基于角色 — 任务的警用执法办案系统访问控制模型研究

李华刚 吴薇

(1.福州大学福建省空间信息工程研究中心，福州 350002;2.武夷学院数学与计算机学院，福建 武夷山 354300)

警用执法办案信息系统改变了传统的办案方式，实现了办案过程的数字化处理。执法业务具有时效性、保密性要求，整个执法办案系统应严格控制访问，即对访问的用户要防止权限滥用，实现职责分离，案卷流转的每一个节点需要时效性约束［2］。针对以上管理需求，在本研究中采用基于角色的访问控制(Role－based Access Control，RBAC)技术，将每一个案卷的流转看成一次任务执行过程，授权角色一定的访问权限并加入时间约束［3］。

1 访问控制基本概念

访问控制是保障系统安全的重要组成部分。目前的访问控制模式DAC(Discretionary Access Control)和MAC(Mandatory Access Control)均有不足之处。有研究者提出职责分离(SoD，Separation of Duty)的概念，并将角色(Role)作为一个管理权限的实体单独抽象化。1992年，有学者提出RBAC模型。之后，由于RBAC在管理大型网络应用安全时所表现出来的灵活性和经济性，2004年被美国国家标准委员会(ANSI)和IT国际标准委员会(INCITS)接纳为 ANSI INCITS 359 －2004 标准［4］。

在传统的RBAC模型中，用户(User)被赋予角色(Role)，角色被授予权限(Permission)，用户通过担任某些角色来获得权限。角色是根据组织内为完成不同的任务需要而设定的，是一个或一群用户在组织内可执行的操作的集合。约束是对访问控制的限制条件，即对角色 —权限的分配、用户 —角色的分配等限制。因此RBAC中角色是沟通用户和权限间联系的中介［5］。一个用户可以承担多个角色，一个角色也可以分配给多个用户，用户和角色实现职责分离。

2 基于角色—任务的执法办案系统访问控制模型

2.1 核心思想

在笔者提出的基于角色—任务的执法办案系统访问控制模型(T－RBAC)中，每个案件公文的流转被视为一次任务。流程内每个环节为任务中的一个节点，角色权限的授予发生在执行某个任务的子任务(节点)的时效内［6］。角色获得该任务允许访问客体的权限后将权限通过角色分配给用户。用户通过角色来获得权限，并完成相对应的子任务的执行。同时，加入的时效为时态约束，表示只能在某个时间段内执行该任务的节点，这样保证了授权有效时间和节点执行时间同步。同时，当子任务执行结束并提交时，通过事件驱动机制把该任务角色的状态改为未激活，相关的权限被收回。

2.2 模型定义及形式化描述

定义1:令 U={ui|i=1，2...m} ，表示用户集合，这里为能登陆执法系统的所有警务工作者用户。

定义2:令 R={ri|i=1，2...n} ，表示角色集合，包括各案件主办人、办案单位的法制员、办案单位领导、法制部门民警以及局领导等角色。

定义3:令 OP={opi|i=1，2...p} ，表示操作集合，包括立案、审批、侦办、查询、结案、调档等操作。

定义 4:令 OBJ={obji|i=1，2...q} ，表示客体集合，包括受案登记表、接受刑事案件登记表、呈请立案报告、案件处结报告等。

定义5:令二元组P{OP，OBJ}，表示权限集合。

定义6:令UR⊆U×R，表示用户到角色的指派关系。

定义7:令Ti(t0，tn)表示一个时间区间，其中t0≤tn，t0为一个时间下界，tn为一个时间上界。

定义 8:令二元组 WT={(wti，Ti)，i=1，2...n}，表示一个任务，则wti为任务的一个节点，即表示在Ti(t0，tn)的这个时间段内执行某个子任务。

定义 9:令三元组 UWT={(u，wti，Ti)，i=1，2...n}，表示用户U在Ti(t0，tn)时间段内被授权执行子任务wti，即tn时间到，权限被收回。

定义10:令RWT⊆R×WT，表示角色到任务的指派关系。

定义11:令PWT⊆P×WT，表示权限到任务的指派关系。

定义12:令Is_Permitted⊆U×WT，表示用户U被允许操作WT任务。

定 义 13:令 Assign_users={u∈ U|Is_Permitted(u，WT)}，表示能允许执行任务WT的用户集合。

授权规则:如果在t0≤t≤tn时间段，指派给任务WT(wti，Ti)的客体OBJ到达，则允许用户U对其进行操作，u∈Assign_users。

2.3 T－RBAC的角色层次及审批流程图

角色按照岗位和职能分为5个层次，包括办案单位办案民警(案件主办人)、办案单位法制员、办案单位领导(刑侦、经侦、禁毒、派出所等部门)、法制部门民警、局领导等。各角色在系统中的作用如图1所示。

2.4 T－RBAC的实施框架

基于角色—任务的执法办案系统访问控制实施框架如图2所示，系统通过应用程序接口访问T—RBAC子系统。用户执行某一案卷公文流转子任务时，激活对应的任务角色，然后将该角色所拥有的权限添加到用户的临时表中;公文流转子任务执行结束并提交时，改对应的任务角色为未激活状态，并从临时表中删除该角色拥有的权限;用户退出执法办案系统时，删除存放用户权限的临时表。

图1 执法办案系统案件审批流程图

图2 基于角色—任务的执法办案系统访问控制实施框架

2.5 T－RBAC的管理模块

T－RBAC的管理模块主要包括用户管理、角色管理、权限管理、任务管理和冲突管理。

用户管理:实现用户的增加、查询、修改、删除操作;实现用户－角色关系的分配、查询、修改、删除操作。

角色管理:实现各类角色的增加、查询、修改、删除操作;实现各类权限 —角色关系的分配、查询、修改、删除操作;实现角色层次关系的创建、查询、修改、删除操作。

权限管理:实现数据、操作和权限的增加、查询、修改、删除操作。

任务管理:实现任务的增加、查询、修改、删除操作。

冲突管理:实现各类冲突关系(冲突的用户、冲突的角色、冲突的子任务、冲突的权限)的增加、查询、修改、删除操作。

另外，静态约束是在管理模块中对各元素及关系的操作进行限制，而动态约束是对角色激活、公文流转子任务的执行进行限制。

3 结语

通过在警用执法办案系统中采用基于角色—任务的安全访问控制，使得系统的权限管理更加高效、简单。时态约束作为一个单独要素引入角色授权机制，保证了整个授权管理和任务执行的时间同步。这样，更符合公安部门对执法办案系统中业务管理的规范要求，进一步降低了系统的风险性，保障了系统服务和数据的安全。

［1］曹连安.警用执法办案信息系统技术研究与实现［D］.天津:天津大学，2009.

［2］褚建立，张洪星，李洪燕，等.基于角色的用户权限管理在技侦管理系统中的应用［J］.网络安全技术与应用，2007(7):51－53.

［3］邢光林，洪帆.基于角色和任务的工作流访问控制模型［J］.计算机工程与应用，2005(2):210 －222.

［4］李帆，郑纬民.基于角色与组织的访问控制模型［J］.计算机工程与设计，2005(8):2136－2140.

［5］吴薇，余文森.操作系统内核的安全访问控制模型研究［J］.武夷学院学报，2012(5):23 －26.

［6］吴薇，余文森.基于角色－任务的办公自动化系统访问控制模型研究［J］.重庆科技学院学报:自然科学版，2012，14(6):158 －189.