數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

婁 峰，韓 超

（中國民航信息網(wǎng)絡股份有限公司 運行中心，北京 101318）

在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的日常運行與維護（簡稱：運維）中，操作系統(tǒng)賬號的管理是保障系統(tǒng)安全運行的重要手段，同時信息系統(tǒng)等級保護各級要求都對系統(tǒng)賬號管理提出了要求[1]。文獻[2-4]通過對信息系統(tǒng)主機安全等級保護測評方法的分析研究，明確了從用戶身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)加密、容錯能力、日志審計等方面需要改進的方向。因此，用戶管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性會直接影響到運維人員日常的維護變更及故障的應急處理。對于數(shù)據(jù)中心主機系統(tǒng)的管理，現(xiàn)有商業(yè)用戶管理系統(tǒng)無法滿足對于特定運維模式下的某些個性化需求。此外，現(xiàn)有商業(yè)用戶管理系統(tǒng)的采購和使用成本巨大，后期仍需大量持續(xù)投資。針對以上情況，基于文獻[1-2]，以及對國內(nèi)外市場上已有產(chǎn)品的調(diào)研、對企業(yè)內(nèi)實際運維需求的分析，本文自主設計并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)，以滿足信息安全等級保護要求，并為企業(yè)信息系統(tǒng)提供安全保障。

1 方案設計

1.1 設計模型

數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)基于系統(tǒng)賬號生命周期管理理念設計，如圖1所示。

圖1 賬號生命周期管理

1.2 設計原則

數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)的設計原則主要包括以下幾個方面。

（1）運維需求：系統(tǒng)的設計要基于實際運維中的用戶管理需求，保證系統(tǒng)的適用性，讓系統(tǒng)真正服務于運維工作。

（2） 等保合規(guī)要求：系統(tǒng)的設計要符合信息系統(tǒng)等級保護相關(guān)的合規(guī)要求。

（3）用戶管理規(guī)定：系統(tǒng)的設計要符合運維部門現(xiàn)有的系統(tǒng)用戶管理規(guī)定，系統(tǒng)的建設是為了使規(guī)定更好得落地、執(zhí)行。

1.3 總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

應用層主要基于Java服務器頁面（JSP，Java Server Pages）、 jQuery、 Hibernate開 發(fā) ； 處 理 層主要處理前臺請求對系統(tǒng)賬號的具體操作，包括消息隊列、JMS消費者、業(yè)務邏輯、多種系統(tǒng)適配器等部分；數(shù)據(jù)庫層采用開源的MySQL數(shù)據(jù)庫。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 微服務

用戶管理系統(tǒng)在設計過程中，結(jié)合業(yè)務特點，采用基于Spring Cloud 的微服務架構(gòu)開發(fā)系統(tǒng)，并在此基礎上進行封裝。Spring Cloud 是一個基于 Spring Boot 實現(xiàn)的微服務架構(gòu)開發(fā)工具。它為微服務架構(gòu)中涉及的配置管理、服務治理、斷路器、智能路由、微代理、控制總線、全局鎖、決策競選、分布式會話和集群狀態(tài)管理等操作提供了一種簡單的開發(fā)方式。通過開放式微服務體系可以將不同設備對接、不同業(yè)務系統(tǒng)對接、不同軟件對接的單體功能模塊，細分為多個開放的小功能模塊服務，服務獨立部署在不同的進程中，不同服務通過一些輕量級交互機制來通信，從而滿足業(yè)務體系的高擴展性技術(shù)要求，實現(xiàn)資源的最大限度利用。

2.2 對象關(guān)系映射

對象關(guān)系映射（ORM，Object Relational Mapping）是一種將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫映射到面向?qū)ο缶幊陶Z言中的技術(shù)。使用ORM技術(shù)，開發(fā)人員可以不必編寫具體的結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL，Structured Query Language）語句及數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換代碼，即可輕松操作數(shù)據(jù)庫。Java持久層應用（JPA，Java Persistence API）是由Java EE提供的一套實現(xiàn)ORM規(guī)范的接口。Spring Data JPA則是由Spring提供的針對JPA接口的實現(xiàn)方式，并可方便地與Spring Boot框架組合使用。因此，本系統(tǒng)采用 Spring Data JPA 框架作為ORM工具進行開發(fā)，可以有效地簡化開發(fā)工作，縮短項目周期。

