專利名稱：一種空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，屬于數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及空 間數(shù)據(jù)庫中矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的訪問控制方法。
背景技術(shù)：
空間遙感和信息技術(shù)的發(fā)展使得空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越廣泛，空間數(shù)據(jù)的訪問、 管理和可視化研究已經(jīng)走進(jìn)了日常生活。日前已經(jīng)有很多公司和組織通過地理信息系統(tǒng)為 政府和公司在決策上提供空間數(shù)據(jù)查詢、訪問與分析服務(wù)。然而，一些敏感的空間數(shù)據(jù)(如 軍事基地)的暴露給國家?guī)戆踩{。空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)作為空間數(shù)據(jù)的一個(gè)主要數(shù)據(jù)源，其 授權(quán)問題是空間數(shù)據(jù)庫訪問控制與管理的核心問題?？臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的授權(quán) 要求授權(quán)系統(tǒng)能夠1)支持否定策略；2)支持對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行多種粒度的授權(quán)；3)支持多 種空間拓?fù)潢P(guān)系，并利用該拓?fù)潢P(guān)系界定訪問邊界?，F(xiàn)有工作的主要思路主要有兩種一種 是在傳統(tǒng)授權(quán)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行空間擴(kuò)展，這些方案存在缺陷，如策略表達(dá)能力有限，授權(quán) 區(qū)域不能表達(dá)諸如與授權(quán)窗口鄰接的空間客體的能力；實(shí)現(xiàn)難度大，二次空間檢索帶來性 能的損失大；僅適合主體驅(qū)動(dòng)的空間應(yīng)用。另一種思路是在空間查詢的基礎(chǔ)上進(jìn)行安全擴(kuò) 展，基本思想是在空間數(shù)據(jù)的索引上加入授權(quán)信息，然而該方法在空間數(shù)據(jù)和授權(quán)策略變 動(dòng)頻繁的情況下，需要大量修改空間索引信息，帶來嚴(yán)重的系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，目前僅應(yīng)用在一些靜 態(tài)的柵格數(shù)據(jù)中。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)庫中的矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問控制管理中存在 的問題，本發(fā)明提供一種空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，通過空間謂詞表達(dá)授權(quán)策略，具有豐 富的表達(dá)能力，滿足空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的安全需求，并且將傳統(tǒng)的訪問控制方法對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象 進(jìn)行的兩次檢索(一次檢索產(chǎn)生于對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象授權(quán)策略的查找與判定，另一次檢索產(chǎn)生于 數(shù)據(jù)對(duì)象的獲取過程)合并為一次檢索。將授權(quán)策略用查詢改寫的方法實(shí)施到用戶查詢 中，使數(shù)據(jù)查詢和授權(quán)判定一次檢索完成，降低了系統(tǒng)檢索的負(fù)擔(dān)，提高了空間數(shù)據(jù)訪問的 效率和速度，同時(shí)也有效保護(hù)敏感數(shù)據(jù)不被訪問。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，包括下列步驟1)用戶經(jīng)過認(rèn)證與空間數(shù)據(jù)庫建立連接和會(huì)話；2)用戶向空間數(shù)據(jù)庫輸入訪問信息，空間數(shù)據(jù)庫將訪問信息解析為查詢解析樹；3)依據(jù)查詢解析樹檢索授權(quán)策略；4)依據(jù)授權(quán)策略改寫查詢解析樹；
5)優(yōu)化改寫過的查詢解析樹； 6)執(zhí)行優(yōu)化后的查詢解析樹并輸出訪問結(jié)果。
