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  • 基于RBAC模型的通用权限管理的设计

    RBAC

         基于角色的访问控制(Role-Based Access Control)作为传统访问控制(自主访问,强制访问)的有前景的代替受到广泛的关注。在RBAC中,权限与角色相关联,用户通过成为适当角色的成员而得到这些角色的权限。这就极大地简化了权限的管理。在一个组织中,角色是为了完成各种工作而创造,用户则依据它的责任和资格来被指派相应的角色,用户可以很容易地从一个角色被指派到另一个角色。角色可依新的需求和系统的合并而赋予新的权限,而权限也可根据需要而从某角色中回收。角色与角色的关系可以建立起来以囊括更广泛的客观情况。

    简介

        RBAC支持三个著名的安全原则:最小权限原则,责任分离原则和数据抽象原则。最小权限原则之所以被RBAC所支持,是因为RBAC可以将其角色配置成其完成任务所需要的最小的权限集。责任分离原则可以通过调用相互独立互斥的角色来共同完成敏感的任务而体现,比如要求一个计帐员和财务管理员共参与同一过帐。数据抽象可以通过权限的抽象来体现,如财务操作用借款、存款等抽象权限,而不用操作系统提供的典型的读、写、执行权限。然而这些原则必须通过RBAC各部件的详细配置才能得以体现。
    RBAC有许多部件,这使得RBAC的管理多面化。尤其是,我们要分割这些问题来讨论:用户与角色的指派;角色与权限的指派;为定义角色的继承进行的角色与角色的指派。这些活动都要求把用户和权限联系起来。然而在很多情况下它们最好由不同的管理员或管理角色来做。对角色指派权限是典型的应用管理者的职责。银行应用中,把借款、存款操作权限指派给角色,把批准贷款操作权限指派给经理角色。而将具体人员指派给相应的出纳角色和管理者角色是人事管理的范畴。角色与角色的指派包含用户与角色的指派、角色与权限的指派的一些特点。更一般来说,角色与角色的关系体现了更广泛的策略。

    RBAC基本概念

         RBAC认为权限授权实际上是Who、What、How的问题。在RBAC模型中,who、what、how构成了访问权限三元组,也就是“Who对What(W 进行How的操作”。


    Who:权限的拥用者或主体(如Principal、User、Group、Role、Actor等等)


    What:权限针对的对象或资源(Resource、Class)。


    How:具体的权限(Privilege,正向授权与负向授权)。


    Operator:操作。表明对What的How操作。也就是Privilege+Resource


    Role:角色,一定数量的权限的集合。权限分配的单位与载体,目的是隔离User与Privilege的逻辑关系.


    Group:用户组,权限分配的单位与载体。权限不考虑分配给特定的用户而给组。组可以包括组(以实现权限的继承),也可以包含用户,组内用户继承组的权限。User与Group是多对多的关系。Group可以层次化,以满足不同层级权限控制的要求。

           RBAC的关注点在于Role和User, Permission的关系。称为User assignment(UA)和Permission assignment(PA).关系的左右两边都是Many-to-Many关系。就是user可以有多个role,role可以包括多个user。


           凡是用过RDBMS都知道,n:m 的关系需要一个中间表来保存两个表的关系。这UA和PA就相当于中间表。事实上,整个RBAC都是基于关系模型。
    Session在RBAC中是比较隐晦的一个元素。标准上说:每个Session是一个映射,一个用户到多个role的映射。当一个用户激活他所有角色的一个子集的时候,建立一个session。每个Session和单个的user关联,并且每个User可以关联到一或多个Session.
    在RBAC系统中,User实际上是在扮演角色(Role),可以用Actor来取代User,这个想法来自于Business Modeling With UML一书Actor-Role模式。考虑到多人可以有相同权限,RBAC引入了Group的概念。Group同样也看作是Actor。而User的概念就具象到一个人。
    这里的Group和GBAC(Group-Based Access Control)中的Group(组)不同。GBAC多用于操作系统中。其中的Group直接和权限相关联,实际上RBAC也借鉴了一些GBAC的概念。


          Group和User都和组织机构有关,但不是组织机构。二者在概念上是不同的。组织机构是物理存在的公司结构的抽象模型,包括部门,人,职位等等,而权限模型是对抽象概念描述。组织结构一般用Martin fowler的Party或责任模式来建模。

