OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)＊

蔡 誼 劉東生

（西三環(huán)中路19號(hào) 北京 100841）

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，軍隊(duì)信息化建設(shè)也在穩(wěn)步向前推進(jìn)。當(dāng)前，已有越來(lái)越多的機(jī)關(guān)及下屬各單位，部署了OA（辦公自動(dòng)化）系統(tǒng)。OA系統(tǒng)有力地矯正了行政管理中，可能會(huì)出現(xiàn)的隨意和混亂現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了辦公的流程化與標(biāo)準(zhǔn)化，有效提高了相關(guān)人員的辦事效率。

OA系統(tǒng)的主要功能包括：通知通告的公示、電子郵件的收發(fā)、公文的流轉(zhuǎn)以及其它一些在線服務(wù)等?，F(xiàn)有OA系統(tǒng)過(guò)多地強(qiáng)調(diào)了功能的多樣性與復(fù)雜性，對(duì)自身的安全性有所忽視，主要表現(xiàn)在：OA系統(tǒng)一般基于Web服務(wù)，對(duì)用戶身份認(rèn)證的安全強(qiáng)度不高；對(duì)合法用戶沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的訪問(wèn)控制，可以進(jìn)行越權(quán)訪問(wèn)[1]；安全機(jī)制集中于系統(tǒng)的應(yīng)用層，與底層操作系統(tǒng)結(jié)合不緊，存在被旁路的危險(xiǎn)，因此不能從根本上保證應(yīng)用系統(tǒng)的安全[2～4]。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文以O(shè)A系統(tǒng)的典型應(yīng)用—公文流轉(zhuǎn)為例，對(duì)其中存在的脆弱性問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，給出了OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)實(shí)際的安全應(yīng)用部署，證明了方案的可行性以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可靠性。

2 OA典型應(yīng)用及其脆弱性分析

2.1 OA系統(tǒng)典型應(yīng)用流程

公文流轉(zhuǎn)是OA系統(tǒng)最為主要和典型的應(yīng)用，公文流轉(zhuǎn)的整體過(guò)程由OA系統(tǒng)的管理員，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)章制度進(jìn)行配置。公文流轉(zhuǎn)過(guò)程配置完成后，—般不會(huì)再輕易做出改動(dòng)，相關(guān)人員會(huì)遵循固定流程，完成公文的逐級(jí)上報(bào)與審批。

現(xiàn)有的OA系統(tǒng)大多是基于B／S構(gòu)架，用戶在客戶端通過(guò)瀏覽器登錄OA服務(wù)器，然后根據(jù)OA系統(tǒng)管理員所制定的公文流轉(zhuǎn)過(guò)程，進(jìn)行公文的接收與發(fā)送，實(shí)現(xiàn)辦公應(yīng)用的規(guī)范化操作。下面，以某單位的公文接收過(guò)程為例，分析公文的流轉(zhuǎn)過(guò)程，其流程如圖1所示。

圖1 典型公文流轉(zhuǎn)過(guò)程

2.2 OA系統(tǒng)典型應(yīng)用脆弱性分析

上述公文流轉(zhuǎn)的過(guò)程，由各單位根據(jù)公文的知悉范圍和相關(guān)的保密規(guī)定所制定，是一個(gè)相對(duì)固定的流程。如果違反相應(yīng)的規(guī)章制度，對(duì)流轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行篡改，就會(huì)導(dǎo)致公文的安全性面臨威脅。對(duì)公文流轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行篡改，可以利用OA系統(tǒng)管理員的權(quán)限來(lái)達(dá)到目的，也可以通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)包的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面，分別對(duì)這兩種方式的具體實(shí)現(xiàn)加以說(shuō)明。

在OA系統(tǒng)中，OA管理員的身份認(rèn)證大多是基于用戶名和口令式的，安全強(qiáng)度不高。一旦攻擊者竊取或破譯了OA管理員的密碼，就可以修改公文流轉(zhuǎn)的過(guò)程，使得公文流向發(fā)生變化，破壞OA系統(tǒng)的安全性。另外，OA管理員自身也可能會(huì)存在違規(guī)操作，未經(jīng)批準(zhǔn)，擅自修改固定流程。利用OA管理員身份，針對(duì)上述公文流轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行篡改后的流程如圖2所示。

