一个新的多级安全数据库模型及实现

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1、一个新的多级安全数据库模型及实现刘欣沈昌祥(Email:jfz97@sohu.com)由于现有多级安全模型的约束条件与现实工作需求存在着矛盾，本文提出了一个基于扩展安全级的安全模型，本模型实现了强制访问控制，可达到B1级安全。本文描述了其基本定义、规则和定理，并简单介绍了其实现。1、前言1.1现有安全模型1.2上述模型的不足1.3新模型概述2、新模型形式化描述2.1定义2.2规则2.3模型的定理系统3、应用本模型的SDBMS实现4、结束语1.2上述模型的不足BLP作为经典强制访问控制模型，其规则过于严格，会与实际工作需求发生冲突；比如，某高安全级主体可能要求写

2、比其安全低的数据；下面例子说明该冲突：比如，设一个表equipment中，Price是公开，purpose是秘密，则操作：UPDATEequipmentSETprice=price*1.1Wherepurpose=”missletest”是无法执行的。SeaView模型做为BLP模型与Biba模型的结合，为维护数据库完整性和避免隐通道，引入了多实例的概念，并将多级关系分解成单级关系存储，这就大大降低了数据库效率。同样上面的例子，若price与purpose的完整级均为VI，而主体的写级与读级分别为和，则由于完整性约束，使主体仍不能执行上述

3、操作。如何既解决上述模型与实际需求的冲突，又保证强制访问策略实施，达到B1级标准，本文提出了一个多级数据库安全模型。1.3新模型概述本模型通过给出一个安全级的新定义，扩展了保密等级的概念，使一个主体具有最高保密等级和最低保密等级，并更改了“写”操作检查规则，使主体可以在一定范围内向下写，增加了模型的灵活性和实用性。1.3.1安全级的定义本模型安全级由保密性等级、完整性等级和范围的集合组成。一般说来，保密性等级是如下四元素集合中的任一元素：{绝密TS，机密S，秘密C，公开U}，此集合是全序的，即绝密TS>机密S>秘密C>公开U。完整性等级是如下集合中的一个元素：

4、{极重要C，非常重要VI，重要I，公开U}。此集合也是全序的，即C>VI>I>U。范围的集合是系统中分类元素集合的一个子集。这些元素依赖于所考虑的环境和应用领域。安全级形成服从偏序关系的格，此偏序关系称为支配（≥）关系。1.3.2主体读保密等级与写保密等级系统中每个主体的写保密等级是一个取值范围，而非一个值，分别用Cmin,Cmax,则主体的写保密等级为偶对，读保密等级Cmax。如果一个主体的读保密等级严格支配其最低写保密等级（Cmax>Cmin），则称主体是可信的；允许可信主体将数据以低于读保密等级的某保密等级写入，但必须证明主体没有

5、向下传播信息（第二节将详细介绍）。1.3.3安全检查规则写操作安全检查规则：（1）①主体的当前保密等级被客体的保密等级支配；②主体的完整等级支配客体的完整等级；③主体的范围包含于客体的范围；或（2）①客体保密等级属于主体的写保密等级；②主体的完整等级支配客体的完整等级；③主体的范围包含于客体的范围；④符合保密性约束规则（第2.2节规则2）本规则扩展了安全级的概念，给主体写操作一个范围，但同时又进行了保密性约束。读操作安全检查规则：①主体的保密等级支配客体的保密等级；②主体的完整等级被客体的完整等级支配；③主体的范围包含客体的范围。这条规则符合BLP模型不上读和

6、Biba模型不下读的规则。读写操作安全检查规则：（1）①客体保密等级等于主体的当前保密等级；②客体的完整等级等于主体的当前完整等级；③主体的范围等于客体的范围。或（2）①客体保密等级属于主体的写保密等级；客体的完整等级等于主体的当前完整等级；③主体的范围等于客体的范围。④符合保密性约束规则2模型介绍2.1定义定义1系统状态v：集合V中元素，v∈V=(B×M×F×I×CT×H)当前存取集B：B∈(S×O×A)访问方式集合A：A={r,w,e,a}定义2保密性规则集合CVP：保密性规则cvp∈CVP是客体到{Yes,No}是映射，其中Yes=1，No=0。Yes表

7、示符合保密性规则，No表示不符合保密性规则。函数k：k是CVP和Sec_L间的映射。，有且仅有唯一的k(cvp)∈Sec_L。安全级sec_l∈Sec_L对应的保密性规则集合sec_l_cvp，sec_l__cvp={cvp

8、k(cvp)=sec_l,cvp∈CVP}。定义3安全代理集合DS函数m：m是DS和Sec_L间的一一映射。有且仅有唯一的k(ds)∈Sec_L；，有且仅有唯一的m-1(sec_l)∈DS；定义4对一个写保密等级偶对（Cmin，Cmax）和一个保密等级c，若Cmin≤c≤Cmax，称c属于该写保密等级。2.2规则我们用rq(Si,Oj,x

9、)表示主体Si对客体Oj的x访问请求。