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所述授權(quán)策略為一個(gè)六元組<s，ο, p，ap，gtype，goption〉，其中s為策略的主體，即為數(shù)據(jù)庫中的用戶ο為策略的客體，即為空間數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)表ρ為策略的權(quán)限，即為對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的操作權(quán)限ap為策略的授權(quán)區(qū)域，用于限定該用戶s對(duì)空間數(shù)據(jù)表ο訪問邊界gtype為策略的類型，包含肯定策略和否定策略?？隙ú呗允侵冈试S用戶訪問，否 定策略則是指不允許用戶訪問該矢量數(shù)據(jù)表對(duì)應(yīng)的空間對(duì)象goption為策略的傳播選項(xiàng)。true表示該策略的被授予者能夠轉(zhuǎn)授該權(quán)限；false 則表示不能。第3)步驟的具體方法為依據(jù)查詢解析樹的主體、客體和訪問方式，逐條查找匹配的授權(quán)策略；第4)步驟的具體方法為提取授權(quán)策略中的空間謂詞；合取授權(quán)策略中否定策略的空間謂詞；析取授權(quán)策略中肯定策略的空間謂詞；然后再將兩者合取形成合成的空間謂詞；將合成的空間謂詞和原查詢解析樹中的查詢資格進(jìn)行合取后添加到查詢解析樹 的查詢資格列中。授權(quán)策略與查詢解析樹相匹配，可以為一條或多條。所述空間謂詞表示為ap = gtype。所述的授權(quán)區(qū)域由授權(quán)窗口和空間拓?fù)潢P(guān)系組成，授權(quán)窗口用于表示授權(quán)區(qū)域的 幾何參照，為一個(gè)空間幾何多邊形；空間拓?fù)潢P(guān)系表示授權(quán)客體與授權(quán)窗口的空間關(guān)系。授 權(quán)客體，是授權(quán)給主體的客體的集合。所述空間拓?fù)潢P(guān)系包括但不僅限于以下within、touch、contain、cross、 disjoint、equal>intersect 禾口 overlap。其中，within 在其中。對(duì)于空間對(duì)象a，b，within(a，b)表示空間對(duì)象a的邊界 與內(nèi)部完全的包含在空間對(duì)象b的內(nèi)部。touch 相鄰。對(duì)于空間對(duì)象a, b，touch (a, b)表示空間對(duì)象a和b的邊界相交， 但內(nèi)部不相交。contain 包含。對(duì)于空間對(duì)象a，b，cantain (a，b)表示空間對(duì)象a包含空間對(duì)象 b的邊界和內(nèi)部。disjoint 相離。對(duì)于空間對(duì)象a，b，disjoint (a，b)表示空間對(duì)象a和b的邊界 與內(nèi)部都不相交intersect 相交。對(duì)于空間對(duì)象a，b，intersect (a，b)表示空間對(duì)象a和b相交。 equal 重疊。對(duì)于空間對(duì)象a, b，equal (a, b)表示空間對(duì)象a和b具有相同的邊界和所述操作權(quán)限包括但不僅限于以下操作select、insert、update和delete以及 任意兩種或兩種以上的組合。其中select是指選擇；insert是指插入；update是指更新； delete是指刪除。所述優(yōu)化查詢解析樹的方法為首先將改寫后的查詢解析樹依據(jù)訪問信息的客體分解為多個(gè)單獨(dú)的子查詢；
對(duì)每個(gè)子查詢的where子句進(jìn)行冗余清除；將經(jīng)過冗余清除的每個(gè)子查詢進(jìn)行窮舉收索，依據(jù)代價(jià)模型選取最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃；將最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃轉(zhuǎn)換為執(zhí)行代碼。所述的冗余清除的具體方法為第一，將where子句中的空間謂詞轉(zhuǎn)化為析取范式形如 (XI Λ Yl) V (Χ2 Λ Υ2) V……V (Xn Λ Yn)，其中 Xk, Yk 為空間謂詞。第二，根據(jù)子句中的兩個(gè)空間謂詞的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行子句的冗余判定，對(duì)空間謂詞 進(jìn)行合并或裁剪。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、提供更多種的授權(quán)策略本發(fā)明提出的空間數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)或柵格數(shù)據(jù)的訪問控制方法支持多種粒度的 授權(quán)(表級(jí)和記錄級(jí)的授權(quán))；而且支持肯定和否定授權(quán)；并且能夠通過傳播選項(xiàng)進(jìn)行矢量 數(shù)據(jù)的委托授權(quán)。2.更高的訪問效率本發(fā)明將傳統(tǒng)的策略判定和空間檢索的兩次空間查詢合并為一次，在一次查詢中 確定用戶查詢的結(jié)果并返回相應(yīng)的信息；同時(shí)分析改寫后的用戶查詢，對(duì)空間謂詞轉(zhuǎn)換為 析取范式，利用合并規(guī)則和裁剪規(guī)則對(duì)空間謂詞進(jìn)行冗余清除通過這兩種方式提高空間 數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)安全訪問的性能。