2.3 基于消息中間件的數(shù)據(jù)交互

在用戶管理系統(tǒng)與服務器或者其他平臺進行交互時，必須等待服務對象完成處理返回結(jié)果才能繼續(xù)執(zhí)行，這將嚴重影響用戶管理系統(tǒng)的并發(fā)性能，因此在系統(tǒng)設計時引入了消息中間件ActiveMQ。

3 功能設計

3.1 功能需求

在進行用戶管理系統(tǒng)的需求收集時，基于文獻[5-7]收集通用需求，結(jié)合運維工作實際情況，提出以下功能需求。

（1）用戶主目錄策略：在每個主機系統(tǒng)中單獨劃出一個文件系統(tǒng)，專門用來存放所有用戶的主目錄及相關(guān)文件。

（2）用戶分類策略：根據(jù)主機系統(tǒng)用戶的屬性或用途進行分類，并對每類用戶采取不同安全管理策略。

（3）用戶分組策略：根據(jù)用戶的部門或用戶之間相同的特性，把用戶分在一組，同組的用戶可實現(xiàn)組內(nèi)資源共享，便于對系統(tǒng)日常維護的管理。

（4）統(tǒng)一用戶組命名策略：在各個主機系統(tǒng)中應采用統(tǒng)一的命名來建立用戶組。

（5）統(tǒng)一用戶命名策略：在各個主機系統(tǒng)中對應同一個運維人員的系統(tǒng)用戶的命名應該統(tǒng)一，以此將系統(tǒng)用戶與實際人員做唯一對應，為用戶制定相應的命名規(guī)則。

（6）用戶口令策略：對主機系統(tǒng)用戶的口令要制定高強度的密碼策略。

（7）用戶系統(tǒng)登錄策略：考慮系統(tǒng)用戶遠程訪問服務器的安全性，采用安全的遠程訪問方式，并采取必要的登錄失敗處理措施，限制失敗登錄次數(shù)。

（8）管理用戶使用策略：限制管理用戶的直接系統(tǒng)登錄權(quán)限，盡可能減少管理用戶的發(fā)放，控制管理用戶的用戶數(shù)，對管理用戶的使用要制定嚴格的審批流程和使用規(guī)范，防止系統(tǒng)特權(quán)擴散[8-9]，保證系統(tǒng)安全，便于管理。

（9）系統(tǒng)用戶安全審計：針對等級保護二級及二級以上系統(tǒng)，要求對每個主機系統(tǒng)的用戶進行安全審計，審計內(nèi)容應包括重要用戶行為、系統(tǒng)資源的異常使用和重要系統(tǒng)命令的使用等系統(tǒng)內(nèi)重要的安全相關(guān)事件。

（10）系統(tǒng)用戶登錄認證：針對等級保護三級及三級以上系統(tǒng)，要求對主機系統(tǒng)用戶的登錄認證過程，采用兩種或兩種以上組合的鑒別技術(shù)進行身份鑒別。

3.2 主要功能模塊

數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)的主要功能模塊包括人員管理模塊、賬號管理模塊、資源管理模塊、策略模塊、基礎服務模塊、外部服務模塊和審計模塊，如圖3所示。

圖3 功能邏輯架構(gòu)

3.2.1 人員管理模塊

基于對各資源服務器中賬號的歸屬進行規(guī)范化管理，在系統(tǒng)設計過程中引入人員管理模塊。該模塊中核心功能是對賬號擁有者即具體運維人員信息的維護和管理，主要包括功能人員基礎信息管理、關(guān)聯(lián)賬號的別名信息管理，以及涉及供應策略的別名組信息管理。人員管理模塊不僅涵蓋運維人員的基礎信息維護功能，也可以操作對應人員擁有的賬號。在使用過程中，創(chuàng)建人員基礎信息，綁定對應別名信息，完成基礎信息錄入后，提交在指定資源中創(chuàng)建人員賬號的請求，后臺接收到請求消息后自動進行賬號創(chuàng)建操作。針對人員擁有的賬號，可修改賬號密碼、鎖定賬號、解鎖賬號等。同時，管理批量創(chuàng)建賬號處理策略的別名組，維護別名組中包含的別名信息。在此基礎上也可對人員擁有賬號的合規(guī)性進行自動化檢測，計算出供應策略控制下多建、少建的賬號列表，并且根據(jù)需要對多余或缺失賬號進行相應處理。

