摘  要： 在分析XCAML和WS-Security安全規(guī)范的基礎上，設計出一種基于信任的跨域安全認證模型TB-WSCDSA。該模型解決了跨域服務雙方身份認證的問題，并依據(jù)各自安全域的訪問控制策略和信任計算所需的數(shù)據(jù)和算法，計算雙方的信任度，根據(jù)信任度閾值比較結果對雙方進行信任評估和授權，并將結果以信任證書的方式發(fā)送給服務雙方以保證安全通信。
關鍵詞： Web服務；信任；身份認證；數(shù)字證書

　Web服務憑借其松散耦合、語言與平臺無關以及開放、標準化等優(yōu)點，已經(jīng)成為企業(yè)跨平臺應用集成的首選[1]。但是，Web服務的安全及信任仍然是制約其發(fā)展的最大阻礙。當前，OASIS已經(jīng)發(fā)布了一系列的安全規(guī)范，主要有WS-Security規(guī)范、安全斷言標記語言SAML規(guī)范、可擴展的訪問控制高標識語言XCAML規(guī)范，而且又提出WS-Trust規(guī)范和WS-Federation規(guī)范提供對信任的支持，通過交換安全令牌在不同安全域通信雙方建立信任[2]，但是這主要還是針對Web服務安全的身份認證，并沒有提供如何進行信任評價和信任決策。
　本文針對OASIS發(fā)布的關于Web服務安全規(guī)范不能滿足服務雙方利用信任信息進行信任評估和決策授權的問題，將信任機制引入身份認證及訪問控制中，提出了一種Web服務中基于信任的跨域安全認證模型TB-WSCDSA（Trust-Based Cross-Domain Security Authentication of Web Service）。該模型能夠解決服務提供方與請求方跨域認證的問題。它將PKI數(shù)字證書與XCAML相結合，通過一個可信的第三方機構對不同安全域的服務雙方進行認證，利用雙方的直接交互經(jīng)驗及各自域內(nèi)其他證人的推薦信任信息，計算信任度，并與自身預先設定好的信任標準或信任度閾值進行比較，然后根據(jù)比較結果進行決策和授權。決策結果保存在信任證書中，發(fā)送給服務請求方和提供方，作為雙方信任并進行通信的依據(jù)。
1 模型框架
　TB-WSCDSA模型是基于XCAML和PKI數(shù)字證書的。圖1是TB-WSCDSA模型圖。首先，服務請求方及提供方都從本域內(nèi)的CA認證機構獲取自己的數(shù)字證書，這樣才能在交互過程中進行彼此認證。可信的第三方認證機構使用PKI的CA認證。這里認定，可信的第三方認證機構已經(jīng)與雙方的根CA（信任錨）建立信任關系[3]。
　服務雙方認證完成后，將各自的數(shù)字證書以及第三方認證結果發(fā)送到模型中的認證模塊進行驗證。在確認服務雙方的身份后，模型的XACML的訪問控制模塊通過計算信任度決定是否發(fā)送信任證書給請求方或提供方。最后，請求方使用該信任證書向提供方請求服務，提供方使用該信任證書決定是否提供服務。

2.1 認證
　身份認證是TB-WSCDSA模型的基礎，只有確定了服務雙方的身份以后，才能夠根據(jù)相關信任信息進行信任評估和授權決策。該認證過程是跨安全域的，包括服務請求方、請求方所在域的根CA機構（信任錨）、服務提供方、提供方所在域的根CA機構（信任錨）[3]、已經(jīng)與雙方根CA建立信任關系的可信的第三方信任機構以及TB-WSCDSA。圖3顯示了認證過程。認證過程如下：
　（1）服務請求方及提供方從各自所在安全域的根CA機構獲得本域數(shù)字證書。
　（2）取得本域數(shù)字證書后，請求方加密發(fā)送數(shù)字證書給提供方，提供方收到后用自己的私鑰解密，并通過本域的根CA發(fā)送到可信第三方機構進行認證，提供方同樣將自己的數(shù)字證書發(fā)送給請求方進行認證。
　（3）可信的第三方CA機構對服務雙方認證完成后，返回認證結果。
?。?）服務請求方和提供方從第三方接收到認證結果后，將對方的數(shù)字證書及第三方認證結果打包加密發(fā)送到TB-WSCDSA模型的認證模塊；認證模塊驗證服務雙方提供的證書及結果，完成認證。

