基于安全文档管理的日志系统设计

苏恒阳

（广东轻工职业技术学院，广州 510300）

0 引言

随着安全技术的不断发展和成熟，数字签名技术被广泛应用于电子商务、金融、政治等领域，成为保护个人隐私的重要技术手段。在安全领域，数字签名保证了数据的完整性、不可抵赖性，而日志系统对于安全来说，同样非常重要。日志系统可以记录系统使用者的操作记录，可以通过它来检查错误发生的原因，或者受到攻击时攻击者留下的痕迹。数字签名和日志系统二者结合可以实现数据的安全记录。

1 用户模块的设计

用户通过注册建立自己的个人信息，登录以后可以通过用户管理，进行用户信息的修改。用户注册后就建立其个人文件夹，得到一定大小的用户空间，可以存储用户上传的文件。用户通过文件管理功能，可以进行文件的上传和删除操作。同时，用户还可以共享上传的文件。用户还可以通过消息管理给其他用户发送消息，通过备忘录管理书写备忘录。

图1 用户操作功能切换图

1.1 用户注册和登录功能

用户注册后建立自己的个人信息，用注册过的用户名和密码，用户可以登录系统。

用户注册之后，可以用注册的帐号的密码登入系统，在登录视图填写登录信息，把登入请求提交给登录控制器，控制器调用DataStore验证信息，并把验证的结果返回给用户，验证通过则进入系统，验证失败则提示失败信息。

1.2 用户操作功能

在系统中，采用了4个业务类ClientManagement、ClientFilemanagement、ClientMessage 和 Client-Remind分别来提供用户信息管理、用户文件管理、用户消息管理和用户备忘录管理，同时通过控制器ChooseAction进行功能切换。Login.jsp视图中输出4个链接的选项，分别对应4个主要的用户功能。用户通过点击不同的链接可以选择不同的功能。

1.2.1 用户信息管理功能

用户管理功能主要由业务类Clientmanagement来实现。用户从用户管理页面中点击修改用户个人信息链接，调用控制器ModifyAction，ModifyAction提供了重定向功能，使用户进入修改用户信息视图。在修改信息视图中填写要修改的用户信息，然后提交给信息修改控制器ModifySubmitAction，该控制器经过相应的验证后通过调用DataStore完成修改，保存修改的信息，并把修改的结果返回给用户功能视图。

1.2.2 用户文件管理功能

进入用户文件管理，可以进行用户文件查看、新文件上传以及文件删除操作。上传的文件存储在用户注册时分配到的空间。

用户进入上传文件的视图，选择要上传的文件，然后把上传的请求交给上传控制器，上传控制器调用数据库类DataStore执行上传文件的操作，执行文件表和文件空间表的插入和更新操作，并把上传结果返回给用户，显示在用户文件列表上。上传成功则显示文件上传成功界面，上传失败，则提示出错。

用户共享操作可以和其他用户共享自己上传的文件，进入共享文件列表可以查看各个用户共享的文件，并可以根据需要进行下载。同时，用户可以进行撤销共享操作，对于没有设置共享的文件，只有上传该文件的用户可以查看该文件。用户还可以删除自己上传的文件，操作流程和共享文件类似。

1.2.3 用户消息功能

消息业务类为用户提供发送和删除消息的功能，进入消息管理界面，用户可以给其他用户发送消息。

用户可以在自己的消息页面中查看其他用户发送给自己的消息，并且可以删除没有用的消息。删除消息不需要填写表单，直接将请求提交给删除控制器RemoveMessageAction，调用DataStore从数据库中删除信息。

1.2.4 用户备忘录功能

进入备忘录管理界面，用户可以添加新的备忘录。控制器对用户填写的表单信息进行验证，验证出错则返回输出错误信息，验证通过则将备忘录信息存入数据库，并将结果返回给用户。同时，用户可以删除过期的备忘录。

2 管理员模块的设计

系统为管理员提供了登录、注销、查看用户信息，删除用户信息，查看用户操作日志和查找文件的功能。

管理员登录之后，通过AdminLogAction控制器调用searchClient()方法从数据库中循环读出每一个用户的信息，并将用户信息保存在Vector中，然后将Vector中的用户信息存到session中。控制器最后返回到视图页面，视图页面从session中获取用户信息，放入Vector中，然后从Vector循环读出每一个用户的信息，显示在页面上，管理员即可浏览用户信息。

点击进入日志系统，管理员可以进入查看用户的操作日志。通过LogSys控制器，调用Log类中写好的searchLog()方法，从数据库中读出数据。最后转发到getLog.jsp页面上，将日志显示出来。

3 日志系统的设计

系统中用户的操作日志只有管理员可以进行查看。为了实现日志信息的记录，并使每个操作的日志记录都可以调用同一个类，实现代码的复用，专门写了一个日志信息记录的类Log.java。Log.java中包含了日志信息的数字签名、日志读取和记录日志的操作。