3.2.2 賬號管理模塊

該模塊核心功能就是進行各資源賬號執(zhí)行創(chuàng)建申請和孤立賬號的統(tǒng)一管理。通過請求賬號的入口，可以指定資源、人員、別名等創(chuàng)建合規(guī)的賬號信息，模塊中還可以管理各資源中已存在的賬號組信息，即賬號關(guān)聯(lián)的主組、附屬組。在孤立賬號管理頁面中，可對未綁定人員的賬號進行歸屬分配操作，也可對未使用或多余的孤立賬號進行刪除操作。

3.2.3 資源管理模塊

該模塊主要是針對各資源IP、資源類型（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫）、系統(tǒng)類型（操作系統(tǒng)如LINUX、AIX、 SUNOS、 HP-UX等 ， 數(shù) 據(jù) 庫 如 Oracle、MySQL、達夢、EDB等）、狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、適配器、關(guān)聯(lián)策略等的信息維護入口，作為整個應用的核心模塊，資源管理模塊中可以查看數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)已接管的所有資源信息。該模塊主要分為資源信息管理、資源組管理、適配器管理。資源組是涉及批量創(chuàng)建賬號處理策略時定義的組概念，用于關(guān)聯(lián)策略中的資源和別名關(guān)系。適配器管理實際是針對各資源的連接方式進行管理，定義登錄認證方式，如用戶名、密碼或公鑰、私鑰進行資源連接。操作流程方面，在輸入已接管的資源信息后，后臺將定時利用指定的適配器信息去連接相應資源，自動獲取資源上已存在的賬號信息，完成實際資源和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫賬號信息的同步。在資源列表頁面，可以查看各資源的主要信息，同時，可進行刪除資源、修改資源、資源連接狀態(tài)檢查、資源賬號同步的基礎操作。針對具體資源，也能夠查看該資源中所有賬號信息，并對賬號進行基礎的維護管理。

3.2.4 策略模塊

該模塊功能包含供應策略、密碼策略和協(xié)調(diào)策略。策略始于用戶需求，是為方便用戶提供的快捷服務模塊，直觀理解可認為是批處理和自動化處理的配置支撐，用于定義業(yè)務所需的具體規(guī)則內(nèi)容。（1）供應策略主要功能是在批量創(chuàng)建賬號時定義規(guī)則，每一個供應策略會定義資源組和別名組的對應關(guān)系，資源組中包含資源成員，別名組中包含別名成員。供應策略實現(xiàn)了資源和別名的關(guān)聯(lián)規(guī)則配置，當資源組和別名組中成員增加時，將觸發(fā)批量賬號創(chuàng)建操作，自動將供應策略中涉及的別名在相關(guān)資源中創(chuàng)建。（2）密碼策略約定各賬號登錄密碼的規(guī)則，指定大小寫、數(shù)字、特殊字符、長度等內(nèi)容，各賬號的密碼設置都應符合密碼策略定義規(guī)則的要求。（3）協(xié)調(diào)策略是資源賬號同步過程中調(diào)度頻率的規(guī)范，不同資源可以指定使用不同的協(xié)調(diào)策略，資源關(guān)聯(lián)對應協(xié)調(diào)策略后，后臺將自動按照該協(xié)調(diào)策略定義的調(diào)度規(guī)則進行定時資源狀態(tài)、賬號信息同步。

3.2.5 基礎服務模塊

該模塊是數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)運行的配置管理模塊，其中，包含系統(tǒng)業(yè)務中涉及的固定信息和接管賬號范圍的配置。例如，數(shù)據(jù)在線保留的天數(shù)、郵件服務器信息、賬號管理范圍、角色管理范圍、請求消息發(fā)送配置等。該模塊的配置內(nèi)容是系統(tǒng)運行過程中的基礎配置信息，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供數(shù)據(jù)支持。當對配置模塊中相關(guān)內(nèi)容進行修改操作后，系統(tǒng)業(yè)務將實時同步獲取到最新的配置信息，以當前數(shù)據(jù)為基礎進行相關(guān)業(yè)務流轉(zhuǎn)。

