物联网安全：访问控制
发布时间：2022-07-06 10:30:16 所属栏目：安全 来源：互联网
导读：在物联网系统中，访问控制（Access Control）是对用户合法使用资源的认证和控制，简单说就是根据相关授权，控制对特定资源的访问，从而防止一些非法用户的非法访问或者合法用户的不正当使用，以确保整个系统资源能够被合理正当地利用。由于物联网应用系统是
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在物联网系统中，访问控制（Access Control）是对用户合法使用资源的认证和控制，简单说就是根据相关授权，控制对特定资源的访问，从而防止一些非法用户的非法访问或者合法用户的不正当使用，以确保整个系统资源能够被合理正当地利用。由于物联网应用系统是多用户、多任务的工作环境，这为非法使用系统资源打开了方便之门，因此，迫切要求我们对计算机及其网络系统采取有效的安全防范措施，以防止非法用户进入系统以及合法用户对系统资源的非法使用。这就需要采用访问控制系统。 访问控制包含3方面的含义。 ① 合法性：阻止没有得到正式授权的用户违法访问以及非法用户的违法访问。 ② 完整性：在包含收集数据、传输信息、储存信息等一系列的步骤中，保证数据信息的完好无损，不可以随意增删与改动。 ③ 时效性：在一定时效内，保证系统资源不能被非法用户篡改使用，保障系统在时效内的完整。 通过访问控制，系统可以预防和阻碍未经授权的非法用户访问和操作系统资源。 1、访问控制的基本概念 （1）访问控制的功能 访问控制应具备身份认证、授权、文件保护和审计等主要功能。 1）认证 认证就是证实用户的身份。认证必须和标识符共同起作用。认证过程首先需要用户输入账户名、用户标志或者注册标志以表明身份。账户名应该是秘密的，任何其他用户不得拥有。但为了防止账户名或用户标志泄露而出现非法用户访问，还需要进一步用认证技术证实用户的合法身份。口令是一种简单易行的认证手段，但是因为容易被猜测而比较脆弱，所以易被非法用户利用。生物技术是一种严格且有前途的认证方法，如指纹识别、视网膜识别、虹膜识别等，但因技术复杂，目前还没有被广泛采用。 2）授权 系统正确认证用户后，根据不同的用户标志分配给其不同的使用资源，这项任务称为授权。授权的实现是靠访问控制完成的。访问控制是一项特殊的任务，它将标志符ID作为关键字来控制用户访问的程序和数据。访问控制主要用在关键节点、主机和服务器，一般节点使用较少。但如果要在一般节点上增加访问控制功能，则系统应该安装相应的授权软件。在实际应用中，通常需要从用户类型、应用资源以及访问规则3个方面来明确用户的访问权限。 ① 用户类型。对于一个已经被系统识别和认证了的用户，系统还要对他的访问操作实施一定的限制。对于一个通用计算机系统来讲，用户范围广，层次与权限也不同。用户类型一般有系统管理员、一般用户、审计用户和非法用户。系统管理员权限最高，可以对系统中的任何资源进行访问，并具有所有类型的访问操作权利。一般用户的访问操作要受到一定的限制，系统管理员会根据需要给这类用户分配不同的访问操作权利。审计用户负责对整个系统的安全控制与资源使用情况进行审计。非法用户则是被取消访问权利或者被拒绝访问系统的用户。 ② 应用资源。应用资源是指系统中的每个用户可共同分享的系统资源。系统内需要保护的是系统资源，因此需要对保护的资源定义一个访问控制包（Access Control Packet，ACP），访问控制包会给每一个资源或资源组勾画出一个访问控制列表（Access Control List，ACL），列表中会描述哪个用户可以使用哪个资源以及如何使用。 ③ 访问规则。访问规则定义了若干条件，在这些条件下可准许访问一个资源。一般来讲，规则可使用户与资源配对，然后指定该用户可以在该资源上执行哪些操作，如只读、不允许执行或不允许访问等。这些规则是由负责实施安全政策的系统管理人员根据最小特权原则来确定的，即在授予用户访问某种资源的权限时，只给予该资源的最小权限。例如，用户需要读权限时，不应该授予读写权限。 3）文件保护 文件保护是指对文件提供的附加保护，其可使非授权用户不可读取文件。一般采用对文件加密的附加保护。 4）审计 审计是记录用户系统所进行的所有活动的过程，即记录用户违反安全规定使用系统的时间、日期以及用户活动。因为可能收集的数据量非常大，所以，良好的审计系统应具有进行数据筛选并报告审计记录的工具，此外，还应容许工具对审计记录做进一步的分析和处理。 （2）访问控制的关键要素 访问控制是指主体依据某些控制策略对客体本身或其他资源进行不同权限的访问。访问控制包括3个要素：主体、客体和控制策略。 