基于角色的權(quán)限管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳康

摘要：在權(quán)限管理系統(tǒng)中，用戶靈活性與系統(tǒng)安全性始終是一對(duì)矛盾。如何有效降低系統(tǒng)授權(quán)管理的復(fù)雜性一直是權(quán)限管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。基于角色的訪問控制（RBAC）模型，通過引入角色的概念，采用分層技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶與權(quán)限的邏輯分離。層次RBAC模型的角色分層是權(quán)責(zé)分割的基礎(chǔ)。將權(quán)責(zé)分割機(jī)制應(yīng)用于權(quán)限管理系統(tǒng)的用例設(shè)計(jì)和訪問控制中，給出了該系統(tǒng)中角色管理的具體實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：訪問控制；RBAC；權(quán)責(zé)分割；SSD；DSD；權(quán)限管理

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）33-7918-04

不同于自主或強(qiáng)制訪問控制模型，基于角色的訪問控制（簡稱RBAC，下同）以角色作為中介，系統(tǒng)首先給角色授權(quán)，然后將角色分配給用戶，角色架起了訪問控制中訪問主體與客體之間的一座橋梁。之所以不直接將權(quán)限授予用戶，是因?yàn)榻巧扔脩舾叻€(wěn)定性。當(dāng)因?yàn)橄到y(tǒng)需求對(duì)用戶進(jìn)行變更時(shí)，只需修改角色與該用戶的關(guān)聯(lián)，而不必對(duì)角色與訪問控制客體之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行修改，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性有所增強(qiáng)。

1層次RBAC模型

在基于角色的訪問控制模型（RBAC）中，通常采用分層技術(shù)對(duì)角色的職權(quán)和責(zé)任能力進(jìn)行描述。通過添加對(duì)角色分層的支持，能夠提高RBAC的管理效率、明晰角色間的邏輯關(guān)系。層次RBAC模型在RBAC角色集定義的基礎(chǔ)上，提出了角色層次的概念，并添加了相應(yīng)的訪問控制規(guī)范。層次RBAC模型如圖1所示。

層次RBAC中包含兩類角色分層，常規(guī)角色層次和有限角色層次。常規(guī)角色層次在角色分層中支持任意偏序關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)不同角色間的許可集和用戶集從屬關(guān)系的多重繼承；有限角色層次強(qiáng)加限制了角色分層系行為，使系統(tǒng)中分層技術(shù)被限制在簡單的邏輯結(jié)構(gòu)中，有利于增強(qiáng)系統(tǒng)授權(quán)的安全性。

2角色控制的權(quán)責(zé)分割

權(quán)責(zé)分割是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的一條安全法則，主要用于加強(qiáng)有利害關(guān)系策略的沖突性。該沖突性允許一個(gè)用戶可以同時(shí)獲得兩個(gè)（或以上）的沖突角色，通過角色分層和個(gè)性化角色集為高層次的組織安全策略提供約束機(jī)制。為了便于權(quán)限管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，參照RBAC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容，我們將權(quán)責(zé)分割分為兩大類：靜態(tài)權(quán)責(zé)分割和動(dòng)態(tài)權(quán)責(zé)分割。

2.1靜態(tài)權(quán)責(zé)分割

靜態(tài)權(quán)責(zé)分割（SSD）屬于靜態(tài)約束，在角色集定義時(shí)就實(shí)施訪問控制約束。SSD定義了一個(gè)包含兩個(gè)（或以上）角色的集合，為角色集指定限制條件，限制用戶指派關(guān)系。SSD還通過基數(shù)對(duì)策略違例做出了規(guī)定：如果系統(tǒng)的局部組織中有一個(gè)由5個(gè)角色組成的角色集，則在授權(quán)過程中僅能有不超過4個(gè)的用戶角色數(shù)目。

2.2動(dòng)態(tài)權(quán)責(zé)分割

動(dòng)態(tài)權(quán)責(zé)分割（DSD）屬于動(dòng)態(tài)約束，在激活角色時(shí)才實(shí)施訪問控制約束。DSD限制了對(duì)用戶有效的許可，為每個(gè)用戶的最小權(quán)限提供了不同的擴(kuò)展支持。我們定義DSD（×N）是動(dòng)態(tài)權(quán)責(zé)分割中（rs，n）對(duì)的集合，其中rs代表角色集，n代表基數(shù)。我們認(rèn)為在任意一個(gè)（rs，n）DSD的情況下，不存在用戶會(huì)話能從rs中同時(shí)獲得大于等于n的角色個(gè)數(shù)。該結(jié)論證明如下：

