基于改進(jìn)rbac的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法，包括如下步驟：定義一個義務(wù)，使其成為RBAC的一個基本元素；定義一個與義務(wù)相關(guān)的獎罰機(jī)制；在RBAC的四種基本元素用戶U、角色R、權(quán)限P、會話S的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充上述義務(wù)和獎罰元素，形成一個元組E，即E＝<U，R，P，O，RP，S，D，RPD>。本發(fā)明通過角色、義務(wù)及其獎罰機(jī)制，從而把角色、用戶、操作、對象等相互間的關(guān)系整合到基于角色的安全訪問模型中，方便用戶對角色的訪問控制，以及角色對權(quán)限的訪問控制。可以根據(jù)每個用戶不同業(yè)務(wù)需求，賦予他們不同的角色，滿足他們不同的訪問要求，同時又保證不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，提高數(shù)據(jù)的訪問安全性。
【專利說明】
基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及紡織生產(chǎn)管理領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)外紡織學(xué)者對紡織生產(chǎn)信息系統(tǒng)訪問控制問題的研究已趨于成熟，達(dá) 成了廣泛共識。如劉輝以角色訪問控制為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種基于角色的訪問控制模型，顏超 提出了一種基于角色訪問控制模型中的授權(quán)約束機(jī)制以及授權(quán)規(guī)則定義，并給出了模型中 各要素的形式化描述等。但還有很多問題正在出現(xiàn)，需要人們?nèi)ソ獯稹ＶT如：（1)由于紡織制 造執(zhí)行系統(tǒng)是處于其他車間監(jiān)測系統(tǒng)的上層，其集成了多個車間、部門的系統(tǒng)用戶、角色， 基于RBAC的訪問控制方法雖使用戶與權(quán)限的分離，但在增、刪用戶時多系統(tǒng)間的用戶、權(quán)限 關(guān)系易出錯；（2)在上述文獻(xiàn)中，雖有人應(yīng)用了基于RBAC的訪問控制方法，但RBAC的受控對 象主要是靜態(tài)的文檔、屬性數(shù)據(jù)表(如品種計劃、機(jī)臺運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)用戶、輪班信息等），而 未涉及紡織動態(tài)數(shù)據(jù)的訪問控制：（3)RBAC控制的粒度一般只能到某一數(shù)據(jù)庫的某一數(shù)據(jù) 表，而不能細(xì)化到具體數(shù)據(jù)表的某一具體字段、記錄等，如細(xì)化到品種信息表的英制名稱、 公制名稱等字段，使具有訪問控制權(quán)限的用戶可對其進(jìn)行讀寫操作，相反，對其進(jìn)行透明。 在信息系統(tǒng)的安全機(jī)制研究方面，國內(nèi)外學(xué)者們已提出了多種方法，并趨于成熟。諸如基于 角色(Ferraiolo and Kuhn，1992;李孟河等，2000;鐘華等，2000 )、任務(wù)(鄧集波等，2003)、 角色和任務(wù)（Se jong and Seog，2003)的訪問控制模型。其中，基于角色的訪問控制模型 (Role-Based Access Control，RBAC)最為流行，極大地提高了系統(tǒng)信息的安全性。
[0003] 對于紡織企業(yè)而言，主要的信息數(shù)據(jù)可歸為兩大類:一是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（如生產(chǎn)計劃、 工藝數(shù)據(jù)等）；另一類為生產(chǎn)數(shù)據(jù)(如產(chǎn)量、質(zhì)量、設(shè)備利用率等）。其中，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在整個生 產(chǎn)制造過程中，屬于一種靜態(tài)數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)變動頻率較低;而生產(chǎn)數(shù)據(jù)在整個生產(chǎn)制造過程 中，變動頻率較高，屬于一種動態(tài)數(shù)據(jù)，這樣，如何有效保證整個制造過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完 整性、安全性，則成為系統(tǒng)設(shè)計過程中的一個技術(shù)難點。
[0004] 鑒于集成化監(jiān)控系統(tǒng)具有用戶眾多、訪問相對集中、數(shù)據(jù)傳輸量大的特點，加之， 數(shù)據(jù)源于不同車間或部門的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，使得系統(tǒng)的信息安全問題成為設(shè)計過程中的一個 難點。訪問控制作為信息系統(tǒng)的安全技術(shù)，近幾年得到了較大的發(fā)展。而基于角色的訪問控 制技術(shù)RBAC(Role-Based Access Control)，作為信息安全領(lǐng)域的一種新技術(shù)，得到了學(xué)者 們的重視，其中最具代表性的為RBAC96模型，如圖1所示。
