態(tài)的)，在進行權(quán)限的控制時沒有考慮執(zhí)行的上下文環(huán)境。此外，傳統(tǒng)的訪問控制模型不能記錄主體對客體權(quán)限的使用，權(quán)限沒有時間限制，只要主體擁有對客體的訪問權(quán)限，主體就可以無數(shù)次地執(zhí)行該權(quán)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相關(guān)的任務(活動)構(gòu)成的業(yè)務流程。工作流所關(guān)注的問題是處理過程的自動化，對人和其他資源進行協(xié)調(diào)管理，從而完成某項工作。當數(shù)據(jù)在工作流中流動時，執(zhí)行操作的用戶在改變，用戶的權(quán)限也在改變，這與數(shù)據(jù)處理的上下文環(huán)境相關(guān)。傳統(tǒng)的DAC(自主訪問控制模型)和MAC(強制訪問控制模型)訪問控制技術(shù)，則無法予以實現(xiàn)，而RBAC(基于角色的控制模型)如今在數(shù)字圖書館中應用很多，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(zhuǎn)。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(chǔ)上發(fā)展基于任務的訪問控制模型。

2 TBAC的基本概念
不同于傳統(tǒng)的訪問控制模型，TBAC(基于任務的訪問控制模型，Task―Based Access Control)傾向于基于應用層的控制，而且是基于主動式安全模型，以面向任務的觀點，從任務(活動)的角度來建立安全模型和實現(xiàn)安全機制，在任務處理的過程中提供動態(tài)實時的安全管理。
在TBAC中，對象的訪問權(quán)限控制并不是靜止不變的，而是隨著執(zhí)行任務的上下文環(huán)境發(fā)生變化。這種控制模型，更多的從活動或任務的角度看待安全和實施的控制問題，它抽象出了一種控制機制，用于任務運行期間的管理。其同時也抽象出任務之間的一些訪問/授權(quán)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題：在工作流環(huán)境中，數(shù)據(jù)的處理與上一次的處理相關(guān)聯(lián)，相應的訪問控制也如此，因而TBAC是一種上下文相關(guān)的訪問控制模型。其次，TBAC不僅能對不同工作流實行不同的訪問控制策略，而且還能對同一工作流的不同任務實例實行不同的訪問控制策略。從這個意義上說，TBAC是基于任務的，這也表明，TBAC是一種基于實例(instance-based)的訪問控制模型。

3 TBAC的構(gòu)成
TBAC模型由工作流、授權(quán)結(jié)構(gòu)體、受托人集、許可集四部分組成。
任務(task)是工作流程中的一個邏輯單元，是一個可區(qū)分的動作，與多個用戶相關(guān)，也可能包括幾個子任務。授權(quán)結(jié)構(gòu)體是任務在計算機中進行控制的一個實例。任務中的子任務，對應于授權(quán)結(jié)構(gòu)體中的授權(quán)步。
授權(quán)結(jié)構(gòu)體(authorization unit)：是由一個或多個授權(quán)步組成的結(jié)構(gòu)體，它們在邏輯上是聯(lián)系在一起的。授權(quán)結(jié)構(gòu)體分為一般授權(quán)結(jié)構(gòu)體和原子授權(quán)結(jié)構(gòu)體。一般授權(quán)結(jié)構(gòu)體內(nèi)的授權(quán)步依次執(zhí)行，原子授權(quán)結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的每個授權(quán)步緊密聯(lián)系，其中任何―個授權(quán)步失敗都會導致整個結(jié)構(gòu)體的失敗。授權(quán)步(authorization step)表示一個原始授權(quán)處理步，是指在一個工作流程中對處理對象的一次處理過程。授權(quán)步是訪問控制所能控制的最小單元，由受托人集(trustee-set)和多個許可集(peilnissions set)組成。
受托人集是可被授予執(zhí)行授權(quán)步的用戶的集合，許可集則是受托集的成員被授予授權(quán)步時擁有的訪問許可。當授權(quán)步初始化以后，一個來自受托人集中的成員將被授予授權(quán)步，我們稱這個受托人為授權(quán)步的執(zhí)行委托者，該受托人執(zhí)行授權(quán)步過程中所需許可的集合稱為執(zhí)行者許可集。授權(quán)步之間或授權(quán)結(jié)構(gòu)體之間的相互關(guān)系稱為依賴(dependen―cy)，依賴反映了基于任務的訪問控制的原則。授權(quán)步的狀態(tài)變化一般自我管理，依據(jù)執(zhí)行的條件而自動變遷狀態(tài)，但有時也可以由管理員進行調(diào)配。
一個工作流的業(yè)務流程由多個任務構(gòu)成。而一個任務對應于一個授權(quán)結(jié)構(gòu)體，每個授權(quán)結(jié)構(gòu)體由特定的授權(quán)步組成。授權(quán)結(jié)構(gòu)體之間以及授權(quán)步之間通過依賴關(guān)系聯(lián)系在一起。在TBAC中，一個授權(quán)步的處理可以決定后續(xù)授權(quán)步對處理對象的操作許可，上述許可集合稱為激活許可集。執(zhí)行者許可集和激活許可集一起稱為授權(quán)步的保護態(tài)。