圖1為本發(fā)明方法的流程框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中使用的空間數(shù)據(jù)庫的矢量數(shù)據(jù)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)房山農(nóng)場(chǎng)及所在村莊的相關(guān)信息進(jìn)行訪問的查詢解析 樹；圖4為圖3的查詢解析樹用本發(fā)明的方法改寫后生成的新的查詢解析樹；圖5為本發(fā)明的方法運(yùn)用于BeyonDB數(shù)據(jù)庫時(shí)的體系架構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明方法中改寫查詢解析樹的流程框具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法包括如下步驟，參見圖1 1)用戶經(jīng)過認(rèn)證與空間數(shù)據(jù)庫建立連接和會(huì)話；空間數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù)表，空 間數(shù)據(jù)表的每一條記錄對(duì)應(yīng)一個(gè)空間對(duì)象，表的一個(gè)字段geometry用于表述空間對(duì)象的 幾何形狀，其他字段描述空間對(duì)象的一些非空間屬性。2)用戶向空間數(shù)據(jù)庫輸入訪問信息，空間數(shù)據(jù)庫將訪問信息解析為查詢解析樹；3)依據(jù)查詢解析樹檢索授權(quán)策略；根據(jù)當(dāng)前用戶查詢的空間數(shù)據(jù)表，即客體、查詢主體(包括當(dāng)前用戶、當(dāng)前會(huì)話扮 演的角色、和會(huì)話指定的組)以及查詢的具體操作，即訪問方式，對(duì)策略庫中的授權(quán)策略進(jìn) 行查找。查找時(shí)為逐條查找與上述客體、主體和訪問方式匹配的授權(quán)策略。
授權(quán)策略為一個(gè)六元組<s，O，p，ap，gtype，goption〉，其中s為策略的主體，即為數(shù)據(jù)庫中的用戶ο為策略的客體，即為空間數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)表ρ為策略的權(quán)限，即為對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的操作權(quán)限。操作權(quán)限包括select、insert、 update和delete及其任意兩種或兩種以上的組合。ap為策略的授權(quán)區(qū)域，用于限定該用戶s對(duì)空間數(shù)據(jù)表ο訪問邊界。授權(quán)區(qū)域由 授權(quán)窗口和空間拓?fù)潢P(guān)系組成，授權(quán)窗口用于表示授權(quán)區(qū)域的幾何參照，為一個(gè)空間幾何 多邊形；空間拓?fù)潢P(guān)系表示授權(quán)客體與授權(quán)窗口的空間關(guān)系?？臻g拓?fù)潢P(guān)系包括但不僅限 于以下拓?fù)潢P(guān)系within、touch、contain、cross、disjoint、equal、intersect 和 overlap。gtype為策略的類型，包含肯定策略和否定策略。肯定策略是指允許用戶訪問，否 定策略則是指不允許用戶訪問該矢量數(shù)據(jù)表對(duì)應(yīng)的空間對(duì)象。goption為策略的傳播選項(xiàng)，true表示該策略的被授予者能夠轉(zhuǎn)授該權(quán)限；false 則不能。4)依據(jù)授權(quán)策略改寫查詢解析樹，具體方法為提取每一條授權(quán)策略的空間謂詞，授權(quán)策略表示為SQL語句“CREATE PERMIT ρ ON ο TOs WHERE ap = gtype goption，，的，則空間謂詞表示為 ap = gtype ；合取否定策略的空間謂詞；析取肯定策略的空間謂詞；然后再將兩者合取形成合成的空間謂詞；將合成的空間謂詞和原查詢解析樹中的查詢資格進(jìn)行合取后添加到新的查詢解 析樹的查詢資格列中。5)優(yōu)化改寫過的查詢解析樹；首先將改寫后的查詢解析樹依據(jù)訪問信息的客體分解為幾個(gè)單獨(dú)的子查詢；第二對(duì)每個(gè)子查詢的where子句進(jìn)行冗余清除；空間謂詞冗余判定依賴于空間謂詞的組成。通?？臻g謂詞由空間拓?fù)潢P(guān)系和空間 區(qū)域兩部分構(gòu)成，拓?fù)潢P(guān)系和空間區(qū)域各自存在著特殊關(guān)系。