[0005] RBAC模型一經(jīng)提出，受到了學(xué)者們的極大關(guān)注，并且在此基礎(chǔ)上又提出了許多補(bǔ) 充和改進(jìn)的模型。
【申請人】在前期的紡織生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，也將其引入系統(tǒng)的訪問 控制中，并根據(jù)用戶在系統(tǒng)中所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧煌?，將用戶和?quán)限分離，以滿足不同系統(tǒng)用戶 的需要，取得了良好效果。但是，隨著系統(tǒng)用戶數(shù)量、生產(chǎn)數(shù)據(jù)量的日益增長，發(fā)現(xiàn)RBAC模型 在一定程度上還存在局限性，并不能全滿足紡織企業(yè)集成化監(jiān)控系統(tǒng)的訪問控制。如在 RBAC模型中，將每個用戶根據(jù)所屬部門或車間進(jìn)行歸類，使每個部門（車間）在系統(tǒng)中所歸 屬的角色不同，特別是，對一個用戶所屬多個部門，每個部門擁有多種用戶角色的情形，無 法明確定義權(quán)限的具體實施，即有權(quán)限的用戶（角色)必須實施某種義務(wù)應(yīng)有明確的定義或 獎罰機(jī)制，如系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無法連接的提示時，網(wǎng)絡(luò)管理員應(yīng)立即做出權(quán)限 的實施。這樣，才能有效地保證整個生產(chǎn)過程的連續(xù)性和有序性。還有，在RBAC模型中，對權(quán) 限操作間的交互關(guān)系也沒有定義。在集成化監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，可能各權(quán)限之間有明 顯的依賴關(guān)系存在，尤其是在部門與車間之間的一種上下級所屬關(guān)系，以及用戶與所屬部 門間的一對多關(guān)系，要分配某種權(quán)限，可能還需要首先直接分配另一個權(quán)限。如審核車間的 品種更新記錄，則應(yīng)有申請更改在機(jī)品種的操作已經(jīng)實施。因此，需對這種RBAC模型做一擴(kuò) 充，使其更能滿足紡織集成化監(jiān)控系統(tǒng)的實際需要。
[0006] 在前期系統(tǒng)的開發(fā)過程中也曾使用過RBAC方法，經(jīng)實踐證明，還仍存在一些不足： (1)雖采取了基于角色的用戶和權(quán)限的分離，但在增、刪用戶時相互間的關(guān)系易出錯；（2) RBAC的受控對象主要是文檔、屬性數(shù)據(jù)表，并沒有涉及動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的訪問控制；（3)RBAC 控制的粒度一般只能到數(shù)據(jù)表，不能細(xì)化到更小的數(shù)據(jù)單元，如字段、記錄等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全 設(shè)計方法，即可以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的動態(tài)授權(quán)，也可以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象的多級控制，有效保 證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的安全性。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0009] 基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法，包括如下步驟：
[0010] Sl、定義一個義務(wù)，使其成為RBAC的一個基本元素，其中，義務(wù)表示有權(quán)限的用戶 (角色）必須實施的某一操作，且該義務(wù)為被某一條件所驅(qū)動或由某一權(quán)限的后續(xù)，但必須 是得到具體的實施；
[0011] S2、定義一個與義務(wù)相關(guān)的獎罰機(jī)制，具體的定義為：如果義務(wù)不執(zhí)行，就導(dǎo)致違 約，會受到相應(yīng)的處罰；如果義務(wù)成功實施，則進(jìn)行相應(yīng)義務(wù)的獎勵；
[0012] S3、在RBAC的四種基本元素用戶U、角色R、權(quán)限P、會話S的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充上述義務(wù)和 獎罰元素，形成一個元組E，即E =〈U，R，P，0，RP，S，D，RPD>;
