現(xiàn)如今云計(jì)算的發(fā)展日益迅速，其安全問題也越來越受到重視，本發(fā)明針對(duì)云環(huán)境下的文件安全問題，提出了一種云環(huán)境下基于petri網(wǎng)的文件隱私泄露檢測方法，對(duì)文件進(jìn)行有效監(jiān)督與保護(hù)。本發(fā)明屬于信息安全領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：“云計(jì)算”這個(gè)詞離我們的生活越來越近，在云計(jì)算時(shí)代，用戶的數(shù)據(jù)往往會(huì)統(tǒng)一存儲(chǔ)在云服務(wù)器端，以便能夠更快的獲得所需的云服務(wù)。但隨著云計(jì)算這種模式的發(fā)展，各種各樣的安全問題也凸顯出來，用戶存儲(chǔ)在云端的數(shù)據(jù)被泄露的事件時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)如今云計(jì)算平臺(tái)都是分布式計(jì)算和分布式存儲(chǔ)的方式，例如hadoop與spark平臺(tái)，這樣的計(jì)算方式與存儲(chǔ)方式體現(xiàn)了云計(jì)算快速高效的特點(diǎn)，也在一定程度上保證了數(shù)據(jù)的安全。分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，擁有了本地文件系統(tǒng)所無法具備的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)安全的優(yōu)點(diǎn)。但云環(huán)境下用戶對(duì)文件的操作是否合理？是否有隱私泄露的行為？成為了云環(huán)境下亟待解決的問題。由于云計(jì)算還在發(fā)展成熟之中，還沒有一些較為成熟的方法防止以上的問題的發(fā)生，通常只能通過認(rèn)證協(xié)議來辨別用戶身份，而不能發(fā)現(xiàn)用戶的一些不正當(dāng)操作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提出一種在云環(huán)境下文件惡意操作的檢測方法，利用云環(huán)境下系統(tǒng)的文件日志信息，對(duì)分布式文件系統(tǒng)的操作行為進(jìn)行建模分析，系統(tǒng)日志記錄了系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種各樣的問題，我們可以利用日志信息來分析一些問題產(chǎn)生的原因，找到解決方法。同樣云計(jì)算平臺(tái)工作也會(huì)產(chǎn)生大量的日志信息，利用這些日志信息我們能從中找到一些用戶的行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制止不正當(dāng)?shù)男袨?。為了?shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種云環(huán)境下基于petri網(wǎng)的文件隱私泄露檢測方法，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序啟動(dòng)之后，監(jiān)控程序就會(huì)開始監(jiān)控在主節(jié)點(diǎn)之下生成的審計(jì)日志文件，一旦有新的日志信息生成，監(jiān)控程序會(huì)立即去獲取此信息，此時(shí)，檢測程序被激活；所述檢測程序包括以下步驟，首先，通過命令在服務(wù)器端開啟hdfs的審計(jì)日志系統(tǒng)，審計(jì)日志內(nèi)容包含了分布式文件的一些操作行為，然后，從審計(jì)日志中收集關(guān)鍵行為信息，將日志文件中的信息分類，依據(jù)關(guān)鍵詞過濾，獲取想要的信息，最后，整理得到的關(guān)鍵行為信息，建立行為分析模型；行為分析模型的分析是檢測程序的第二部分，當(dāng)程序檢測到有關(guān)鍵行為信息輸入時(shí)，petri網(wǎng)分析模型程序就開始分析工作，首先產(chǎn)生空的令牌，去接收整理之后的數(shù)據(jù)信息，此時(shí)，令牌包含了一組對(duì)文件操作的關(guān)鍵行為信息；令牌經(jīng)由各個(gè)不同變遷的判斷，觸發(fā)其中的某幾個(gè)變遷，最終令牌會(huì)到達(dá)某個(gè)判決位置，對(duì)令牌所經(jīng)過的路徑進(jìn)行判決，做出響應(yīng)，最后，令牌被回收。