例如拓?fù)潢P(guān)系的相交與包 含，包含與相離以及空間區(qū)域的包含關(guān)系等，這些都是潛在的造成謂詞冗余的原因。在分析 拓?fù)浜瘮?shù)的關(guān)系以及授權(quán)區(qū)域(包括查詢區(qū)域)之間的關(guān)系之后，依據(jù)合并規(guī)則和裁剪規(guī) 則進(jìn)行冗余清除?？臻g拓?fù)潢P(guān)系可分為兩類，拓?fù)潢P(guān)系包容和拓?fù)潢P(guān)系沖突，其中拓?fù)潢P(guān)系包容定義為設(shè)空間謂詞X為TPX (geometry，GEO) = 1，Y為 TPY (geometry, GEO) = 1，其中g(shù)eometry為矢量數(shù)據(jù)表的空間屬性，GEO為查詢區(qū)域，RX和 RY為空間謂詞X和Y查詢結(jié)果集。對(duì)于任意的矢量數(shù)據(jù)和查詢區(qū)域GE0，如果RX包含RY， 則稱TPX包容TPY。拓?fù)潢P(guān)系沖突定義為設(shè)空間謂詞X為TPX (geometry，GEO) = 1，Y為 TPY (geometry, GEO) = 1，其中g(shù)eometry為矢量數(shù)據(jù)表的空間屬性，GEO為查詢區(qū)域，RX和 RY為空間謂詞X和Y查詢結(jié)果集。對(duì)于任意的矢量數(shù)據(jù)和查詢區(qū)域GE0，如果RX與RY的 交集為空，則稱TPX與TPY沖突。例如，若矢量數(shù)據(jù)geometry與查詢區(qū)域GEO存在within關(guān)系，那么必然存在intersect關(guān)系，也即是說，對(duì)于任意矢量數(shù)據(jù)geometry和查詢區(qū)域GEO，均有謂詞 intersect (geometry, GEO) = 1 的查詢結(jié)果集包含謂詞 within (geometry，GEO) = 1 的查詢 結(jié)果集，因而intersect包容within ；同理,within包容其自身。而由于within (geometry， GEO) = 1的查詢結(jié)果集與disjoint (geometry，GEO) = 1的查詢結(jié)果集的交集總為空，因 而within與disjoint相沖突。根據(jù)兩個(gè)空間謂詞的空間拓?fù)潢P(guān)系和授權(quán)窗口之間的相互關(guān)系，按照如下規(guī)則對(duì) where子句進(jìn)行冗余清除合并規(guī)則1 設(shè)空間拓?fù)潢P(guān)系函數(shù)TPFX = TPX (geometry, GE0X)，TPFY = TPY(geometry，GE0Y)，其中TPX和TPFY為disjoint之外的拓?fù)潢P(guān)系，GEOX和GEOY為查詢 區(qū)域，如果TPX包容TPY，且GEOX包含GE0Y，則合取式(TPFX = 1 Λ TPFY = 1)合并為TPFY =1，合取式(TPFX = 0 Λ TPFY = 0)合并為 TPFX = 0 ；析取式(TPFX = 1 V TPFY = 1)合 并為 TPFX = 1，析取式(TPFX = OV TPFY = 0)合并為 TPFY = 0。合并規(guī)則2 設(shè)空間拓?fù)潢P(guān)系函數(shù) TPFX = disjoint (geometry, GE0X)，TPFY = disjoint (geometry，GE0Y)，其中GEOX和GEOY為查詢區(qū)域，如果GEOX包含GE0Y，則合取式 (TPFX = 1 Λ TPFY = 1)合并為 TPFX = 1 ；合取式(TPFX = OA TPFY = 0)合并為 TPFY = 0 ；析取式(TPFX = 1 V TPFY = 1)合并為 TPFY = 1，析取式(TPFX = OV TPFY = 0)合并 為 TPFX = 0。裁剪規(guī)則1 設(shè)空間拓?fù)潢P(guān)系函數(shù)TPFX = TPX (geometry, GE0X)，TPFY = TPY (geometry，GE0Y)，其中g(shù)eometry為矢量數(shù)據(jù)表的空間屬性，GEOX和GEOY為查詢區(qū)域， 如果GEOX = GEOY,且TPX與TPY沖突，則合取式(TPFX = 1 Λ TPFY = 1)用false代替。裁剪規(guī)則2 設(shè)空間拓?fù)潢P(guān)系函數(shù)TPFX = TPX (geometry, GE0X)，TPFY = TPY (geometry，GE0Y)，其中g(shù)eometry為矢量數(shù)據(jù)表的空間屬性，GEOX和GEOY為查詢區(qū)域， 如果 TPX = TPY 且不為 disjoint，GEOX 包含 GE0Y，則合取式(TPFX = OA TPFY = 1)用 false代替.裁剪規(guī)則3 設(shè)空間拓?fù)潢P(guān)系函數(shù) TPFX = disjoint (geometry, GE0X)，disjoint =TPY (geometry, GE0Y)，其中g(shù)eometry為矢量數(shù)據(jù)表的空間屬性，GEOX和GEOY為查詢區(qū) 域，如果GEOX包含GE0Y，則合取式(TPFX = OA TPFY = 1)用false代替。