[发明专利]一种基于XACML的可验证的云访问控制方法

说明书

技术领域

本发明属于信息安全中的访问控制领域，具体涉及一种云计算环境下，云端的访问控制决策结果可验证的访问控制方法。

背景技术

随着物联网的发展，传感器节点采集的环境数据日益丰富，同时环境中存在大量的敏感区域和隐私区域，WSN所采集到的环境数据也就包含敏感数据和隐私数据，如何保证这些数据不被非法用户访问，对用户的访问行为进行控制，是物联网应用必须解决的安全问题之一。当前WSN对数据的访问控制通常部署在安全网关，为用户提供对环境数据的受限的访问服务，这种方式有一定的局限性，首先它无法阻止敌手对传感器节点的入侵及数据篡改等攻击，其次未来的物联网应用将大部分是基于观测者触发，比如单兵作战或环境检测信息查询，用户需要直接对传感器节点进行访问，显然这种方式不能满足直接对传感器节点进行控制的需求。因此物联网的安全要求将访问控制部署在传感器节点。然而一方面WSN中无线传感器节点的计算能力，存储能力等都及其有限，使得其无法支持复杂的传统的访问控制方案，另一方面，随着物联网应用的发展，出现节点跨管理域和跨应用的资源访问需求，访问控制系统难以在传感器节点完成访问控制决策过程及策略存储过程。

将计算能力有限的传感器节点的访问控制决策过程作为服务转移到云服务器，将极大的提高访问控制的效率，实现策略复杂的访问控制，提升服务的灵活性，实现物联网对传感器节点的安全控制目标，因此云访问控制服务是一大趋势。然而直接将访问控制引擎配置在云服务器不一定能实现访问控制服务化的目标，当前云计算存在大量安全风险并不完全可信，云平台可能会做出错误的决策结果，因此云访问控制服务的用户需要对决策的结果进行验证。

解决云计算可验证问题的技术主要有四类：一是基于计算复杂性理论的研究，针对通用计算的可验证性，如Goldwasser等人从计算复杂性角度提出的高效的知识证明系统对外包计算的结果进行验证的方案；二是基于一般可验证模型的研究，利用密码学技术，结合可证明安全理论进行研究，如Gennaro以及Chung等人利用全同态加密技术，通过对计算信息的隐藏来对最终的计算结果进行验证，Parno等人使用新型的基于属性的加密技术(ABE，Attribute-Based Encryption)，利用支持非单调访问结构的KP-ABE(Key-Policy ABE)方案构造了一个较为高效的对任意布尔函数计算结果进行验证的方案；这两类技术由于构造复杂，计算量大而难以在实际中应用。三是基于可信计算技术的研究，利用可信芯片来保证计算环境的可信性，这种技术由于与硬件紧密相关且计算代价较高，而不适用于云环境；四是基于仲裁游戏模型的研究，例如Ran等人基于Feige等人提出的RG(Refereed Games)模型，将任意计算转换为一个特定的图灵机，通过对图灵机的输出进行比较来实现对计算结果的高效验证。

RG模型

Feige等人从计算复杂性角度出发，为降低知识证明的复杂度提出了RG模型。在该模型中，两个具有无限计算能力的游戏者(player)向一个计算能力受限的仲裁者(referee)发送两个相反的计算结果，仲裁者决策哪一个游戏者的计算结果是正确的。该模型要求在每一次运行过程中至少有一个游戏者是诚实的，但该信息对于仲裁者是未知的。

当前物联网环境检测采用在不同的云平台上运行访问控制系统的方式来保证访问控制决策的可靠性和安全性，RG模型可以用于该环境下双云的可验证访问控制服务中，通过高效的验证保证访问控制决策结果的可靠性。计算能力受限的传感器节点相当于RG模型中的仲裁者，计算能力无限的云相当于RG模型中的游戏者，资源节点将访问控制请求发送给两个云，双云同时运行访问控制过程，两云同时出现访问控制决策错误的概率是很小的，因此能够以较大的概率保证每次运算中至少有一个云返回的结果是正确的，资源节点通过较小的验证代价即可得到可靠的访问控制决策结果。

XACML策略及其决策过程

XACML策略语言是当前访问控制策略的较为通用的语言，它采用树状分层嵌套结构定义访问权限，其中包含三种类型的策略元素：规则Rule、策略Policy、策略集PolicySet。这三个核心策略元素的层次关系呈现树形结构。Rule是策略元素的最小单位，也是策略树的叶子节点，它定义了主体对客体执行的操作的授权值。Policy和PolicySet是两种策略容器，它们是独立的嵌套式结构，可以作为策略树的根节点，PolicySet可以包含若干Policy和其他PolicySet，Policy则由若干Rule组成。

XACML语言规定了4种规则/策略组合算法计算最终的评估结果，典型算法包括：