          Party模式中的Person和User的关系,是每个Person可以对应到一个User,但可能不是所有的User都有对应的Person。Party中的部门Department或组织Organization,都可以对应到Group。反之Group未必对应一个实际的机构。例如,可以有副经理这个Group,这是多人有相同职责。
    引入Group这个概念,除了用来解决多人相同角色问题外,还用以解决组织机构的另一种授权问题:例如,A部门的新闻我希望所有的A部门的人都能看。有了这样一个A部门对应的Group,就可直接授权给这个Group。

        引入Group这个概念,除了用来解决多人相同角色问题外,还用以解决组织机构的另一种授权问题:例如,A部门的新闻我希望所有的A部门的人都能看。有了这样一个A部门对应的Group,就可直接授权给这个Group。

    RBAC96模型
    RBAC0


    1. U:表示用户集; R:表示角色集; P:表示权限集; S:表示会话集;
    2. PAÍP×R,是权限到角色的多对多指派;
    3. UA Í U×R,是用户到角色的多对多指派;
    4. user: S→U,会话和用户的单一映射,user(si)表示创建会话si的用户;
    5. roles: S→2R,会话和角色子集的映射,roles(si)表示会话si对应的角色集合;
    6. 会话si具有的权限集 P(si)。


    RBAC1

    在RBAC0的基础上加上了角色层次,反应了多级安全需求。

    RBAC2

    在RBAC0的基础上加上了约束集合。


    RBAC3

    RBAC1 的功能和RBAC2的功能的集合。


    ARBAC97模型

    ARBAC97模型是基于角色的角色管理模型,包括三个部分:
    URA97:用户-角色管理模型
    PRA97:权限-角色管理模型
    RRA97:角色-层次管理模型


    DRBAC

    DRBAC是动态结盟环境下的分布式RBAC模型。
    DRBAC区别于以前的信任管理和RBAC方法就在于它支持3个特性:


    1.第三方指派:一个实体如果被授权了指派分配后,就可以指派它的名字空间以外的角色。
    2.数字属性:通过分配处理与角色有关的数值的机制来调整访问权限。
    3.指派监控:用pub/sub结构对建立的信任关系进行持续监控来跟踪可被取消的指派的状态。

          DRBAC是由在结盟环境下对资源的访问控制这个问题引出的。“结盟环境”可以是军事上几个国家一起工作达到一个共同的目标,或者商业上几个公
    司合伙。结盟环境定义的特点是存在多个组织或多个实体没有共同的可信的授权中心。在这种情况下,实体在保护它们各自的资源的同时还必须协作来共享对结盟来说必要的受保护资源的部分。Internet上网络服务的增长使这样的需求很普遍。
    DRBAC结合了RBAC和信任管理系统的优点,是既管理灵活又可分散地,可扩展的实现的系统。DRBAC表示依据角色的受控行为,角色在一个实体的信任域内定义并且可以将这个角色传递地指派给不同信任域内的其他角色。DRBAC利用PKI来鉴别所有与信任敏感操作有关的实体以及确认指派证书。从角色到授权的名字空间的映射避免了确认额外的策略根源的需要。
    以下是更具体的介绍:


           1 RBAC基于角色的访问控制(Role-Based Access Control)模型 访问控制是针对越权使用资源的防御措施。基本目标是为了限制访问主体(用户、进程、服务等)对访问客体(文件、系统等)的访问权限,从而使计算机系统在合法范围内使用;决定用户能做什么,也决定代表一定用户利益的程序能做什么[1]。 企业环境中的访问控制策略一般有三种:自主型访问控制方法、强制型访问控制方法和基于角色的访问控制方法(RBAC)。其中,自主式太弱,强制式太强,二者工作量大,不便于管理[1]。基于角色的访问控制方法是目前公认的解决大型企业的统一资源访问控制的有效方法。其显著的两大特征是:1.减小授权管理的复杂性,降低管理开销;2.灵活地支持企业的安全策略,并对企业的变化有很大的伸缩性。NIST(The National Institute of Standards and Technology,美国国家标准与技术研究院)标准RBAC模型由4个部件模型组成,这4个部件模型分别是基本模型RBAC0(Core RBAC)、角色分级模型RBAC1(Hierarchal RBAC)、角色限制模型RBAC2(Constraint RBAC)和统一模型RBAC3(Combines RBAC)[1]。RBAC0模型如图1所示。

     a. RBAC0定义了能构成一个RBAC控制系统的最小的元素集合。在RBAC之中,包含用户users(USERS)、角色roles(ROLES)、目标objects(OBS)、操作operations(OPS)、许可权permissions(PRMS)五个基本数据元素,权限被赋予角色,而不是用户,当一个角色被指定给一个用户时,此用户就拥有了该角色所包含的权限。会话sessions是用户与激活的角色集合之间的映射。RBAC0与传统访问控制的差别在于增加一层间接性带来了灵活性,RBAC1、RBAC2、RBAC3都是先后在RBAC0上的扩展。