1）主体 主体是可以在信息客体间流动的一种实体。主体通常指的是访问用户，但是作业或设备也可以成为主体。所以，对文件进行操作的用户是一种主体，用户调度并运行的某个作业也是一种主体，检测电源故障的设备还是一个主体。大多数交互式系统的工作过程是：用户首先在系统中注册，然后启动某一进程以完成某项任务，该进程继承了启动它的用户的访问权限。在这种情况下，进程也是一个主体。一般来讲，审计机制应能对主体涉及的某一客体进行的与安全有关的所有操作都做相应的记录和跟踪。 2）客体 客体本身是一种信息实体，或者是从其他主体或客体接收信息的载体。客体不受它所依存的系统的限制，其可以是记录、数据块、存储页、存储段、文件、目录、目录树、邮箱、信息、程序等，也可以是位、字节、字、域、处理器、通信线路、时钟、网络节点等。主体有时也可以被当作客体，例如，一个进程可能包含多个子进程，这些子进程就可以被认为是一种客体。在一个系统中，作为一个处理单位的最小信息集合就称为一个文件，每一个文件都是一个客体。但是，如果文件可以分成许多小块，并且每个小块又可以单独处理，那么每个小块也都是一个客体。另外，如果文件系统被组织成了一个树形结构，那么这种文件目录也是客体。 在有些系统中，逻辑上所有的客体都作为文件处理。每种硬件设备都作为一种客体来处理，因而，每种硬件设备都具有相应的访问控制信息。如果一个主体准备访问某个设备，则该主体必须具有适当的访问权，而对设备的安全校验机制将对访问权进行校验。例如，某主体想对终端进行写操作，则需要将想写入的信息先写入相应的文件中，安全机制将根据该文件的访问信息来决定是否允许该主体对终端进行写操作。 3）控制策略 控制策略是主体对客体的操作行为集和约束条件集，也是主体对客体的控制规则集。这个规则集直接定义了主体对客体可以进行的作用行为和客体对主体的条件约束。控制策略体现了一种授权行为，即客体对主体的权限允许，这种允许不可超越规则集。 访问控制系统的3个要素可以使用三元组（S、O、P）来表示，其中S表示主体，O表示客体，P表示许可。当主体提出一系列正常请求信息I1，I2，…，In时，请求信息会通过物联网系统的入口到达控制规则集监视的监控器，由控制规则集来判断允许或拒绝请求。在这种情况下，必须先确认主体是合法的，而不是假冒的，也就是必须对主体进行认证。主体通过认证后才能访问客体，但并不保证其有权限对客体进行操作。客体对主体的具体约束由访问控制表来控制实现，对主体的验证一般都是通过鉴别用户标志和用户密码来实现的。用户标志是一个用来鉴别用户身份的字符串，每个用户有且只能有唯一的一个用户标志，以便与其他用户有所区别。当一个用户在注册系统时，他必须提供其用户标志，然后系统才会执行一个可靠的审查来确认当前用户就是对应用户标志的那个用户。 当前访问控制实现的模型普遍采用了主体、客体、授权的定义和这3个定义之间的关系的方法来描述。访问控制模型能够对计算机系统中的存储元素进行抽象表达。访问控制要解决的一个基本问题便是主动对象（如进程）如何对被动的受保护对象（如被访问的文件等）进行访问，并且按照安全策略进行控制。主动对象称为主体，被动对象称为客体。 针对一个安全的系统，或者是将要在其上实施访问控制的系统，一个访问可以对被访问的对象产生以下作用：一是对信息的抽取；二是对信息的插入。对于被访问对象来说，可以有“只读不修改”“只读修改”“只修改不读”“既读又修改”4种访问方式。 访问控制模型可以根据具体的安全策略的配置来决定一个主体对客体的访问属于以上4种访问方式中的哪一种，并且可以根据相应的安全策略来决定是否给予主体相应的访问权限。 （3）访问控制策略的实施 访问控制策略是物联网信息安全的核心策略之一，其任务是保证物联网信息不被非法使用和非法访问，为保证信息基础的安全性提供一个框架，提供管理和访问物联网资源的安全方法，规定各要素需要遵守的规范与应负的责任，为物联网系统安全提供可靠依据。 1）访问控制策略的基本原则 访问控制策略的制定与实施必须围绕主体、客体和控制规则集三者之间的关系展开。具体原则如下。 ① 最小特权原则。最小特权原则指主体执行操作时，按照主体所需权利的最小化原则分配给主体权利。最小特权原则的优点是最大限度地限制了主体实施授权行为，可以避免来自突发事件、错误和未授权用户主体的危险，即为了达到一定的目的，主体必须执行一定的操作，但主体只能做允许范围内的操作。 ② 最小泄露原则。最小泄露原则指主体执行任务时，按照主体所需要知道的信息最小化的原则分配给主体权利。 ③ 多级安全原则。多级安全原则指主体和客体间的数据流向和权限控制按照安全级别进行划分，包括绝密、秘密、机密、限制和无级别5级。