[0013] 其中，0表示義務(wù)，意義為在一定條件下對某一對象進(jìn)行某一操作，則可用一個集 合集OS來表示，即0S =〈Event I Condition ,Operation，0bject>;元組OS中的三個元素分別 表示為事件/條件、操作及對象;D表示一種角色的分配關(guān)系，即D eRXO5RP表示義務(wù)實施的 獎罰機(jī)制，其意義為在某一條件下，對某一對象實施獎勵（懲罰）事件，則當(dāng)獎勵時，RP =〈 Event I Condition ,Operation，0b ject>;否則，表不懲罰機(jī)制時，RPe〈Event I Condition， Operation，0b ject>; RPD是一種獎勵處罰的分配關(guān)系，表示為RPDq R X RP。
[0014] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015]通過角色、義務(wù)及其獎罰機(jī)制的定義，從而把角色、用戶、操作、對象等相互間的關(guān) 系整合到基于角色的安全訪問模型中，方便了用戶對角色的訪問控制，以及角色對權(quán)限的 訪問控制。既可以根據(jù)每個用戶不同業(yè)務(wù)需求，賦予他們不同的角色，滿足他們不同的訪問 要求，同時又保證了不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，提高了數(shù)據(jù)的訪問安全性。擴(kuò)展后的RBAC， 其角色與RBAC中的角色有所區(qū)別，主要體現(xiàn)為:RBAC中的角色是一種權(quán)限配置的被動關(guān)系， 而擴(kuò)展后的RBAC元組模型，除表示權(quán)限配置的被動關(guān)系外，通過義務(wù)具體實施效果的評判， 更能體現(xiàn)角色分配過程的具體化，一定程度上方便了系統(tǒng)管理員分配角色的具體化和簡潔 化。
【附圖說明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中RBAC96模型的結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例擴(kuò)展后的實體關(guān)系模型。
【具體實施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步 詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā) 明。
[0019] 本發(fā)明實施例提供了一種基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法， 包括如下步驟：
[0020] Sl、定義一個義務(wù)，使其成為RBAC的一個基本元素，其中，義務(wù)表示有權(quán)限的用戶 (角色）必須實施的某一操作，且該義務(wù)為被某一條件所驅(qū)動或由某一權(quán)限的后續(xù)，但必須 是得到具體的實施；
[0021] S2、定義一個與義務(wù)相關(guān)的獎罰機(jī)制，具體的定義為：如果義務(wù)不執(zhí)行，就導(dǎo)致違 約，會受到相應(yīng)的處罰；如果義務(wù)成功實施，則進(jìn)行相應(yīng)義務(wù)的獎勵；
[0022] S3、在RBAC的四種基本元素用戶U、角色R、權(quán)限P、會話S的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充上述義務(wù)和 獎罰元素，形成一個元組E，即E =〈U，R，P，0，RP，S，D，RPD>;擴(kuò)展后的實體關(guān)系模型如圖2所 示，其中，0表示義務(wù)，意義為在一定條件下對某一對象進(jìn)行某一操作，則可用一個集合集OS 來表示，即OS =〈Event I Condit ion ,Operation，Ob ject>;元組OS中的三個元素分別表示為 事件/條件、操作及對象;D表示一種角色的分配關(guān)系，即DqRXO;
[0023] RP表示義務(wù)實施的獎罰機(jī)制，其意義為在某一條件下，對某一對象實施獎勵（懲 罰）事件，貝lJ當(dāng)獎勵時，RP =〈Event I Condition ,Operation，0b ject>;否則，表示懲罰機(jī)制 時，RPe〈Event I Condit ion ,Operation，Object〉；
[0024] RH)是一種獎勵處罰的分配關(guān)系，表示為
[0025]在圖1所示的擴(kuò)展RBAC模型中，通過角色、義務(wù)及其獎罰機(jī)制的定義，從而把角色、 用戶、操作、對象等相互間的關(guān)系整合到基于角色的安全訪問模型中，方便了用戶對角色的 訪問控制，以及角色對權(quán)限的訪問控制。這樣，根據(jù)每個用戶不同業(yè)務(wù)需求，賦予他們不同 的角色，滿足他們不同的訪問要求，同時又保證了不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，提高了數(shù)據(jù)的 訪問安全性。擴(kuò)展后的RBAC，其角色與RBAC中的角色有所區(qū)別，主要體現(xiàn)為:RBAC中的角色 是一種權(quán)限配置的被動關(guān)系，而擴(kuò)展后的RBAC元組模型，除表示權(quán)限配置的被動關(guān)系外，通 過義務(wù)具體實施效果的評判，更能體現(xiàn)角色分配過程的具體化，一定程度上方便了系統(tǒng)管 理員分配角色的具體化和簡潔化。