圖2 基于系統(tǒng)管理員身份的流程篡改

從圖2中可見(jiàn)，以O(shè)A管理員身份登錄OA系統(tǒng)后，在流程的第五步和第六步之間添加了一個(gè)新的“收文辦理”環(huán)節(jié)。按照新的工作流程，工作人員A能夠直接將收文發(fā)送給工作人員C辦理。但在實(shí)際工作中，這一違規(guī)流程將擴(kuò)大公文的知悉范圍，造成對(duì)公文的越權(quán)訪問(wèn)，應(yīng)當(dāng)是被禁止的。

對(duì)公文流轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行篡改，另外一種間接的方法，是對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)包進(jìn)行截獲分析，并對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行修改，以達(dá)到攻擊目的。為達(dá)到相同的攻擊效果，攻擊者會(huì)攔截第五步提交的數(shù)據(jù)包，并對(duì)其中的內(nèi)容進(jìn)行修改，修改后流程如圖3所示。

圖3 基于數(shù)據(jù)包分析的流程篡改

在實(shí)際攻擊中，假設(shè)攻擊者已經(jīng)獲知工作人員C的用戶名和密碼，并在網(wǎng)絡(luò)上截獲了工作人員A提交公文所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包，對(duì)其中的路徑內(nèi)容做如下修改：

Javascript：eWorksDoc.Form.selectedUserlDs.value＝

工作人員C賬號(hào)；

eWorksDoc.Form.selectedFlowlD.value＝目標(biāo)流向ID；

eWorksDoc.Form.sendMode.value＝1；

eWorksDoAction（‘complete’）。

修改完成后，公文流轉(zhuǎn)的過(guò)程也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，使得本應(yīng)該只流向工作人員B的公文，同時(shí)流向了工作人員C。

綜上所述，現(xiàn)有OA系統(tǒng)的脆弱性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，OA管理員和一般用戶的身份認(rèn)證強(qiáng)度不夠，使得用戶身份存在被冒充的可能性：其次，現(xiàn)有的安全機(jī)制位于應(yīng)用層，存在被旁路的危險(xiǎn)。這些因素都會(huì)直接或間接導(dǎo)致公文流轉(zhuǎn)的應(yīng)用流程被惡意篡改。

3 OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

針對(duì)現(xiàn)有OA系統(tǒng)在典型應(yīng)用中存在的脆弱性，本文設(shè)計(jì)了OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在OA服務(wù)器的前端，以橋接模式透明接入前置機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)OA服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的分析與過(guò)濾，防止非法訪問(wèn)，確保相關(guān)信息流的安全。前置機(jī)所使用的強(qiáng)制訪問(wèn)控制策略由安全管理員在安全管理中心上進(jìn)行配置，并以在線的方式下發(fā)到前置機(jī)上。OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)在運(yùn)行中，首先需要由安全管理中心給合法用戶配發(fā)相應(yīng)的 身 份 鑰 匙，即 USBKEY：接著在安全管理中心，由安全管理員對(duì)OA服務(wù)器中的資源進(jìn)行歸類，并對(duì)其中的主客體信息進(jìn)行標(biāo)記，設(shè)定相應(yīng)的范疇、敏感度及可信度[5～7]，然后將這些信息作為安全策略，下發(fā)到前置機(jī)：前置機(jī)上的安全內(nèi)核模塊，會(huì)對(duì)辦公終端訪問(wèn)OA服務(wù)器的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包進(jìn)行截獲與分析，提取相關(guān)的主客體信息，同時(shí)根據(jù)安全管理中心下發(fā)的安全策略，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)核級(jí)的強(qiáng)制訪問(wèn)控制。

OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)利用硬件USB KEY，通過(guò)專用的身份認(rèn)證協(xié)議和鑒別機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)登錄到OA系統(tǒng)的用戶身份雙因子認(rèn)證，提高了認(rèn)證的安全強(qiáng)度；利用前置機(jī)的操作系統(tǒng)內(nèi)核增強(qiáng)模塊，對(duì)終端請(qǐng)求的數(shù)據(jù)包進(jìn)行截獲、分析和判斷，能保證安全機(jī)制不會(huì)被旁路。