其具體步驟如下：步驟1：監(jiān)控程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控日志信息的變更，當(dāng)日志信息變更，監(jiān)控程序會(huì)立即做出響應(yīng)，獲取產(chǎn)生的日志信息；步驟2：用過濾算法將獲取的日志信息進(jìn)行過濾刪選，得到與檢測相關(guān)的數(shù)據(jù)信息；步驟3：整理過濾得到的數(shù)據(jù)信息，將其變形為<時(shí)間，用戶名及ip地址，操作行為，文件路徑，文件去向>的指定格式，并將上述的操作行為進(jìn)行分類：第一類、不能引起文件隱私信息泄露：創(chuàng)建文件、查看列表狀態(tài)；第二類、不恰當(dāng)?shù)奈募僮鞯粫?huì)造成隱私信息泄露：刪除文件、重命名文件、設(shè)置文件權(quán)限；第三類、可能造成文件隱私信息泄露：打開文件；第四類、會(huì)造成文件隱私信息泄露：獲取文件內(nèi)容、復(fù)制文件、移動(dòng)文件；結(jié)合泄露路徑完整性原則與行為分類標(biāo)準(zhǔn)，建立完整的petri網(wǎng)檢測模型；步驟4：激活petri網(wǎng)檢測模型，產(chǎn)生空的令牌，令牌經(jīng)過模型的t1變遷，將被賦予整理之后的日志數(shù)據(jù)；步驟5：t2，t3，t4，t5變遷會(huì)同時(shí)對(duì)令牌中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測，當(dāng)滿足自身?xiàng)l件的變遷會(huì)被觸發(fā)，令牌會(huì)經(jīng)由此變遷進(jìn)入下一個(gè)位置狀態(tài)；步驟6：當(dāng)令牌到達(dá)判決位置時(shí)，判決位置會(huì)對(duì)令牌做出響應(yīng)；步驟7：響應(yīng)結(jié)束之后，令牌會(huì)進(jìn)入結(jié)束位置并被清零回收。令牌的響應(yīng)規(guī)則如下：步驟6.1：當(dāng)進(jìn)行創(chuàng)建文件/查看列表狀態(tài)操作時(shí)，不涉及文件內(nèi)容泄露，此時(shí)，判決不給予響應(yīng)；步驟6.2：當(dāng)進(jìn)行刪除文件/重命名文件/設(shè)置文件權(quán)限操作時(shí)，屬于不正當(dāng)操作，會(huì)被計(jì)入用戶行為數(shù)據(jù)庫，累計(jì)一定次數(shù)之后，做出警示響應(yīng)；步驟6.3：當(dāng)進(jìn)行打開文件操作時(shí)，涉及文件內(nèi)容，有可能泄露文件內(nèi)容，做出警示響應(yīng)；步驟6.4：當(dāng)進(jìn)行獲取文件內(nèi)容/復(fù)制文件/移動(dòng)文件操作時(shí)，認(rèn)定文件有極大的概率被泄露，此時(shí)記錄用戶信息進(jìn)入行為數(shù)據(jù)庫，并警示用戶對(duì)文件的操作行為，返回用戶操作的時(shí)間、ip地址、文件去向信息。本發(fā)明一種云環(huán)境下基于petri網(wǎng)的文件隱私泄露檢測方法的有益效果是：本發(fā)明一種基于petri網(wǎng)的文件隱私信息泄露檢測方法，利用hdfs的審計(jì)日志系統(tǒng)收集用戶的行為信息。旨在維護(hù)云環(huán)境下用戶文件信息安全，檢測出不恰當(dāng)?shù)奈募僮餍袨?，并給予警示。該方法主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)高效性：檢測方法是以petri網(wǎng)為模型的方法，petri網(wǎng)的并發(fā)性與云計(jì)算的快速并行處理相結(jié)合，能夠高效的檢測出一些不恰當(dāng)?shù)奈募僮餍袨?