[0026] 實施例
[0027]在RBAC的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種多級數(shù)據(jù)訪問控制模型，如圖2所示，此模型將RBAC 的四元組擴(kuò)展為六元組。在四元組(U，R，0，P)中，U表示用戶，R表示用戶的角色，P表示權(quán)限， O表示受控對象，如果人機(jī)交互間存在四元組(U，R，0，P)，則表明用戶U擁有角色R，可在對象 〇上執(zhí)行權(quán)限P。否則，提示錯誤。而六元組在四元組的基礎(chǔ)上，做了如下改進(jìn)：
[0028] (1)增加了 C，F(xiàn)兩個元素，其中C兩示用戶權(quán)限的有效期控制，目的在于，一方面，提 高用戶權(quán)限設(shè)置的靈活性，另一方面適應(yīng)織企業(yè)系統(tǒng)管理人員變動快的特點;F表示授權(quán)狀 態(tài)有效性的控制，其與用戶的角色和權(quán)限相關(guān)聯(lián)，相互間形成了一種耦合關(guān)系，最后形成的 六元組為(U，R，0，P，C，F(xiàn))。
[0029] (2)將受控對象0根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計的需要，進(jìn)一步細(xì)化到具體對象0的某一具體 操作。如織布車間的某用戶U lcicim，通過局域網(wǎng)訪問制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(TextileDB)中實時 生產(chǎn)數(shù)據(jù)表（RealDataTable)的數(shù)據(jù)時，將安全控制權(quán)限需細(xì)化到實時數(shù)據(jù)表 (RealDataTable)中的每個字段(如品種編碼、機(jī)臺編號、機(jī)臺名稱、品種英制名稱、品種公 制名稱等)或記錄(如ID、品種編號、機(jī)臺編號、品種英制編號、品種公制編號、生產(chǎn)日期、生 產(chǎn)時間、輪班、擋車工編號等）。這樣，〇將表示為(TextileDB，RealDataTable，Record)，對應(yīng) 的六元組為(U，R，（TextileDB，RealDataTable ,Record)，P，C，F(xiàn))?；诹M的訪問控制優(yōu) 點在于：即可以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的動態(tài)授權(quán)，也可以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象的多級控制，有效保證 了系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的安全性。
[0030] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.基于改進(jìn)RBAC的紡織生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 定義一個義務(wù)，使其成為RBAC的一個基本元素，其中，義務(wù)表示有權(quán)限的用戶必須 實施的某一操作，且該義務(wù)為被某一條件所驅(qū)動或由某一權(quán)限的后續(xù)，但必須是得到具體 的實施； 52、 定義一個與義務(wù)相關(guān)的獎罰機(jī)制，具體的定義為:如果義務(wù)不執(zhí)行，就導(dǎo)致違約，會 受到相應(yīng)的處罰；如果義務(wù)成功實施，則進(jìn)行相應(yīng)義務(wù)的獎勵； 53、 在RBAC的四種基本元素用戶U、角色R、權(quán)限P、會話S的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充上述義務(wù)和獎罰 元素，形成一個元組E，即 E =〈U，R，P，0，RP，S，D，RPD>; 其中，0表示義務(wù)，意義為在一定條件下對某一對象進(jìn)行某一操作，則可用一個集合集 0S來表示，即0S =〈Event | Condition，Operation，Object〉；元組0S中的三個元素分別表示 為事件/條件、操作及對象;D表示一種角色的分配關(guān)系，即D^RX〇;RP表示義務(wù)實施的獎罰 機(jī)制，其意義為在某一條件下，對某一對象實施獎勵(懲罰）事件，則當(dāng)獎勵時，RP =〈Event Co ndition，Operation，Object〉；否則，表不懲罰機(jī)制時，RPe〈Event| Condition， Operation，0bject>;RPD是一種獎勵處罰的分配關(guān)系，表示為RPDeRXRP。
【文檔編號】G06Q10/06GK106056270SQ201610328969
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】邵景峰, 馬曉紅, 楊曉渝, 馬創(chuàng)濤, 王瑞超
【申請人】西安工程大學(xué)