3.2.6 外部服務模塊

外部服務模塊即請求管理模塊，該模塊是針對所有資源、人員、賬號相關(guān)操作請求的數(shù)據(jù)記錄，在系統(tǒng)中執(zhí)行涉及核心對象的操作都有對應具體的記錄。例如，創(chuàng)建資源時生成創(chuàng)建資源的相關(guān)信息，如資源IP、資源類型、適配器信息、請求人員、創(chuàng)建時間、執(zhí)行結(jié)果等，修改賬號密碼操作時對應請求信息有賬號名稱、資源信息、密碼信息、修改時間、執(zhí)行結(jié)果等。請求管理中基本涵蓋系統(tǒng)中所有操作的數(shù)據(jù)記錄，是對系統(tǒng)和用戶行為的數(shù)據(jù)備份，通過請求管理，可追蹤各操作的具體執(zhí)行情況和處理結(jié)果。

3.2.7 審計模塊

該模塊可針對人員、資源、賬號三者間規(guī)范進行不定期審計操作。審計人員通過該模塊可完成白名單管理、審計批次管理、查看審計結(jié)果、審計信息統(tǒng)計等。用戶需要定義審計白名單排除無須參加審計人員名單，在創(chuàng)建新一批次審計任務時，指定起始時間、審計賬號類型。當啟動該審計流程后，后臺自動將通知郵件發(fā)送給各部門負責審計人員，審計人員即可登錄系統(tǒng)查看本部門內(nèi)需要審計的人員賬號列表。審計人員需要對被審計賬號的狀態(tài)進行標識（刪除、鎖定、保留），完成部門內(nèi)所有賬號狀態(tài)審計確認。審計管理者將按照審計賬號標識狀態(tài)進行最終處理。在整個審計過程中，可隨時查看審計批次中各賬號審計結(jié)果和審計信息統(tǒng)計。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)效果

數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)適用范圍比較廣，融合性高，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)中心內(nèi)約 5 000 臺服務器、70萬個系統(tǒng)賬號的統(tǒng)一納管，對各類系統(tǒng)賬號從創(chuàng)建、使用、變更到注銷的全生命周期進行管理，可以納管多種操作系統(tǒng)（支持管理LINUX、AIX、SUNOS、HP-UX等多類型操作系統(tǒng)）、多種數(shù)據(jù)庫類型的資源（Oracle、MySQL、達夢、EDB等多類型數(shù)據(jù)庫）；多種策略配置，符合等級保護要求；基于等級保護要求指導及運維部門實際工作需求，將全部納管的用戶密碼實行動態(tài)調(diào)整的功能設計，根據(jù)密碼資源策略的配置進行動態(tài)密碼修改，從而進一步提高信息保密的安全等級；賬號審計、規(guī)范化管理；支持隨時對部門賬號進行審計，及時掌握賬號分配信息，規(guī)范賬號使用情況，方便各部門及時進行賬號自查。

4.1 功能對比

商業(yè)用戶管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)主要功能的對比如圖4所示?？梢钥闯?，數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)在實現(xiàn)原商業(yè)用戶管理系統(tǒng)全部使用中的功能外，在別名組管理、資源組管理、協(xié)調(diào)策略、Group管理、適配器管理、超時時間配置等功能方面彌補了商業(yè)用戶管理系統(tǒng)的不足，可以更好地支持日常用戶管理運維工作。

圖4 兩種系統(tǒng)主要功能對比

4.2 系統(tǒng)使用情況

數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)投產(chǎn)至今，極大地方便了運維人員對系統(tǒng)賬號的日常管理工作。從人員維度角度，用戶組功能模塊減輕了運維人員分配賬號時的重復工作；從賬號維度角度，用戶別名模塊讓新申請的賬號格式更加整齊合規(guī)，易于整理和查找；從資源維度角度，設備資源以圖表形式呈現(xiàn)給運維人員，減輕了閱讀壓力，使數(shù)據(jù)更加直觀、易讀。

5 結(jié)束語

本文在綜合分析等級保護要求的基礎上，結(jié)合運維部門的實際情況，秉承滿足要求、減少投入、方便使用的原則，設計并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心用戶管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在相關(guān)運維部門投入使用，為企業(yè)信息系統(tǒng)提供了更高標準的安全保障，也為信息安全工作的全面開展提供了可選產(chǎn)品及解決方案。