，并給予警示。2)實(shí)時(shí)性：用來檢測的信息來源于hdfs的審計(jì)日志，審計(jì)日志是系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新的，可以實(shí)時(shí)的獲取信息并處理，然后傳遞給模型方法去處理信息得到結(jié)果，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控文件操作行為。3)可行性：檢測方法所用到行為信息是由系統(tǒng)日志產(chǎn)生，行為信息具有真實(shí)性，模型檢測的方法也是由代碼產(chǎn)生，無研究人員和用戶的參與，具有很好的可行性。附圖說明圖1是基于petri網(wǎng)完整的檢測模型；圖2是整個(gè)檢測方法工作流程圖。具體實(shí)施方式一種基于petri網(wǎng)的文件隱私信息泄露檢測方法基于以下兩點(diǎn)：首先，從日志系統(tǒng)篩選獲取系統(tǒng)中用戶的行為；其次，將得到的行為信息利用petri網(wǎng)進(jìn)行建模分析。利用petri網(wǎng)的特性，可以同時(shí)從多個(gè)方面對(duì)信息進(jìn)行分析，極大的提高了分析的效率。云環(huán)境下對(duì)文件系統(tǒng)的操作檢測可以很好的避免不正當(dāng)行為引起的信息泄露。系統(tǒng)日志的實(shí)時(shí)更新也意味著檢測方法能夠?qū)崟r(shí)對(duì)文件操作進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)不正當(dāng)?shù)男袨榻o以警報(bào)提示。日志信息快速準(zhǔn)確的獲取結(jié)合高效的petri網(wǎng)建模分析方法，能夠有效的發(fā)現(xiàn)不正當(dāng)?shù)奈募袨?，并給予警示。本發(fā)明利用petri網(wǎng)建模方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速有效的檢測出對(duì)文件的惡意行為。petri網(wǎng)是一種適合于描述異步的、并發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型，擁有直觀的圖形表達(dá)方式，在軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)分析，協(xié)議驗(yàn)證等方面應(yīng)用廣泛。petri網(wǎng)是由位置、變遷、有向弧以及令牌等元素組成。位置用于描述可能的系統(tǒng)局部狀態(tài)(條件或狀況)；變遷用于描述修改系統(tǒng)狀態(tài)的事件；有向弧用于描述局部狀態(tài)和事件之間的關(guān)系。petri網(wǎng)同樣擁有一些規(guī)則：有向弧是有方向的，令牌不能反方向流動(dòng)；兩個(gè)位置或者變遷之間是不能有弧連接的；位置中可以擁有任意數(shù)量的令牌。當(dāng)令牌經(jīng)過若干個(gè)變遷之后到達(dá)最終位置時(shí)，就可依據(jù)令牌中的內(nèi)容來判斷相應(yīng)模型所檢測出來的結(jié)果。綜上，我們可以利用petri網(wǎng)對(duì)文件的操作安全進(jìn)行建模分析。本發(fā)明主要是利用petri網(wǎng)的建模方法對(duì)用戶的文件操作行為進(jìn)行建模分析。petri網(wǎng)的并發(fā)特性能夠同時(shí)依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)不同的行為進(jìn)行判定。要想分析用戶對(duì)文件的操作行為，就必須從文件系統(tǒng)日志中獲取用戶的行為信息：基于spark平臺(tái)的云環(huán)境使用的是hdfs(hadoopdistributedfilesystem)，hdfs與一般的分布式文件系統(tǒng)一樣，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)之上。