3.2 系統(tǒng)主要模塊劃分

圖5 OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)模塊組成

OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)由兩大功能組件構(gòu)成：安全管理中心和前置機(jī)安全內(nèi)核增強(qiáng)模塊。安全管理中心由動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)與安全代理構(gòu)成；前置機(jī)的安全內(nèi)核增強(qiáng)模塊可以分為數(shù)據(jù)包分析模塊、安全代理模塊、訪問(wèn)控制模塊以及審計(jì)模塊。上述模塊的作用及其相互之間的關(guān)系，如圖5所示。

安全管理中心用于對(duì)合法用戶進(jìn)行身份注冊(cè)，配發(fā)相應(yīng)的USBKEY；根據(jù)主客體信息的范疇、敏感度與可信度，下發(fā)相應(yīng)的安全策略給前置機(jī)安全內(nèi)核增強(qiáng)模塊；同時(shí)，安全管理中心還會(huì)根據(jù)制定好的審計(jì)規(guī)則，接收由前置機(jī)安全內(nèi)核上傳的相關(guān)審計(jì)信息，以便于安全管理員進(jìn)行查看和分析。

前置機(jī)安全內(nèi)核增強(qiáng)模塊用于透明接管終端用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求，對(duì)OA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析和控制，過(guò)濾掉非法請(qǐng)求，確保OA系統(tǒng)的安全性。安全內(nèi)核增強(qiáng)模塊的構(gòu)成及其相互間關(guān)系是：

1）安全代理模塊：接收由安全管理中心下發(fā)的安全策略，將安全策略傳遞給訪問(wèn)控制模塊；接收由審計(jì)模塊產(chǎn)生的審計(jì)信息，將審計(jì)信息上報(bào)給安全管理中心。

2）數(shù)據(jù)包分析模塊：根據(jù)OA系統(tǒng)的應(yīng)用協(xié)議對(duì)終端發(fā)出的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，從用戶登錄數(shù)據(jù)包中提取主體信息，從URL串中提取客體資源信息，并將這些主客體信息傳遞給訪問(wèn)控制模塊。

3）訪問(wèn)控制模塊：接收由數(shù)據(jù)包分析模塊傳遞的主客體信息，根據(jù)安全管理中心下發(fā)的安全策略，對(duì)主體的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行控制，防止非法用戶的非授權(quán)訪問(wèn)以及合法用戶的越權(quán)訪問(wèn)。

4）審計(jì)模塊：用于記錄所有用戶對(duì)OA服務(wù)器的操作信息，以及錯(cuò)誤信息，便于安全管理員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，利于事后審查與追蹤。

3.3 安全內(nèi)核增強(qiáng)模塊功能實(shí)現(xiàn)

OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)核心模塊的功能主要包括：安全策略的下載以及操作系統(tǒng)內(nèi)核級(jí)的強(qiáng)制訪問(wèn)控制[8～9]。

1）安全策略下載

前置機(jī)的安全代理模塊讀取本地網(wǎng)絡(luò)配置文件，獲取安全管理中心的IP地址和端口，向安全管理中心進(jìn)行注冊(cè)。在注冊(cè)成功后，請(qǐng)求并接收安全管理中心下發(fā)的安全策略。策略下載流程如圖6所示。

圖6 策略下載流程

前置機(jī)安全代理將接收到的安全策略存入緩沖區(qū)，在接收完成后，安全代理會(huì)在本地計(jì)算安全策略的hash值，并將其與安全管理中心下發(fā)的hash值相比較，驗(yàn)證安全策略的完整性。如果策略下載完整，則安全策略保存到本地磁盤，否則給出相應(yīng)的提示并退出。

2）強(qiáng)制訪問(wèn)控制

前置機(jī)的安全內(nèi)核在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制訪問(wèn)控制時(shí)，首先需要在操作系統(tǒng)內(nèi)核中加載鉤子函數(shù)[10]，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析和過(guò)濾，提取所需的主客體相關(guān)信息。然后根據(jù)下載的安全策略，決定是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。強(qiáng)制訪問(wèn)控制的具體流程如圖7所示。