     b. RBAC1引入角色间的继承关系,角色间的继承关系可分为一般继承关系和受限继承关系。一般继承关系仅要求角色继承关系是一个绝对偏序关系,允许角色间的多继承。而受限继承关系则进一步要求角色继承关系是一个树结构。

     c. RBAC2模型中添加了责任分离关系。RBAC2的约束规定了权限被赋予角色时,或角色被赋予用户时,以及当用户在某一时刻激活一个角色时所应遵循的强制性规则。责任分离包括静态责任分离和动态责任分离。约束与用户-角色-权限关系一起决定了RBAC2模型中用户的访问许可。

    d. RBAC3包含了RBAC1和RBAC2,既提供了角色间的继承关系,又提供了责任分离关系。

           2 核心对象模型设计根据RBAC模型的权限设计思想,建立权限管理系统的核心对象模型.对象模型中包含的基本元素主要有:用户(Users)、用户组(Group)、角色(Role)、目标(Objects)、访问模式(Access Mode)、操作(Operator)。主要的关系有:分配角色权限PA(Permission Assignment)、分配用户角色UA(Users Assignmen描述如下:


    a .控制对象:是系统所要保护的资源(Resource),可以被访问的对象。资源的定义需要注意以下两个问题:

        1.资源具有层次关系和包含关系。例如,网页是资源,网页上的按钮、文本框等对象也是资源,是网页节点的子节点,如可以访问按钮,则必须能够访问页面。

        2.这里提及的资源概念是指资源的类别(Resource Class),不是某个特定资源的实例(Resource Instance)。

         资源的类别和资源的实例的区分,以及资源的粒度的细分,有利于确定权限管理系统和应用系统之间的管理边界,权限管理系统需要对于资源的类别进行权限管理,而应用系统需要对特定资源的实例进行权限管理。两者的区分主要是基于以下两点考虑: 一方面,资源实例的权限常具有资源的相关性。即根据资源实例和访问资源的主体之间的关联关系,才可能进行资源的实例权限判断。 例如,在管理信息系统中,需要按照营业区域划分不同部门的客户,A区和B区都具有修改客户资料这一受控的资源,这里“客户档案资料”是属于资源的类别的范畴。如果规定A区只能修改A区管理的客户资料,就必须要区分出资料的归属,这里的资源是属于资源实例的范畴。客户档案(资源)本身应该有其使用者的信息(客户资料可能就含有营业区域这一属性),才能区分特定资源的实例操作,可以修改属于自己管辖的信息内容。 另一方面,资源的实例权限常具有相当大的业务逻辑相关性。对不同的业务逻辑,常常意味着完全不同的权限判定原则和策略。

    b.权限:对受保护的资源操作的访问许可(Access Permission),是绑定在特定的资源实例上的。对应地,访问策略(Access Strategy)和资源类别相关,不同的资源类别可能采用不同的访问模式(Access Mode)。例如,页面具有能打开、不能打开的访问模式,按钮具有可用、不可用的访问模式,文本编辑框具有可编辑、不可编辑的访问模式。同一资源的访问策略可能存在排斥和包含关系。例如,某个数据集的可修改访问模式就包含了可查询访问模式。

     c.用户:是权限的拥有者或主体。用户和权限实现分离,通过授权管理进行绑定。

    d.用户组:一组用户的集合。在业务逻辑的判断中,可以实现基于个人身份或组的身份进行判断。系统弱化了用户组的概念,主要实现用户(个人的身份)的方式。

     e.角色:权限分配的单位与载体。角色通过继承关系支持分级的权限实现。例如,科长角色同时具有科长角色、科内不同业务人员角色。

    f.操作:完成资源的类别和访问策略之间的绑定。

    g.分配角色权限PA:实现操作和角色之间的关联关系映射。

     h.分配用户角色UA:实现用户和角色之间的关联关系映射。


        该对象模型最终将访问控制模型转化为访问矩阵形式。访问矩阵中的行对应于用户,列对应于操作,每个矩阵元素规定了相应的角色,对应于相应的目标被准予的访问许可、实施行为。按访问矩阵中的行看,是访问能力表CL(Access Capabilities)的内容;按访问矩阵中的列看,是访问控制表ACL(Access Control Lists)的内容。
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    原文:https://blog.csdn.net/tianlincao/article/details/6869947

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