在云服務(wù)器上是無法直接查找其所處的位置，必須通過系統(tǒng)的分布式文件日志來獲取其文件行為。首先，通過命令在服務(wù)器端開啟hdfs的審計(jì)日志系統(tǒng)，審計(jì)日志內(nèi)容包含了分布式文件的一些操作行為。例如：訪問文件的用戶、時(shí)間、ip地址，對(duì)文件的操作方法，文件的去向等。然后，從審計(jì)日志中收集我們需要的信息，將日志文件中的信息分類，依據(jù)關(guān)鍵詞過濾，獲取想要的信息。最后，整理得到的信息行為，建立行為分析模型。依據(jù)泄露路徑完整性原則來劃分模型判定標(biāo)準(zhǔn)：泄露路徑完整性：當(dāng)用戶對(duì)一個(gè)文件進(jìn)行某種操作后，文件被轉(zhuǎn)移到另一條路徑上，則稱文件泄露路徑為完整的，即發(fā)生了信息的泄露；反之，若用戶并沒有轉(zhuǎn)移文件，則稱泄露路徑不完整，即可能發(fā)生信息的泄露。審計(jì)日志里包括的關(guān)鍵信息：訪問的時(shí)間(time)、訪問者的狀態(tài)(allowed)、訪問者的用戶名(ugi)、訪問者的ip地址(ip)、訪問者對(duì)文件的操作行為(cmd)、所訪問的文件的路徑(src)、文件的目的路徑(dst)。從日志信息里面過濾出上述的關(guān)鍵信息，用戶對(duì)文件的操作行為(cmd):打開文件(open)，創(chuàng)建文件(create)，刪除文件(delete)，重命名文件(rename)，查看列表狀態(tài)(liststatus)，設(shè)置文件權(quán)限(setpermission)，獲取文件內(nèi)容(getfileinfo)，復(fù)制文件(copy)，移動(dòng)文件(move)?？梢詫⑸鲜龅男袨檫M(jìn)行分類：1).不能引起文件隱私信息泄露：創(chuàng)建文件(create)、查看列表狀態(tài)(liststatus)。2).不恰當(dāng)?shù)奈募僮鞯粫?huì)造成隱私信息泄露：刪除文件(delete)、重命名文件(rename)、設(shè)置文件權(quán)限(setpermission)。3).可能造成文件隱私信息泄露：打開文件(open)。4).會(huì)造成文件隱私信息泄露：獲取文件內(nèi)容(getfileinfo)、復(fù)制文件(copy)、移動(dòng)文件(move)。結(jié)合泄露路徑完整性原則與行為分類標(biāo)準(zhǔn)，可以建立完整的petri網(wǎng)的分析模型。模型主要分為3類：不會(huì)發(fā)生文件隱私信息泄露的行為；可能發(fā)生文件隱私信息泄露的行為；造成文件隱私信息泄露的行為。一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上主要分為兩個(gè)部分。云環(huán)境下用戶文件操作行為的獲取和petri網(wǎng)檢測模型的建立。如今云環(huán)境下常用的分布式文件系統(tǒng)是hadoop分布式文件系統(tǒng)(hadoopdistributedfilesystem，hdfs)，云服務(wù)器上幾乎所有的文件都是存儲(chǔ)在hdfs上的。用戶的文件操作行為信息是從hdfs的審計(jì)日志上獲得，審計(jì)日志上信息是一條條產(chǎn)生的，產(chǎn)生的每條信息都會(huì)被實(shí)時(shí)的獲取，然后將這條信息處理得到我們需要的格式：<時(shí)間，用戶名及ip地址，操作行為，文件路徑，文件去向>(<time，ugi/ip，cmd，src，dst>)。petri網(wǎng)模型是檢測的主要部分，包含了檢測的標(biāo)準(zhǔn)與方法。petri網(wǎng)模型有4類位置：開始位置(startplace)、中間位置(midplace)、判決位置(judgeplace)、結(jié)束位置(endplace)。用戶對(duì)文件的各種操作在模型中表示引起令牌變化的變遷，每個(gè)變遷表示一類引起相同變化的操作。