例如where 子句為(intersect (geometry, geo) = 1) Λ (within (geometry, geo) = 1)，根據(jù)合并規(guī)則 1，TPX = intersect, TPY = within, GEOX = GEOY = geo, intersect 包容 within,且 GEOX = GEOY = geo。那么 where 子句(intersect (geometry, geo) = 1) Λ (within (geometry, geo) = 1)可合并為(within (geometry, geo) = 1第三將每個(gè)經(jīng)過冗余清除的子查詢生成的查詢解析樹進(jìn)行窮舉搜索，依據(jù)代價(jià)模 型選取最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃；最后將最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃轉(zhuǎn)換為執(zhí)行代碼。6)執(zhí)行優(yōu)化后的查詢解析樹并輸出訪問結(jié)果即執(zhí)行最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃的執(zhí)行代碼并輸出訪問結(jié)果。本發(fā)明的方法可以用于BeyonDB數(shù)據(jù)庫，本發(fā)明用于BeyonDB數(shù)據(jù)庫的體系架構(gòu) 如圖5所示，矢量數(shù)據(jù)的查詢處理將依次進(jìn)行語法分析，查詢改寫，優(yōu)化，執(zhí)行四大步驟。其 中，查詢改寫將依次根據(jù)查詢中相關(guān)的視圖，規(guī)則，授權(quán)(即傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫自主訪問控制判
8定)和完整性的定義進(jìn)行改寫。視圖改寫是將對(duì)視圖的查詢改寫成對(duì)其基表的查詢；規(guī) 則(與其他數(shù)據(jù)庫中的觸發(fā)器相同)的改寫是收集查詢中相關(guān)的規(guī)則信息，并存儲(chǔ)到查詢 結(jié)構(gòu)中，提交到執(zhí)行器去執(zhí)行；授權(quán)的改寫是根據(jù)自主訪問控制策略對(duì)查詢進(jìn)行授權(quán)判定； 而完整性改寫是將定義在表和視圖中的完整性約束收集到查詢結(jié)構(gòu)中。而優(yōu)化的步驟包括 子查詢生成，枚舉計(jì)劃生成和代碼生成。子查詢生成是將查詢重寫修改的解析樹分解成幾 個(gè)單獨(dú)的塊，用于后繼優(yōu)化，這些塊通常也稱為優(yōu)化器內(nèi)部的子查詢，這一過程引入了相對(duì) 簡單的啟發(fā)式重寫簡化查詢，增強(qiáng)優(yōu)化；枚舉計(jì)劃生成是將優(yōu)化器內(nèi)部生成的每個(gè)子查詢 的所有執(zhí)行計(jì)劃進(jìn)行窮舉搜索，依據(jù)代價(jià)模型選取最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃；而代碼生成是將枚舉計(jì) 劃選取的優(yōu)化計(jì)劃轉(zhuǎn)換成執(zhí)行器真正用來執(zhí)行的代碼格式。BeyonDB進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)授權(quán)的安全擴(kuò)展包括兩個(gè)部分1)查詢改寫中進(jìn)行授權(quán)改 寫之后，增加謂詞改寫，將矢量數(shù)據(jù)的授權(quán)策略作為一個(gè)where子條件添加到解析樹中；2) 優(yōu)化過程中在啟發(fā)式重寫增強(qiáng)優(yōu)化階段，對(duì)謂詞中可能存在的冗余進(jìn)行初步優(yōu)化。下面以空間數(shù)據(jù)庫中的房山區(qū)為例具體說明本發(fā)明的方法。空間數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù)表，空間數(shù)據(jù)表的每一條記錄對(duì)應(yīng)一個(gè)空間對(duì)象，表的 一個(gè)字段geometry用于表述空間對(duì)象的幾何形狀，其他字段描述空間對(duì)象的一些非空間 屬性。以矢量數(shù)據(jù)為例，圖2顯示了房山區(qū)局部行政圖，對(duì)應(yīng)空間數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)空間數(shù)據(jù) 表fangshan，行政圖上的每一個(gè)幾何多邊形都對(duì)應(yīng)一個(gè)空間對(duì)象，這個(gè)空間對(duì)象也對(duì)應(yīng)在 空間數(shù)據(jù)表中的一條記錄。比如圖2中進(jìn)行了填充的區(qū)域是金雞臺(tái)。