數字化校園一卡通系統的網絡安全體系設計

文章出處：http://www.katarog.com 作者： 人氣： 發表時間：2011年09月12日

    摘要：本文介紹了在數字校園一卡通系統(DCCS)中的信息安全和網絡安全，分析了DCCS安全體系的設計目標、設計要求和設計原則，提出了設計具有自適應可控性和自適應穩定性的DCCS安全體系的新方法，并指出了DCCS安全體系設計中需進一步研究的若干問題。

    隨著數字化校園一卡通系統在我國各高等院校和中學的日益普及．系統住傳輸環節的安全性愈發顯得重要，應該說是影響整個系統能否正常工作的重要環節之一。在傳統的網絡設計和構建中，一般都采用開環結構，這種結構簡單、容易實施。但是系統的無差性無從保障。系統的中心控制節點很難掌控系統的運行。而閉環結構就可以很好地避免上述缺點。

    一個典型的網絡的閉環結構如下圖所示：

圖1 閉環網絡系統結構

    從控制理論的角度來看。閉環結構提高了網絡系統的可靠性，增強了系統的維護性和擴展性，降低了系統的遠程運行費用，實現了信息資源的共享。DCCS的信息安全涉及DCCS的安全體系結構、通訊協議的安全性設計、信息加密技術、安全域安全子域等方面的內容。在當前DCCS的網絡安全理論的研究大大落后于DCCS的實際應用的情況下，對DCCS安全體系設計的研究是十分有意義的。

    本文將分析DCCS安全體系的設計目標、設計要求和設計原則等問題，并提出自律分散DCCS安全體系的設計方法，同時指出DCCS網絡信息安全分體系設計中應進一步研究的問題。

    1．DCCS的信息安全

    1．1基本概念

    DCCS的信息安全包括信息系統的安全、信息數據的安全和信息內容的安全。其核心就是要保障DCCS的所有信息免遭偶然的或者惡意的破壞、更改、泄露和刪除。DCCS的信息安全涉及到信息在采集、傳遞、存儲和應用等過程中如何保證完整性、合法性、可靠性、可用性、保密性、真實性和可控性等的相關技術理與理論。

    1．2體系結構

    DCCS的信息、信息載體和信息環境是DCCS信息安全的三大類保護對象。由此構成了DCCS信息安全體系結構。

    信息是指DCCS各節點之間在網上傳輸的信息．置于信息安全體系結構的內層，既包含實時信息，雙包含非實時信息，例如，事故報警信息、系統狀態信息、過程參數測量信息、網絡控制器控制信息、開關和閥門的位置信息、系統組態信息、系統診斷信息、系統維護信息、系統備份信息、網絡調度信息、管理決策信息等；信息載體指信息的承載體，處于信息安全體系結構的中間層，包括物理平臺、系統平臺、通信平臺、網絡平臺和就用平臺，如通信協議、網絡協議、應用協議及其軟件等；信息環境指DCCS的信息及信息載體所處的環境，處于信息安全體系結構的外層，包括硬環境和軟件環境。

    2．DCCS的網絡安全

    DCCS網絡安全的核心就是要保證信息安全的網絡上傳輸與共享，保證網絡系統的安全運行。DCCS中的“網絡”泛指廣義網絡．包括現場總線網絡、工業太網和互聯網等。

    DCCS的網絡安全體系結構包含三個層次：密碼安全層、網絡安全層和環境安全層：網絡安全處于中間層．一方面它需要密碼安全層的支持．同時也為密碼安全層提供運行環境：環境安全處于外層，為網絡安全層．密碼安全層提供可靠的設施和管理等安全環境。

    3．DCCS的安全體系設計

    3 ．1設計目標

    DCCS安全體系設計的目標在一定約束下，盡可能滿足用戶的安全需求。這里需要解決如下三個基本問題：

    (1)如何根據安全需求制定安全策略，即DCCS的安全分板問題。 
    (2)如何將安全需求映射為安全體系，即DCCS的安全設計問題。 
    (3)明確安全體系滿足安全需求的程序．即DCCS的安全評價問題。
    
    解決上述問題需要系統化和結構化的設計方法及其輔助工具的支持。

    3．2設計原則

    DCCS安全體系的設計需遵循如下一些設計原則：

    (1)木桶原則。木桶的容積取決于最短一塊木板．而DCCS的安全性則取決于最薄弱的環節。
    (2)整體性原則。對DCCS不僅要提供安全防護和檢測機制．還應提供應急恢復機制等。
    (3)等級性原則。對DCCS的網絡應進行分級，包括對信息保密程度分級、用戶操作權限分級、網絡安全程度分級、系統實現結構分級(如應用層、網絡層、鏈路層等)。
    (4)有效和實用原則。安全機制不應影響DCCS正常運行．應有效、簡單和實用
    (5)動太性原則。安全體系內應盡可能引入可變因素。使安全體系具備良好的動態性。
    (6)失效保護狀態原則。網絡安全防護系統失效模式應是“失敗一安全”型，即一旦防火墻屏蔽子網失效、重啟或崩潰．就安全阻斷內部網絡與外界的連接。
    (7)缺省拒絕狀態原則。從安全角度講．缺省拒絕狀態是失敗效保護狀態。
    (8)設計為本原則。DCCS的安全重在設計，安全性設計應與DCCS的體系結構、通信協議、迭制策略設計相結合，采用同步與并重的原則。
    (9)有的放矢和各取所需原則。根據不同的控制對象．其安全側重點各不相同，應綜合考慮解決方案，提高性行走價格比。