在文件操作中可以分為4類變化：create/liststatus(不造成文件內(nèi)容泄露)；delete/rename/setpermission(不恰當(dāng)操作但沒造成文件內(nèi)容泄露)；open(可能造成信息泄露)；getfileinfo/copy/move(造成了信息的泄露)。在模型中變遷就是每個(gè)判決關(guān)卡，只有滿足相應(yīng)條件，令牌才被允許通過，到達(dá)下一個(gè)位置狀態(tài)。位置和變遷之間由有向弧連接起來，這樣就組成了一個(gè)完整的petri網(wǎng)模型。最后在判決位置會(huì)對(duì)用戶的行為給以警示信息并記錄進(jìn)入用戶行為數(shù)據(jù)庫。二、方法流程1.開啟審計(jì)日志。在云環(huán)境下通過配置log4j.properties文件開啟hdfs審計(jì)日志，開啟日志記錄之后在主節(jié)點(diǎn)下的hdfs‐audit.log中會(huì)記錄所有用戶對(duì)分布式文件的操作。2.獲取日志信息?！魧?shí)時(shí)的獲取產(chǎn)生的每一條日志信息，將一條完整的信息導(dǎo)出?！魧?dǎo)出的信息進(jìn)行變換過濾，過濾掉我們不需要或不關(guān)心的數(shù)據(jù)，變換成為<時(shí)間，用戶名及ip地址，操作行為，文件路徑，文件去向>(<time，ugi/ip，cmd，src，dst>)這樣的格式，以便后續(xù)的操作。3.建立完整的檢測模型?！敉暾膒etri網(wǎng)模型如圖1所示；◆p1中的小黑點(diǎn)表示令牌，令牌格式為<時(shí)間，用戶名及ip地址，操作行為，文件路徑，文件去向>。◆p1表示開始位置；p8是結(jié)束位置；p3、p4、p5、p7這些位置表示判決位置，當(dāng)令牌到達(dá)這些位置時(shí)，表示文件進(jìn)行了某種操作，判決位置會(huì)根據(jù)自身的條件作出不同的反應(yīng)，若到達(dá)p7位置，則表示文件被移動(dòng)到了某條路徑上，發(fā)生了文件的信息泄露，在p7位置時(shí)就會(huì)根據(jù)令牌內(nèi)容給用戶一個(gè)警示。若到達(dá)的是p3位置，則不會(huì)發(fā)出警示。最后無論經(jīng)過哪個(gè)位置，令牌都會(huì)被清零進(jìn)入p8位置，等待下一輪的檢測。剩下的p2和p6位置表示中間位置。每一個(gè)變遷即每一類操作，如表1所示，表1表示模型中各個(gè)變遷表示的內(nèi)容，不同的操作會(huì)造成不同的結(jié)果，也是對(duì)行為最直接的判斷。變遷內(nèi)容變遷內(nèi)容t1輸入數(shù)據(jù)(給令牌賦值)t5getfileinfo/copy/movet2create/liststatust6dstt3opent7清空令牌內(nèi)容t4delete/rename/setpermission表1表2表示審計(jì)日志中的信息類型。表2為了方便描述，以一個(gè)用戶對(duì)一個(gè)分布式文件進(jìn)行移動(dòng)(move)操作為例。具體的實(shí)施步驟如下：步驟1：數(shù)據(jù)信息<time,user/address,move,path1,path2>，此數(shù)據(jù)信息表示在time時(shí)間時(shí)，地址為address的user用戶將path1路徑的文件移動(dòng)到了path2路徑上，將此數(shù)據(jù)信息輸入檢測模型中。步驟2：經(jīng)過變遷t1，令牌被賦予數(shù)據(jù)信息，由于并發(fā)性，變遷t2、t3、t4、t5會(huì)同時(shí)進(jìn)行判斷。步驟3：t5被觸發(fā)，令牌由變遷t5進(jìn)入到p6位置，然后經(jīng)由t6進(jìn)入判決位置p7。步驟4：在p7位置，由于令牌中記錄了完整的泄露路徑(由path1到path2)，根據(jù)泄露路徑完整性原則，系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶給予一個(gè)警示并記錄，表示發(fā)生了一次文件信息泄露的行為。步驟5：經(jīng)過t7位置，令牌清零，進(jìn)入p8位置，繼續(xù)進(jìn)行下一次的檢測。當(dāng)前第1頁12