数字化校园一卡通系统的网络安全体系设计

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者： 人气： 发表时间：2011年09月12日

    摘要：本文介绍了在数字校园一卡通系统(DCCS)中的信息安全和网络安全，分析了DCCS安全体系的设计目标、设计要求和设计原则，提出了设计具有自适应可控性和自适应稳定性的DCCS安全体系的新方法，并指出了DCCS安全体系设计中需进一步研究的若干问题。

    随着数字化校园一卡通系统在我国各高等院校和中学的日益普及．系统住传输环节的安全性愈发显得重要，应该说是影响整个系统能否正常工作的重要环节之一。在传统的网络设计和构建中，一般都采用开环结构，这种结构简单、容易实施。但是系统的无差性无从保障。系统的中心控制节点很难掌控系统的运行。而闭环结构就可以很好地避免上述缺点。

    一个典型的网络的闭环结构如下图所示：

图1 闭环网络系统结构

    从控制理论的角度来看。闭环结构提高了网络系统的可靠性，增强了系统的维护性和扩展性，降低了系统的远程运行费用，实现了信息资源的共享。DCCS的信息安全涉及DCCS的安全体系结构、通讯协议的安全性设计、信息加密技术、安全域安全子域等方面的内容。在当前DCCS的网络安全理论的研究大大落后于DCCS的实际应用的情况下，对DCCS安全体系设计的研究是十分有意义的。

    本文将分析DCCS安全体系的设计目标、设计要求和设计原则等问题，并提出自律分散DCCS安全体系的设计方法，同时指出DCCS网络信息安全分体系设计中应进一步研究的问题。

    1．DCCS的信息安全

    1．1基本概念

    DCCS的信息安全包括信息系统的安全、信息数据的安全和信息内容的安全。其核心就是要保障DCCS的所有信息免遭偶然的或者恶意的破坏、更改、泄露和删除。DCCS的信息安全涉及到信息在采集、传递、存储和应用等过程中如何保证完整性、合法性、可靠性、可用性、保密性、真实性和可控性等的相关技术理与理论。

    1．2体系结构

    DCCS的信息、信息载体和信息环境是DCCS信息安全的三大类保护对象。由此构成了DCCS信息安全体系结构。

    信息是指DCCS各节点之间在网上传输的信息．置于信息安全体系结构的内层，既包含实时信息，双包含非实时信息，例如，事故报警信息、系统状态信息、过程参数测量信息、网络控制器控制信息、开关和阀门的位置信息、系统组态信息、系统诊断信息、系统维护信息、系统备份信息、网络调度信息、管理决策信息等；信息载体指信息的承载体，处于信息安全体系结构的中间层，包括物理平台、系统平台、通信平台、网络平台和就用平台，如通信协议、网络协议、应用协议及其软件等；信息环境指DCCS的信息及信息载体所处的环境，处于信息安全体系结构的外层，包括硬环境和软件环境。

    2．DCCS的网络安全

    DCCS网络安全的核心就是要保证信息安全的网络上传输与共享，保证网络系统的安全运行。DCCS中的“网络”泛指广义网络．包括现场总线网络、工业太网和互联网等。

    DCCS的网络安全体系结构包含三个层次：密码安全层、网络安全层和环境安全层：网络安全处于中间层．一方面它需要密码安全层的支持．同时也为密码安全层提供运行环境：环境安全处于外层，为网络安全层．密码安全层提供可靠的设施和管理等安全环境。

    3．DCCS的安全体系设计

    3 ．1设计目标

    DCCS安全体系设计的目标在一定约束下，尽可能满足用户的安全需求。这里需要解决如下三个基本问题：

    (1)如何根据安全需求制定安全策略，即DCCS的安全分板问题。 
    (2)如何将安全需求映射为安全体系，即DCCS的安全设计问题。 
    (3)明确安全体系满足安全需求的程序．即DCCS的安全评价问题。
    
    解决上述问题需要系统化和结构化的设计方法及其辅助工具的支持。

    3．2设计原则

    DCCS安全体系的设计需遵循如下一些设计原则：

    (1)木桶原则。木桶的容积取决于最短一块木板．而DCCS的安全性则取决于最薄弱的环节。
    (2)整体性原则。对DCCS不仅要提供安全防护和检测机制．还应提供应急恢复机制等。
    (3)等级性原则。对DCCS的网络应进行分级，包括对信息保密程度分级、用户操作权限分级、网络安全程度分级、系统实现结构分级(如应用层、网络层、链路层等)。
    (4)有效和实用原则。安全机制不应影响DCCS正常运行．应有效、简单和实用
    (5)动太性原则。安全体系内应尽可能引入可变因素。使安全体系具备良好的动态性。
    (6)失效保护状态原则。网络安全防护系统失效模式应是“失败一安全”型，即一旦防火墙屏蔽子网失效、重启或崩溃．就安全阻断内部网络与外界的连接。
    (7)缺省拒绝状态原则。从安全角度讲．缺省拒绝状态是失败效保护状态。
    (8)设计为本原则。DCCS的安全重在设计，安全性设计应与DCCS的体系结构、通信协议、迭制策略设计相结合，采用同步与并重的原则。
    (9)有的放矢和各取所需原则。根据不同的控制对象．其安全侧重点各不相同，应综合考虑解决方案，提高性行走价格比。