安全內(nèi)核中的鉤子函數(shù)對(duì)截獲的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，判斷當(dāng)前用戶的操作行為是否與公文流轉(zhuǎn)相關(guān)，如果不相關(guān)則讓數(shù)據(jù)通過(guò)。如果相關(guān)，則記錄下當(dāng)前登錄用戶的SSID，并將SSID寫入對(duì)應(yīng)主體鏈表節(jié)點(diǎn)內(nèi)。

分析用戶發(fā)起的是公文流轉(zhuǎn)，還是公文瀏覽。如果是公文的流轉(zhuǎn)，則查找目的用戶，比較源用戶和目的用戶是否在同一范疇內(nèi)，如果在同一范疇，則允許數(shù)據(jù)包通過(guò)，如果出現(xiàn)越級(jí)現(xiàn)象，則進(jìn)行審計(jì)并丟棄數(shù)據(jù)包。

圖7 強(qiáng)制訪問(wèn)控制流程

如果用戶進(jìn)行的是公文瀏覽操作，則記錄當(dāng)前公文的標(biāo)識(shí)。接著，以安全管理中心下發(fā)的安全策略為依據(jù)，比較用戶及公文的可信度、敏感度與范疇，如果滿足安全策略，則允許數(shù)據(jù)包通過(guò)，否則進(jìn)行審計(jì)并丟棄數(shù)據(jù)包。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有OA系統(tǒng)的脆弱性進(jìn)行分析，有針對(duì)性的增強(qiáng)了用戶身份認(rèn)證機(jī)制，使得用戶的身份不易被竊取和冒充。同時(shí)，在前置機(jī)的操作系統(tǒng)內(nèi)核層實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制訪問(wèn)控制，確保用戶無(wú)法進(jìn)行違規(guī)操作。

在實(shí)際應(yīng)用部署中，OA應(yīng)用安全增強(qiáng)系統(tǒng)無(wú)需對(duì)應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行修改，由安全管理中心進(jìn)行安全策略配置，所有訪問(wèn)服務(wù)器的數(shù)據(jù)都要經(jīng)過(guò)前置機(jī)，實(shí)施內(nèi)核級(jí)的強(qiáng)制訪問(wèn)控制。測(cè)試表明，該系統(tǒng)在不影響OA服務(wù)器正常工作的前提下，能夠較好實(shí)現(xiàn)對(duì)上層應(yīng)用的安全透明支撐與保障。

[1]沈昌祥.基于積極防御的安全保障框架[J].中國(guó)信息導(dǎo)報(bào)，2003（10）：50－51.

[2]D.Baker.Building Upon Sand[J].Proceedings of the New Security Paradigms Workshop，1996：25－27.

[3]Peter A.Loscocco，Stephen D.Smalley，Patrick A.Muckelbauer，et al.The Inevitability Of Failure：The Flawed Assumption of Security in Modern Computing Environment[C]／／Proceedings of the 21st National Information Systems Security Conference，1998：303－314.

[4]沈昌祥.關(guān)于加強(qiáng)信息安全保障體系的思考[J].信息安全與通信保密，2002（24）：11－14.

[5]D.E.Bell，L.J.LaPadula.Secure Computer System：Mathematical Foundation[EB／OL].http：／／citeseer.ist.psu.edu／548063.html，2002，6.

[6]M.Abrams，L.Lapadula，K.Eggers，et al.A Generalized Framework for Access Control：an Informal Description[C]／／Proceedings of the 13hNational Computer Security Conference，1990：134－143.

[7]蔡誼，沈昌祥，鄭志蓉.多級(jí)安全策略的二維標(biāo)識(shí)模型[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2004（5）：619－624.

[8]S.Jajodia，P.Samarati，V.Subrahmanian，et al.A Unified Framework for Enforcing Multiple Access Control Policies[C]／／Proceedings of SIGMOD，1997：474－485.

[9]Ray Spencer，Stephen Smalley，Peter Loscacco，et al.The Flask Security Architecture：System Support for Diverse Security Policies[C]／／Proceedings of the 8th USENIX Security Symposium，1999：242－247.

[10]Chirs Wright，Crispin Cowan，et al.Linux Security Module Framework[J].Proceedings of the 2002Ottawa Linux Symposium，2002：303－314.