以通信系统信道容量为基础的多级安全建模分析

西安通信学院 贾 蓓 李倩茹 李敬华



以通信系统信道容量为基础的多级安全建模分析

西安通信学院 贾 蓓 李倩茹 李敬华

【摘要】安全模型的种类比较多，但由于科技发展水平的制约，这些模型在理论层面和实际应用层面都不够成熟，存在着很多不足，如BLP模型不能够对隐蔽通道相关情况进行考虑，不可推断模型在非确定系统中具有不适用性。本文以BLP模型为基础，对隐蔽通道特性进行分析和考虑，并对泄密通道有限的通信信道模型进行构想，借助对泄密通道通信道容量上限的调节，来对实际系统的安全性和可用性等进行平衡。

【关键词】通信系统；信道容量；基础；多级；安全建模

1　引言

BLP安全模型、不干扰模型、信息流格模型、不可推断模型等都是安全模型的经典代表。研究者对BLP模型进行不断升级和改进，形成CBLP模型和L-BLP模型等。当前，随着安全认识的不断提升，这些模型的弊端也逐渐显现出来。例如，隐蔽通道制约了BLP和其改进模型对系统安全性的保障；信息流格模型没有对隐蔽通道的相关特性进行综合考量；不干扰模型应用过程中的限制性因素太多，在实际操作和应用过程中不具备可行性；不可推断模型主要被应用到确定系统中，反之将会存在泄密通道。

在信息系统的实际应用和操作过程中，信息系统都存在一定的安全隐患。为了实现系统的应用效果，总是会存在各种各样的隐蔽通道。例如，低安全等级主机在向高安全等级主机进行信息传输的过程中，后者会对前者回馈ACK网络数据包，从而使高安全等级主机向低安全等级主机过度过程中产生隐蔽通道，从而使系统安全性降低。在实际操作过程中，需要寻求安全性与可用性之间的平衡，在确保实用性的前提下，提高其安全系数。纵观当前的多级安全模型，都不能够满足实际操作过程中的该种诉求。

部分研究者认为，信息安全的目标是对系统中实体间信息的传输进行控制。尽管信道容量很小，但是仍然存在信息泄露隐患。在高等级安全操作系统评估过程中，要对隐蔽通道的相关情况进行分析，以确保系统可接受信道容量不会高于1 bit/s的隐蔽通道。当前，该领域的研究成果比较可观。本文在BLP模型基础上，以隐蔽通道信道容量的计算为前提，借助通信信息论，对通信信道模型进行讨论，进而对多级安全进行有限的描述，以分析泄密通道容忍范围内的系统模型。

2　多级安全模型通信信道表示

2.1状态标量和系统

2.1.1基本元素

（1）系统中的实体集合用实体集合S表示，而系统中的实体用S中包含的元素Si和Sj表示。

（2）等级集合和类别集合分别用C和K表示，实体安全等级应用敏感标记集合L=C×K表示。用数字对等级进行表示，数字与等级成正比。应用集合对类别进行表示，进而对可访问实体范围进行表示。

（3）能够对定义L上的二元关系进行表示。如果包含Li，，则：

其中，Li≥Lj，两者属于支配关系，前者对后者进行支配，Lmin为约定系统的最低安全等级。

（6）M为自主安全信息流矩阵，矩阵M中的元素表示自主安全特性为信息流提供了从实体Si到实体Sj的过渡空间。

（8）B为系统信息流矩阵。在不同背景下，其所表示的信息流状态也不同。

2.1.2安全特性

在信息流安全特性、自主安全特性和通道安全特性等不同特性

满足的相关安全特性也有所不同。

2.2信道容量及判定执行

实体间通信信道包括直接通道和隐蔽通道两类。前者能够实现实体间通信，系统可以对其通断进行控制，并且具有较大的系统容量。隐蔽通道的设计初衷不是通信，但其能够实现通信目的。所以通信容量比较小，并且其通断不容易被控制。本文中，直接通信信道容量大于，系统能够对其通断进行控制，但是隐蔽通道通断却难以掌控。

系统结合信息流矩阵B对直接通信信道的通断进行控制。实体Si到实体Sj的最大直接信道容量能够用dd（Si，Sj，），系统需要在特定条件下对通信信道进行关闭和开启。

2.3状态初始化和状态迁移

一般系统接收的相关请求包括r（Si，Sj，send）、r（Si，Sj，get）、r（Si，Sj，sag）。要结合具体情况，按照合理地规则对其进行处理。

3　安全性分析

4　结束语

根据上文所述，用户能够结合实际系统的相关诉求，对不同的泄密通道容量上限进行设置，进而对系统的可用性和安全性进行调节。该模型的优势在于对隐蔽通道进行综合考量，提升了其整体性能。同时，也需要对系统中实体间隐蔽通道信息容量进行计算，以达到安全效果。

参考文献

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