探究访问控制基于角色和透明加解密技术文件访问制约科技

论文导读：
摘要：该文主要研究了基于角色的文件访问控制，经过探讨之后采用了扩展型角色访问的控制模型，并对透明加解密的应用进行分析，得到了基于角色和透明加解密技术的文件访问控制方案，该方案在项目中取得了实现。
关键词：角色；透明加解密；文件访问；控制
1009-3044（2013）28-6259-03
现阶段，文件信息容易受到外界干扰，内部泄密和破坏情况也较为严重。对于外界干扰，重要文件必须设置访问控制。在基于角色访问权限（RBAC）的基础上，将其扩展化，得到了ERBAC模型。而对于内部破坏和泄密，可采取常用的文件透明加解密技术。该加解密技术能自动选择加解密算法，加解密操作指定文件。用户在使用时不会察觉到加解密的过程。从一定意义上来说，硬盘文件存储时是密文形式，当有不法分子想把它拷贝，其应用程序并不能获得自动解密服务，因此，打不开文件。
1 ERBAC模型
在大型企业内，业务对象较多，权限管理内的角色定义较为复杂。由于用户业务需求多变，需要不断更新系统的功能。系统用户因为工作职责的原因，权限也在发生变化。故此，角色定义会随着业务和时间调整出现频繁变化。多个角色权限出现相互重叠。倘若以调整角色定义的方式改变授权，便不能达到复杂情况变化需要。因此，形成了对角色、用户混合授权的扩展型基于角色权限控制模型ERBAC。
ERBAC模型将访问权限转变成角色权限，用户会有着不一样的分配角色，也有着不同的权限。用户的业务需求多样化，系统数据资源和功能作用也会发生改变，用户权限也会发生变化。因此，角色定义更为复杂，或许会造成多角色权限叠加，不能区分出数据资源访问权限。为了解决用户个性化访问的需求，这是一个必须要解决的问题。
在ERBAC之入用户组概念。用户组是用户集合，它可以当成基本单位分配数据资源权限。以用户的角色分配文件存储功能权限。所谓的用户权限指用户角色功能权限、用户组资源权限两者的组合。只要用户对系统验证的身份进行访问，便会得出用户的用户组和所属角色。根据角色功能权限得出按钮、页面元素、菜单项。通过调动功能模块，经过用户组资源的权限得到真实的数据资源。
2 文件系统过滤驱动的加密
此驱动指的是在文件系统驱动和I/O管理器间的驱动程序。把过滤驱动放在文件系统中，只要底层驱动与上层的应用程序进行通信，该应用程序会发出I/O指令。等到I/O管理器获得指令，就开始分配、初始化IRP。在这个阶段，文件过滤驱动把用户请求拦截住，开始自我处理，并把信息传递给文件系统中的其余模块开始其他任务。因为过滤驱动在Windows 内核层，便于拦截文件操作，而且拦截度很高，有着很好的安全性。
文件系统过滤驱动加密的基本思想是，由上层读写请求拦截文件的系统驱动程序，在读取数据IRP包，完成例程再在其中嵌入解密算法，解密处理得到数据。上层数据将会被驱动加密进入磁盘内。读取磁盘数据通过驱动自动解密给予上层。磁盘内的文件均是密文形式。内核模式中，系统最底层为代码运行，其兼容性和稳定性达不到用户模式代码。由此，内核模式比用户模式的透明加解密开发要难得多。
3 基于角色和透明加解密技术的文件访问控制设计

3.1提出模型

在RBAC模型中，用户信息以明文形式保存在数据库内。非法用户获得数据库信息，便能得知他人身份，破坏数据库。新模型内，为确保用户信息存储以密文形式。模型内的用户登录将从应用层的解密模块绕行，将用户信息进行解密。再完成身份的认证过程。模型内还要加入透明加密技术OTFE，提供一些策略配置。可以对指定文件和文件夹做好加密保护。除此之外，也能进行系统加密算法过程。透明加密技术的功能在于避免数据被他人拷贝和非法窃取。不法分子得到的文件信息是垃圾文件。文件数据更加安全。

3.2实现模型

基于角色和透明加解密技术的文件访问控制模型，有策略验证与维护模块、角色访问控制与策略配置模块、密钥管理模块、用户模式加解密模块、通信模块、加解密模块、文件过滤驱动模块、双缓冲维护模块。
3.

2.1策略验证与维护模块

在策略验证与维护模块中，先要维护好进程访问，以文件过滤式的驱动模块进行查询，负责用户层的更新、添加和删除消息操作。该驱动系统可能会因为效率的加快，采取Hash链表存储好后缀名、进程名与规则。

3.2论文导读：

.2角色访问控制和策略配置模块
角色访问控制与策略配置模块主要的功能是添加、修改与划分用户组和用户、系统角色。并且可制定科学的策略配置文件。策略配置模块是对授权进程与授权程序名的关系进行添加、删除与修改，文件内存储策略因素，而注册表之中有路径记录。如果驱动程序进入初始阶段，会通过注册得到策略文件路径。该模块设置目的在于访问指定类型的文件数据。如此便能分开普通进程和危险进程，达到数据的保护。
3.

