网格技术将地理上广泛分布的计算资源、存储资源、网络资源、软件资源、信息资源等通过计算机网络连成一个逻辑整体,像一台超级计算机一样为用户提供一体化的应用服务。由于网格技术有着非常广泛的前景和发展空间,已成为国内外研究的热点,但是,网格研究还有很多关键技术问题需要解决。其中,网格安全问题尤其突出,网格环境具有异构、动态和多域的特点,这给网格的安全研究带来新的挑战,只有具有可靠的安全保障后,其大规模的推广和应用才能得以实现。网格安全基础设施(Grid Security Infrastructure, GSI)解决了网格环境下的安全认证、安全通信问题,但没有对访问控制予以足够的重视。为解决网格环境的动态性和不确定性带来的安全问题,对网格环境下的访问控制和信任模型进行深入研究,既具有理论意义亦具有实用价值,研究内容主要包括:
传统的访问控制方法仅仅对资源提供方提供了保护,没有考虑访问主体的安全。网格环境下访问主体不仅仅关心获取的资源是否可用,还要考虑共享资源可能对自身造成破坏,需要对交互的双方都提供保护机制。针对该问题,结合网格环境特点,基于主观逻辑的网格行为信任模型(An Entity-Behavior Trust Model Based on the Subjective Logic in Grid Environment, EB-GTM)根据网格实体所处管理域的不同,将网格中的行为信任关系分为域内实体间的信任和域间信任,通过EB-GTM模型的信任评估机制对实体间的信任度进行评估,通过推荐网络进行信任的传播。通过交互实体间的信任关系,EB-GTM模型支持对未知实体的授权,对资源调用者和资源提供者都提供了安全保护。
通过扩展RBAC模型,引入上下文约束机制,基于角色和上下文的访问控制模型(Dynamic Role-Based and Context-Based Access Control Model, RCBAC)实现了粒度可控,实时变化的授权这一目标。通过将上下文约束引入访问控制过程,为网格资源提供更加有效的访问控制。RCBAC模型的从运行环境中获取上下文信息,当满足系统所设定的上下文约束时,才可以授权。RCBAC模型保持了RBAC模型的优点,通过上下文约束增加了RBAC模型的描述能力,能定义更灵活、细粒度的访问控制策略。
要支持网格环境下灵活的访问控制,需要一种通用的用于保护资源的访问决策语言,以及一种交换认证和授权等安全信息的标准,且容易扩展。通过基于XML的安全断言标记语言(Security Assertion Markup Language, SAML)和可扩展访问控制语言(eXtensible Access Control Markup Language, XACML),设计了可伸缩、可扩展的访问控制安全策略描述机制,支持网格计算环境固有的动态性、可伸缩性和可扩展性。基于该策略描述机制给出了RCBAC模型的实施框架。和现有网格计算安全领域的相关研究对比,该策略描述机制对XML技术的充分利用使它可很好地支持层次结构,并具有易扩展的优越性,可实现独立于平台的策略结构化描述。
通过EB-GTM模型和RCBAC模型的综合应用,将授权实体的执行情况反映到其后的授权过程中去,建立了一个基于信任度参数的动态授权反馈应用框架,能根据网格实体的历史行为对其权限进行调整。传统的访问控制主要考虑对用户的授权,不关心用户在获得权限后在系统中的行为,这可能带来安全漏洞,比如对某用户授权过大,或者被授予适当权限的用户本身具有恶意行为,这在复杂的网格环境下尤其突出。通过对每次动态授权的执行结果进行监控,将实体授权后的行为反应到实体的信任度中去,在动态授权的过程中使用信任度参数,用户和资源都可以对交互对象的信任度参数提出要求,使得以前的执行情况对新的动态授权过程产生影响,实现实体权限的自动调整。
仿真实验表明,支持动态约束机制的RCBAC访问控制模型和EB-GTM信任模型能较好的解决复杂的网格应用环境中的访问控制问题。
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