設(shè)t是rs的一個(gè)子集，據(jù)上述定義可得到：

SSD能夠在用戶指派角色時(shí)，解決潛在的利害沖突；DSD則是在角色激活時(shí)，解決產(chǎn)生的策略沖突。

3基于角色的訪問控制應(yīng)用

在權(quán)限管理系統(tǒng)中，SSD用于用例設(shè)計(jì)，主要是對(duì)訪問控制核心角色的定義；DSD用于訪問控制，主要是對(duì)權(quán)限管理核心類的描述。

3.1系統(tǒng)用例設(shè)計(jì)

在采用RBAC模型的權(quán)限管理系統(tǒng)中，角色功能圖的用例框圖如圖2所示。

該用例框圖中的角色控制執(zhí)行者主要有3個(gè)：安全管理員、用戶和角色領(lǐng)域工程師。角色領(lǐng)域工程師是權(quán)限管理系統(tǒng)的核心角色，主要用于描述權(quán)限集，實(shí)施角色分層和附加約束操作。安全管理員管理負(fù)責(zé)管理基于角色的權(quán)限系統(tǒng)，為用戶授權(quán)。用戶被定義為一個(gè)真實(shí)的人或者一個(gè)外部的系統(tǒng)，他可以通過角色策略，要求系統(tǒng)執(zhí)行針對(duì)某個(gè)對(duì)象的某種操作。

3.2訪問控制模塊

訪問控制模塊是整個(gè)權(quán)限管理系統(tǒng)的核心部分，它的主要功能是用來驗(yàn)證用戶或其角色是否具有訪問權(quán)限。對(duì)外部系統(tǒng)而言，訪問控制模塊采用黑盒設(shè)計(jì)，通過返回值確定允許或拒絕用戶的操作申請(qǐng)。此模塊的流程圖如圖3所示，從建立權(quán)限與資源的對(duì)應(yīng)關(guān)系入手，逐步實(shí)現(xiàn)角色實(shí)體與權(quán)限實(shí)體之間調(diào)用權(quán)限操作，從而建立權(quán)限實(shí)體與層次結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。

訪問控制模塊設(shè)計(jì)中的主要成員類有User、Session、Role、Permission、Constrain、Object，其中Role是核心類用作主要類的連接。

User是一個(gè)接口，它包括RBAC控制模塊中不同功能的實(shí)現(xiàn)類，每一個(gè)User對(duì)應(yīng)一個(gè)Session。在用戶Logon成功后Session由系統(tǒng)提供，當(dāng)會(huì)話時(shí)鐘超時(shí)系統(tǒng)會(huì)要求用戶重新進(jìn)行身份驗(yàn)證。每一個(gè)Logon用戶可以在自己的Session中激活符合條件的角色，在激活角色之前系統(tǒng)先要調(diào)用Constrain檢查，確認(rèn)用戶角色之間是否存在沖突。Role類的設(shè)計(jì)也和Session一樣使用了多例設(shè)計(jì)模式，其目的同樣是為了控制被激活角色的數(shù)量。

3.3角色管理實(shí)現(xiàn)

權(quán)限管理系統(tǒng)中的角色管理包括：增加角色、角色管理范圍設(shè)定、角色變更、角色刪除等四部分功能，角色管理功能可通過點(diǎn)擊左邊角色管理欄菜單或右鍵菜單來實(shí)現(xiàn)，權(quán)限管理系統(tǒng)中角色管理的部分源碼如下。

4結(jié)論

在權(quán)限管理系統(tǒng)中，角色控制比用戶控制具有更好的靈活性，能夠有效實(shí)現(xiàn)權(quán)責(zé)分割?；诮巧臋?quán)限管理系統(tǒng)已經(jīng)能夠很好滿足單域環(huán)境中的系統(tǒng)授權(quán)，針對(duì)跨域訪問的授權(quán)機(jī)制和對(duì)權(quán)責(zé)分割理論的優(yōu)化，是今后進(jìn)一步工作的重點(diǎn)。

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