图 2 日志系统功能图

3.1 日志信息的产生

当用户进入系统进行操作时，包括用户的登录、文件操作、注销和用户信息修改等，日志系统都会记录相应的日志信息。根据MVC模式，用户的每次操作都由表单记录相应的信息、参数，通过模型收集信息，并将其传送给控制器Action进行处理。在每次动作的执行就会产生相应的操作日志信息，将信息作为参数，并调用Log类中的signLog()对日志信息进行数字签名，得出签名的结果。将操作信息和签名的结果作为参数传给Log类的recordLog()方法，在每次动作的最后调用该方法，产生用户操作的一条完整的日志信息，将这些信息存入到数据库中。同时，调用然后将日志信息写入到数据库中，签名的结果同样也保存在数据库中。

3.2 对日志信息的数字签名

3.2.1 非对称密钥对的产生

系统中利用非对称密钥加密算法进行数字签名, 首先必须完成的工作就是密钥对的生成。Java中的KeyPairGenertor类提供了创建用于非对称加密的密钥对的方法，密钥对创建好后封装在KeyPair类型的对象中。具体过程如下：

1）创建密钥对生成器

首先，通过工厂类KeyPairGenerator的静态方法getInstance()生成一个KeyPairGenerator 类的对象，传入的参数为非对称加密所使用的算法，常用的有RSA、DSA等，这里使用RSA算法。

KeyPairGenerator KeyGen = KeyPairGenerator.getInstance(“RSA”)；

2）初始化密钥对生成器

通过KeyPairGenerator类中的initialize初始化，传入的两个参数为强度和随机数源，强度一般为1024，随机数源由SecureRandom类的对象自动生成一个原始值。

KeyGen.initialize( 1024， new SecureRandom())；

3）生成密钥对

将生成的密钥对保存在KeyPair 类的一个实例中，其中包含了一对公钥和私钥的信息。

KeyPair kpair = KeyGen.genKeyPair()；

4）获取公钥和私钥

publicKey pbkey = kpair.getPublic()；privatekey prkey = kpair.getPrivate()；

将生成的密钥对保存好，用户操作时利用私钥对日志信息进行加密，然后将签名和日志信息一起存入数据库。管理员要查看日志时，用公钥进行验证签名。

3.2.2 使用私钥对日志信息进行数字签名

日志信息产生后，利用MD5强加密消息散列算法对信息计算消息摘要，然后利用RSA非对称加密算法进行数字签名。Java.security包中的Signature类提供了进行数字签名的方法。Signature对象的initSign()方法传入私钥，执行update()方法可以将原始数据传递给Signature对象，然后执行sign()方法即可得到消息验证码。具体过程如下：

1）获取要签名的数据

用户的每一次系统操作都将产生操作记录，将用户的用户名、操作类型、操作的文件名、操作时间，作为一条操作记录，存在message.dat文件中，通过文件输入流将其读入字节类型数组data中。

FileInputStream f = new FileInputStream(“message.dat”)；

int num = f.available()；

byte[] data = new byte[num]；

f.read(data)；

2）获取私钥

生成的私钥保存在private_key.dat文件中，通过文件流读入私钥存放在RSAPrivateKey类型的变量中，用于加密日志信息。

FileInputStream f2 = new FileInputStream(“private_key.dat”)；

objectInputStream b = new ObjectInputStream(f2)；

RSAPrivateKey prk = (RSAPrivateKey)b.read-Object()；

3）获取Signature对象

通过Signature的getInstance()方法获取对象，方法的参数指定了签名所用的算法，包含了计算消息摘要所用的算法和加密消息摘要所用的算法。系统中使用的是MD5和RSA算法。

Signature s = Signature.getInstance(“MD5withRSA”)；

4）用私钥初始化Signature对象

使用Signature对象的initSign()方法初始化Signature对象，参数为加密使用的私钥，以后就可以用此加密日志信息。

s.initSign(prk)；

5）传入要数字签名的数据

将保存在data数组中的用户操作信息传入，进行数字签名。

s.update(data)；

6）执行数字签名签名

byte[] signdata = s.sign()；

签名之后，得到的签名信息是二进制代码，通过编码类将二进制的信息转化成String类型，然后将String类型的签名结果保存在日志信息表中，以便于日志查看时进行验证。

BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder()；

String sign = base64Encoder.encode(signeddata)；

3.3 日志查看功能

管理员通过登录，可以进入日志系统，查看日志信息。为了验证日志信息有没有被修改，需要对记录日志时产生的数字签名进行验证。当管理员进行查看时，触发控制器LogSysAction，该控制器从数据库中读出操作信息，并调用Log类中的checkSign()方法，利用公钥对签名进行验证，即对签名过的信息进行解密，将解密过的结果和原始信息进行对比，对比结果一致说明验证通过，不一致说明验证没有通过。验证结果同时显示在页面上，Check Pass表示通过验证，即日志信息没有被修改过；Check Fail表示没有通过验证，即日志信息已经被修改过。

日志系统提供给管理员按用户查看日志信息的功能。管理员输入用户名，日志系统可以将该用户的操作日志显示出来。

4 结束语

日志系统中，提供利用Java安全机制实现了数字签名，对于用户的操作日志签名保证了日志信息的完整性，及时了解日志信息是否被修改。

对于系统中用户包括管理员的身份认证，用户权限以及用户操作的授权管理方面等可以做一进步的工作，使得系统的安全性更强。

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