2.3密钥管理模块

密钥管理模块对密钥安全性和真实性进行负责。公私钥存储和生成时，使用该系统要数据和用户名，以MD5算法获得文件加密密钥。并以windows系统的CryptoAPI随机生成一对公私钥密钥对。加密私钥，再利用用户ID做好加密，用户ID与公钥存储在系统配置文件之中。等到驱动过滤得到加密文件，此时的通信模块会将请求发送到用户层，得到私钥。整个系统借助于密钥管理解密私钥的内容。私钥解密文件做好加密，由通信模块把密钥信息传导驱动当中，并把它当做加密标识，存储于文件内。
3.

2.4用户模式加解密模块

新用户身份验证与角色访问控制策略配置模块内的信息做好解密，由用户模式加解密模块负责。
3.

2.5通信模块

由于应用程序和底层驱动没有一个公开性的通信接口，因此在应用层上要构建辅助线程。倘若上层和驱动有通信信息，自我构造数据的结构可以把信息传给应用层线程内，实现处理工作。就像过滤驱动获得新文件进程名和后缀名，在访问请求过程中将请求信息交给户端中的通信线程。辅助线程获得信息数据后会告知用户，用户及时处理之后就会把结果交给内核层处理。 3.

2.6加解密模块

加解密模块加解密处理有标识的数据文件。根据是系统安全性与可行性判断，加解密模块算法均是分块算法，例如DES、AES、R，不仅考虑了加密强度，而且对突发数据有很强的可操作性。对模块进行调用基本有两种情况，第一种是过滤驱动模块内描述数据，第二种读出双缓存模块中要解密的加密数据。
3.

2.7文件过滤驱动模块

在驱动加载的时候，文件过滤驱动模块负责挂载监控文件系统和卷设备。一旦挂载成功，便接受对象管理器的IRP。根据IRP的不同种类，选择不同类型的IRP派遣函数。
3.

2.8双缓冲维护模块

该模块是维护单个的密文缓冲与单个的明文缓冲。在授权进程中，能够获得明文信息。非授权进程能够获得密文信息。在设定自我的双缓冲过程中，介入Windows的缓存管理器。某个应用程序开始访问文件时，只有两种方式读取数据，一是硬盘内进行读取，第二种是从缓存内直接读取。非法进程突然性的访问或攻击该文件，将会获得系统缓存数据。如果缓存内包含上次合法进程的访问数据，非法进程也能够读取到明文信息数据。如此便不能得到加密。为防止这种现象的发生，应当利用暴力的形式清除掉缓存。还有另一种方式，由于Windows机制出现副作用，系统会出现不稳定的情况，例如蓝屏和死机。在这个时候，系统中引进双缓冲的机制，能够解决这类的问题。
该操作流程中，因为加解密模块选择了分组对齐的算法，可能会代替最初IRP数据的缓冲。其中的请求数据要保证为分组大小的整数倍。如果不是则不要开展正确的解密操作。
4 系统测试和分析

4.1稳定性测试

双缓冲设计决定了系统稳定性。为测定出系统稳定性，可利用策略配置模块进行保护策略的制定。通过授权和非授权这两种程序完成加密型文件的访问，实现测试过程。并频繁测试加密标识性大文件。测试后的结果证明系统可以在多数据、长时间的工作中获得最佳的稳定性。

4.2测试功能性

在系统内输进用户名及，整个系统会得到权限，从而进入指定的截面。同时，系统还要对指定文件、文件夹和文件类型进行配置，显示出指定文件、文件夹与文件类型均达到了加密的存储。如果用户是非授权的，观察这些数据文件都会显示乱码，无法获得正确性的文件信息。
论文导读：
　

4.3测试性能

对系统的性能有影响的，有很多种因素。例如计算机性能、加解密的算法以及双缓冲设置。测试性能的结果，其参考意义远远超出了精确意义。拷贝大小不一的文件花费的时间便能评估系统的性能。
据此可以发现，系统文件加解密的操作，不会影响到系统的性能，也能实现用户透明要求。
5 结束语
基于角色和透明加解密技术的访问控制模型，能够让用户信息以加密密文的形式存在数据库内，避免非法用户进行非法的数据操作，使得信息系统安全性有所提高。加密操作安全性和隐私性较高的文件，倘若用户要求观察这些文件密文，需有权限。该访问控制模型还可以禁止用户进行私自的拷贝。如果用户从该系统环境中离开，则得不到正确的明文信息。两级验证好资源请求信息与用户信息，就可以完成双层保护工作。
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