由于要在金雞臺(tái)區(qū)域 建立軍事基地，相應(yīng)的對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的訪問，金雞臺(tái)及其鄰接的區(qū)域應(yīng)禁止公眾訪問。為了體現(xiàn)上述限制，空間數(shù)據(jù)庫的策略庫中需要確定一條授權(quán)策略為<public, fangshan, select, <touch, JJT>, _，false>，其中用戶s 為 Public空間數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)表ο是Fangshan用戶s對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的操作權(quán)限ρ是Select用戶s對(duì)空間數(shù)據(jù)表ο訪問邊界的授權(quán)區(qū)域是〈touch，JJT>，空間拓?fù)潢P(guān)系是 touch，表示授權(quán)客體與授權(quán)窗口的空間關(guān)系。授權(quán)窗口是JJT，即金雞臺(tái)的幾何參照，為一 個(gè)空間幾何多邊形。策略的類型gtype為-，即否定策略，矢量數(shù)據(jù)表ο中的授權(quán)區(qū)域ap =〈touch， JJT>不允許Public訪問。也就是說與金雞臺(tái)邊界相鄰的空間區(qū)域不允許訪問。策略的傳播選項(xiàng)goption為false，表示該策略的被授予者不能夠轉(zhuǎn)授該權(quán)限。如果用戶對(duì)金雞臺(tái)發(fā)起如下查詢SELECT*FR0M fangshan根據(jù)這條查詢從策略數(shù)據(jù)庫中檢索到的授權(quán)策略為<public, fangshan, select, <touch, JJT>, _，false>,相應(yīng)的該授權(quán)策略建立SQL語句為SELECT*FR0M fangshan WHERE st_touches (geometry, JJT) =0，也就是說 touch JJT是不允許的。則該條授權(quán)策略的空間謂詞為touches (geometry，JJT) = 0，這表明相對(duì) 于這條策略，用戶查詢金雞臺(tái)返回的結(jié)果將是不允許查詢金雞臺(tái)及周邊區(qū)域。由于用戶的訪問可能并不局限于空間數(shù)據(jù)庫的某一單獨(dú)的空間幾何多邊形，而是
9涉及一個(gè)空間范圍，包含多個(gè)空間幾何多邊形，將會(huì)涉及多個(gè)授權(quán)策略。因此，用戶經(jīng)過認(rèn) 證與空間數(shù)據(jù)庫建立連接和會(huì)話后，1)需要將用戶的訪問信息進(jìn)行語法分析解析為查詢解析樹；訪問I(Ql)公眾用戶訪問空間數(shù)據(jù)庫中房山農(nóng)場(chǎng)及所在村莊的相關(guān)信息，訪問 信息為SELECT farm_name, country_name, usage FROM fangshan FS, bjfarm FWHERE FS. country_name = F. locationAND st_intersects(FS. geometry, QP) = 0AND udf(FS)將其解析為解析語法樹見圖3，解析樹的左子樹為目標(biāo)列，為該查詢的輸出結(jié)果 集；解析樹的右子樹為查詢資格，也就是查詢語句的where子句。2)依據(jù)查詢解析樹檢索授權(quán)策略，該查詢解析樹涉及到四條授權(quán)策略，授權(quán)策略的SQL語句為判定1 (P1)禁止公眾訪問金雞臺(tái)村和與其相鄰接的行政村CREATE PERMIT select ON fangshan TO public WHERE st_touches(geometry, JJT) = 0判定2(P2)禁止公眾訪問房山區(qū)南關(guān)站CREATE PERMIT select ON fangshan TO public WHERE st_within(geometry, NGZ) = 0判定3(P3):允許公眾訪問旁山區(qū)百花山風(fēng)景區(qū)CREATE PERMIT select ON fangshan TO public WHERE st_within(geometry, BHS) = 1判定4(P4):允許公眾訪問房山區(qū)銀狐洞風(fēng)景區(qū)CREATE PERMIT select ON fangshan TO public WHERE st within (geometry, YHD) = 1其中0為否定策略，1為肯定策略。3)根據(jù)上述的授權(quán)策略改寫查詢解析樹，改寫后的查詢解析樹見圖4。首先提取每一條授權(quán)策略的空間謂詞，P1 touches (geometry, JJT) = 0P2 :within (geometry, NGZ) = 0P3 :within (geometry, BHS) = 1P4 :within (geometry, YHD) = 1 ；將空間謂詞添加到查詢解析樹的查詢資格列中，具體為考慮到用戶多策略問題，不可避免存在策略沖突問題。在進(jìn)行策略合成的過程中， 將采用否定優(yōu)先的合成方法。