4 高校圖書館TBAC的設(shè)計
隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展，圖書館信息管理系統(tǒng)逐步發(fā)展起來，現(xiàn)在大多數(shù)高校已經(jīng)采用了先進的計算機及網(wǎng)絡技術(shù)來實現(xiàn)“數(shù)字圖書館”的功能，這就使的系統(tǒng)對訪問控制有了較高的要求，這里采用基于任務的訪問控制模型來簡單設(shè)計一下高校圖書館的訪問控制體系。
先將TBAC模型用五元組(S，O，P，L，AS)來表示，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(quán)步。由于任務都是有時效性的，所以在基于任務的訪問控制中，用戶對于授予他的權(quán)限的使用也是有時效性的。因此，若P是授權(quán)步AS所激活的權(quán)限，那么L則是授權(quán)步AS的存活期限。在授權(quán)步AS被激活之前，它的保護態(tài)是無效的，其中包含的許可不可使用。當授權(quán)步AS被觸發(fā)時，它的委托執(zhí)行者開始擁有執(zhí)行者許可集中的權(quán)限，同時它的生命期開始倒記時。在生命期期間，五元組(S，O，P，L，AS)有效。生命期終止時，五元組(S，0，P，L，AS)無效，委托執(zhí)行者所擁有的權(quán)限被回收。
假設(shè)圖書館有教授閱覽者、副教授閱覽者、講師閱覽者、學生閱覽者四個主體，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、學生閱覽室四個客體。
四類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(見表1)。

現(xiàn)假設(shè)某講師去圖書館執(zhí)行以下操作：借閱并閱讀講師閱覽室資料，借閱學生閱覽室資料，借閱副教授閱覽室資料，閱讀教授閱覽室資料。其所需權(quán)限可分別表示為P12、P21、P22、P32、P41。
如果僅采用基于角色的訪問控制技術(shù)，該講師需要變化三個角色來實現(xiàn)以上操作。而采用基于任務的訪問控制模型后，該講師可首先以講師的角色登陸系統(tǒng)，AS激活，從而擁有閱讀(P21)、借閱(P22)講師閱覽室資料的權(quán)限，權(quán)限時限L為退出系統(tǒng)為止。在不更換角色的條件下，可以直接進入低級別的學生閱覽室，激活該AS，擁有借閱(P12)和閱讀權(quán)限，權(quán)限時限L為退出學生閱覽室為止。不更換角色的條件下，在擁有副教授專屬密鑰(為每一名副教授分配的閱覽室通行密碼)的前提下進入較高級別的副教授閱覽室，激活AS，擁有借閱(P32)的權(quán)限，權(quán)限時限L為退出副教授閱覽室為止。還可在擁有專屬教授密鑰(為每一名教授分配的閱覽室通行密碼)的基礎(chǔ)上進入高級別的教授閱覽室，進入后，激活AS，擁有教授的權(quán)利，閱讀(P41)該閱覽室的資料，權(quán)限時限L為退出教授閱覽室為止。
TBAC的訪問政策及其內(nèi)部組件關(guān)系一般由系統(tǒng)管理員直接配置。通過授權(quán)步的動態(tài)權(quán)限管理，TBAC支持最小特權(quán)原則和最小泄漏原則，在執(zhí)行任務時只給用戶分配所需的權(quán)限，未執(zhí)行任務或任務終止后用戶不再擁有所分配的權(quán)限；而且在執(zhí)行任務過程中，當某一權(quán)限不再使用時，授權(quán)步自動將該權(quán)限回收；另外，對于重要的任務需要不同的用戶執(zhí)行，這可通過授權(quán)步之間的分權(quán)依賴實現(xiàn)。

5 結(jié)束語
通過以上訪問控制體系可以看出，TBAC從工作流中的任務角度建模，可以依據(jù)任務和任務狀態(tài)的不同，對權(quán)限進行動態(tài)管理。因此，TBAC非常適合分布式計算和多點訪問控制的圖書館管理系統(tǒng)，TBAC可以把實際應用中的工作流和訪問控制所需的各種關(guān)系整體地結(jié)合在一起，可以清晰地表達復雜工作流的控制機制。從現(xiàn)有國內(nèi)外經(jīng)驗來看，如果能將TBAC與RBAC兩種訪問機制相互結(jié)合的應用于高校圖書館，訪問控制將可以得到更好的效果。