多级安全原则的优点是可避免敏感信息扩散。对于具有安全级别的信息资源，只有安全级别比它高的主体才能够访问它。 2）访问控制策略的实现方式 访问控制的安全策略有：基于身份的安全策略和基于规则的安全策略。目前使用这两种安全策略的基础都是授权行为。 ① 基于身份的安全策略。 基于身份的安全策略与鉴别行为一致，其目的是过滤对数据或资源的访问，只有能通过认证的主体才有可能正常使用客体的资源。基于身份的安全策略包括基于个人的安全策略和基于组的安全策略。 基于个人的安全策略是指以用户为中心建立的一种策略。这种策略由一些列表组成，这些列表限定了针对特定的客体，哪些用户可以实现何种策略操作行为。 基于组的安全策略是基于个人的安全策略的扩充，指一些用户被允许使用同样的访问控制规则访问同样的客体。 基于身份的安全策略有两种基本的实现方法：访问能力表和访问控制列表。访问能力表提供了针对主体的访问控制结构，访问控制列表提供了针对客体的访问控制结构。 ② 基于规则的安全策略 基于规则的安全策略中的授权通常依赖于敏感性。在一个安全系统中，对数据或资源应该标注安全标记。代表用户进行活动的进程可以得到与其原发者相应的安全标记。 基于规则的安全策略在实现时，由系统通过比较用户的安全级别和客体资源的安全级别来判断是否允许用户进行访问。 2、访问控制的分类 访问控制可以限制用户对应用中关键资源的访问，防止非法用户进入系统及合法用户对系统资源的非法使用。在传统的访问控制中，一般采用自主访问控制和强制访问控制。随着分布式应用环境的出现，又发展出了基于对象的访问控制、基于任务的访问控制、基于角色的访问控制、基于属性的访问控制等多种访问控制技术。 1）自主访问控制 自主访问控制（Discreytionary Access Control，DAC）是指用户有权对自身所创建的访问对象（如文件、数据表等）进行访问，并可将对这些对象的访问权授予其他用户和从授予权限的用户处收回其访问权限。 2）强制访问控制 强制访问控制（Mandatory Access Control，MAC）是指由系统（通过专门设置的系统安全员）对用户所创建的对象进行统一的强制性控制，按照规定的规则决定哪些用户可以对哪些对象进行什么样的操作系统类型的访问，即使是创建者用户，其在创建一个对象后，也可能无权访问该对象。 3）基于对象的访问控制 DAC或MAC模型的主要任务都是对系统中的访问主体和受控对象进行一维的权限管理。当用户数量多、处理的信息数据量巨大时，用户权限的管理任务将变得十分繁重且难以维护，这就会降低系统的安全性和可靠性。 对于海量的数据和差异较大的数据类型，需要用专门的系统和专门的人员加以处理，如果采用基于角色的访问控制模型，安全管理员除了需要维护用户和角色的关联关系外，还需要将庞大的信息资源访问权限赋予有限个角色。 当信息资源的种类增加或减少时，安全管理员必须更新所有角色的访问权限设置，如果受控对象的属性发生变化，以及需要将受控对象不同属性的数据分配给不同的访问主体进行处理时，则安全管理员将不得不增加新的角色，还必须更新原来所有角色的访问权限设置以及访问主体的角色分配设置。 这样的访问控制需求变化往往是不可预知的，这会导致访问控制管理难度增加工作量变大。因此，在这种情况下，有必要引入基于受控对象的访问控制模型。 控制策略和控制规则是基于对象的访问控制（Object-based Access Control，OBAC）系统的核心所在。在基于受控对象的访问控制模型中，会将访问控制列表与受控对象或受控对象的属性相关联，并会将访问控制选项设计成为用户、组或角色及其对应权限的集合；同时允许对策略和规则进行重用、继承和派生操作。这样，不仅可以对受控对象本身进行访问控制，也可以对受控对象的属性进行访问控制，而且派生对象可以继承父对象的访问控制设置，这对于信息量巨大、信息内容更新变化频繁的信息管理系统非常有益，可以减轻由信息资源的派生、演化和重组等带来的分配、设定角色权限等工作量。 OBAC系统从信息系统的数据差异变化和用户需求出发，有效地解决了信息数据量大、数据种类繁多、数据更新变化频繁的大型信息管理系统的安全管理问题。同时，从受控对象的角度出发，将访问主体的访问权限直接与受控对象相关联。一方面，定义对象的访问控制列表，使增、删、修改访问控制项易于操作；另一方面，当受控对象的属性发生改变，或者受控对象发生继承和派生行为时，无须更新访问主体的权限，只须修改受控对象的相应访问控制项即可，从而减少了访问主体的权限管理，降低了授权数据管理的复杂性。 （编辑：哈尔滨站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