在改寫的過程中，將先合取否定策略對(duì)應(yīng)的空間謂詞，析取 肯定策略對(duì)應(yīng)的空間謂詞，而后將否定策略空間謂詞的析取結(jié)果與肯定策略空間謂詞的合 取結(jié)果與原查詢解析樹的查詢資格三者合取，作為改寫后新的查詢資格(即解析樹的右子 樹)。如圖4所示。訪問Ql將觸發(fā)兩條否定策略Pl與P2和兩條肯定策略P3與P4，改寫 過程先將否定策略Pl與P2的空間謂詞合取，將肯定策略P3與P4的空間謂詞析取，最后將這兩個(gè)中間結(jié)果與訪問Ql的查詢資格(WHERE子句)合取，將合取的結(jié)果作為改寫后的查 詢解析樹的右子樹。具體而言，查詢解析樹改寫的重要步驟是空間謂詞改寫，實(shí)際上是在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫 的自主訪問控制(授權(quán)改寫)之后，將矢量數(shù)據(jù)的授權(quán)策略以一個(gè)空間謂詞的形式，添加到 查詢的解析樹中?？臻g謂詞改寫過程如圖6所示，對(duì)于用戶訪問的每一個(gè)空間數(shù)據(jù)表，均執(zhí) 行如下具體步驟a)讀取策略庫中的一條策略；b)將用戶查詢的主體、客體和訪問方式與該策略對(duì)比判定策略與當(dāng)前查詢是否相 關(guān)；c)如果不相關(guān)則繼續(xù)到下一條策略，如果相關(guān)則判斷是否為否定策略；d)如果是否定策略，則將該策略的空間謂詞與已查找到的否定策略集的所有空間 謂詞合取，繼續(xù)下一條策略，否則到步驟5)e)如果是肯定策略，則將該策略的空間謂詞與已查找到的肯定策略的所有空間謂 詞析取。f)將肯定策略的空間謂詞的合取結(jié)果、否定策略空間謂詞的析取結(jié)果與用戶查詢 的查詢資格析取，將三者的析取結(jié)果作為改寫后的查詢資格。4)優(yōu)化改寫過的查詢解析樹優(yōu)化的具體步驟如下；首先將改寫后的查詢解析樹分解為幾個(gè)單獨(dú)的子查詢；對(duì)每個(gè)子查詢的where子句進(jìn)行冗余清除；具體來說第一，將where子句中的空間謂詞轉(zhuǎn)化為析取范式形如 (XI Λ Yl) V (Χ2 Λ Υ2) V……V (Xn Λ Yn)，其中 Xk, Yk 為空間謂詞。第二，對(duì)每一個(gè)子句進(jìn)行冗余判定，進(jìn)而進(jìn)行冗余清除。第三將每個(gè)子查詢生成的查詢解析樹進(jìn)行窮舉收索，依據(jù)代價(jià)模型選取最優(yōu)執(zhí)行 計(jì)劃；將最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃轉(zhuǎn)換為執(zhí)行代碼。5)空間數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行器執(zhí)行優(yōu)化后的查詢解析樹的執(zhí)行代碼，輸出授權(quán)條件下的 用戶需要的空間數(shù)據(jù)信息。這個(gè)空間數(shù)據(jù)信息可以為矢量數(shù)據(jù)，也可以為柵格數(shù)據(jù)。矢量 數(shù)據(jù)可以為二維或三維數(shù)據(jù)。綜上所述，本發(fā)明提出一種空間數(shù)據(jù)庫訪問控制方法。該方法通過空間謂詞表 達(dá)授權(quán)策略，具有更豐富的策略表達(dá)能力不僅支持多種粒度的授權(quán)(表級(jí)和記錄級(jí)的授 權(quán))，而且支持肯定和否定授權(quán)，還能夠通過傳播選項(xiàng)進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)的委托授權(quán)。此外，該方 法將傳統(tǒng)的策略判定和空間檢索的兩次空間查詢合并為一次，在一次查詢中確定用戶查詢 的結(jié)果并返回相應(yīng)的信息；同時(shí)分析改寫后的用戶查詢，對(duì)空間謂詞轉(zhuǎn)換為析取范式，利用 合并規(guī)則和裁剪規(guī)則對(duì)空間謂詞進(jìn)行冗余清除通過這兩種方式提高空間數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù) 安全訪問的性能。
1權(quán)利要求
一種空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，包括下列步驟1)用戶經(jīng)過認(rèn)證與空間數(shù)據(jù)庫建立連接和會(huì)話；2)用戶向空間數(shù)據(jù)庫輸入訪問信息，空間數(shù)據(jù)庫將訪問信息解析為查詢解析樹；3)依據(jù)查詢解析樹檢索授權(quán)策略；4)依據(jù)授權(quán)策略改寫查詢解析樹；5)優(yōu)化改寫過的查詢解析樹；6)執(zhí)行優(yōu)化后的查詢解析樹并輸出訪問結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述授權(quán)策略為六 兀組 <s, ο, ρ, ap, gtype, goption>,其中s為策略的主體，為數(shù)據(jù)庫的用戶O為策略的客體，為空間數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)表P為策略的權(quán)限，為對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的操作權(quán)限ap為策略的授權(quán)區(qū)域，用于限定用戶s對(duì)空間數(shù)據(jù)表ο的訪問邊界gtype為策略的類型，包含肯定策略和否定策略goption為策略的傳播選項(xiàng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于第4)步驟的具體方 法為提取授權(quán)策略中的空間謂詞； 合取授權(quán)策略中否定策略的空間謂詞； 析取授權(quán)策略中肯定策略的空間謂詞； 然后再將上述兩者合取形成合成的空間謂詞；將合成的空間謂詞和原查詢解析樹中的查詢資格進(jìn)行合取后添加到查詢解析樹的查 詢資格列中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述空間謂詞表示 為 ap = gtype。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述的授權(quán)區(qū)域由 授權(quán)窗口和空間拓?fù)潢P(guān)系組成，授權(quán)窗口用于表示授權(quán)區(qū)域的幾何參照；拓?fù)潢P(guān)系表示授 權(quán)客體與授權(quán)窗口的空間關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述空間拓?fù)?關(guān)系包括但不僅限于以下拓?fù)潢P(guān)系within、touch、contain、cross、disjoint、equal、 intersect 禾口 overlap。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述操作權(quán)限包括 但不僅限于以下操作seleCt、insert、update和delete以及任意兩種或兩種以上的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于第3)步驟的具體方 法為依據(jù)訪問信息中的主體、客體和訪問方式，逐條查找匹配的授權(quán)策略。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述優(yōu)化查詢解析 樹的方法為首先將改寫后的查詢解析樹依據(jù)訪問信息的客體分解為多個(gè)單獨(dú)的子查詢； 對(duì)每個(gè)子查詢的where子句進(jìn)行冗余清除；將經(jīng)過冗余清除的每個(gè)子查詢進(jìn)行窮舉搜索，依據(jù)代價(jià)模型選取最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃； 將最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃轉(zhuǎn)換為執(zhí)行代碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，其特征在于所述的冗余清除 的方法為第一，將where子句中的空間謂詞轉(zhuǎn)化為析取范式；第二，根據(jù)子句中的兩個(gè)空間謂詞的相互關(guān)系進(jìn)行子句的冗余判定，對(duì)空間謂詞進(jìn)行 合并或裁剪。
全文摘要
本發(fā)明公開一種空間數(shù)據(jù)庫的訪問控制方法，包括下列步驟1)用戶經(jīng)過認(rèn)證與空間數(shù)據(jù)庫建立連接和會(huì)話；2)用戶向空間數(shù)據(jù)庫輸入訪問信息，空間數(shù)據(jù)庫將訪問信息解析為查詢解析樹；3)依據(jù)查詢解析樹檢索授權(quán)策略；4)依據(jù)授權(quán)策略改寫查詢解析樹；5)優(yōu)化改寫過的查詢解析樹；6)執(zhí)行優(yōu)化后的查詢解析樹并輸出訪問結(jié)果。本發(fā)明的方法能提供多種授權(quán)策略；支持多種粒度的授權(quán)；而且支持肯定和否定授權(quán)策略；并且能夠通過傳播選項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的委托授權(quán)。本發(fā)明將傳統(tǒng)的策略判定和空間檢索合并為一次，在一次查詢中確定用戶查詢結(jié)果并返回相應(yīng)的信息；同時(shí)利用合并規(guī)則和裁剪規(guī)則對(duì)空間謂詞進(jìn)行冗余清除，提高空間數(shù)據(jù)庫安全訪問的性能。
文檔編號(hào)G06F17/30GK101976249SQ201010512380
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者馮登國, 張德勝, 張敏, 徐震, 陳馳 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院軟件研究所