2.2 訪問控制策略管理
　服務雙方在完成認證后將結果發(fā)送到TB-WSCDSA模型的認證模塊，認證模塊通過請求方域及提供方域證人的請求推薦信任、雙方的數(shù)字證書以及第三方認證結果后，將服務請求轉發(fā)到訪問控制模塊，再對雙方進行信任評估和決策。訪問控制模塊包括策略管理、信任度計算和決策授權3個部分。
　策略是XACML的核心，XACML定義了標準的策略語言模型[1]。在TB-WSCDSA的策略模型中，<target>標簽是該策略集（策略、規(guī)則）的索引，用來查找某個訪問控制請求所適用的策略集或策略規(guī)則；<subject>標簽定義了適用的訪問請求主體，如<subject>any subject     </subject>表示適用于任何主體；<resource>標簽定義了適用的客體，如某個Web服務的WSDL文件；<action>標簽定義了主體請求獲得的行為，如Web服務的執(zhí)行（execute）；<condition>標簽是TB-WSCDSA中最重要的標簽之一，它定義了被授權所必須滿足的信任條件，其中包括信任度閾值（trust_ threshold）和信任度比較函數(shù)（function：trust_comparison）兩個主要部分。在獲得服務雙方的信任度之后，利用信任度比較函數(shù)來比較該信任度是否滿足信任度閾值（trust_threshold）的要求，相應地返回true或false。
2.3 信任度計算
　TB-WSCDSA中的信任計算部分由XML解析器、數(shù)據(jù)庫和信任處理機三部分組成。TB-WSCDSA計算直接信任度的信息來自于服務雙方。首先，服務雙方初始化各自的信任處理機，得到了信任度的計算方法。信任度計算所必需的數(shù)據(jù)用XML文件發(fā)送到XML解析器中， 解析后保存在數(shù)據(jù)庫相應的表格之內(nèi)。在計算信任度時候，信任處理機從數(shù)據(jù)庫中讀取相應的數(shù)據(jù)進行計算。本文計算的信任度包括雙方直接交互信息（稱為個體緯度）和來自于域中其他證人的信息（稱為社會緯度）。最后將兩者進行綜合[4]。
個體緯度的信任度公式如下：

　　
2.4 決策和授權
　決策和授權由PDP完成，就是根據(jù)訪問控制策略和信任度來決定是否給予授權的過程[5]。其決策的過程如下：
?。?）解析服務雙方的服務請求，獲取<subject><resource>  <action>和<environment>標簽（<environment>標簽可能不存在）。
　（2）根據(jù)以上4個標簽查找<target>與此相匹配的策略文件policy.XML。
　（3）如果存在相應的策略文件，則進行步驟（4）；否則，返回 not-applicable，訪問控制決策失敗。
?。?）解析policy.XML中rule的<condition>標簽，獲得信任度比較函數(shù)trust_comparison和信任度閾值trust_threshold，請求獲取服務提供方對該服務請求方的信任度requestor_trust以及服務請求方對提供方的信任度provider_trust。
?。?）返回服務雙方的信任度requestor_trust和provider_trust。
?。?）根據(jù)<condition>標簽中定義的信任度比較函數(shù)trust_comparison，比較服務雙方的信任度requestor_trust和provider_trust是否大于等于各自的信任度閾值trust_threshold，如果是，則返回true；否則，返回false。
?。?）驗證返回值是true還是false，如果是true，則返回<effect>標簽值permit；否則，返回deny。
最后，PDP將決策的結果發(fā)送給PEP，PEP將決策結果封裝在信任證書中發(fā)送給服務請求方和服務提供方。服務請求方利用TB-WSCDSA提供的信任證書向服務提供方請求服務，而服務提供方利用信任證書授權請求方使用服務。
　本文提出了一種Web服務下基于信任的跨域認證模型TB-WSCDSA。該模型的優(yōu)點是能夠和OASIS發(fā)布的諸多Web服務安全規(guī)范兼容。TB-WSCDSA與認證代理類似，是存在于服務請求方與服務提供者之間的中間件系統(tǒng)，TB-WSCDSA代替服務提供方和請求方，完成信任計算和評估工作，而信任計算的算法、信任信息及策略又來自于服務雙方。因此，計算得到的信任度和授權決策結果是服務雙方可信賴的。服務雙方只需要驗證各自通信時提供的信任證書，就可以實現(xiàn)基于信任的授權和訪問控制。認證模塊實現(xiàn)了單點登錄的功能，在認證過程中，認證的客體只要提供一次認證信息，大大簡化了請求服務和推薦信任信息分享過程中的認證復雜度。
參考文獻
[1] 馬曉寧，馮志勇，徐超.Web服務中基于信任的訪問控制[J].計算機工程，2010，36（3）：10-12.
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[4] SABATER J， SIERRA C. Reputation and social network analysis in multi-agent systems[C]. Proceedings of the 1st International Joint Conference on Autonomous Agents and Multi-Agent Systems. Bologna， Italy：[s.n.]，2002： 475-482.
[5] 馮曉寧，馮志勇，徐超.Web服務中跨安全域的基于信任的訪問控制模型[J].計算機應用研究，2009，26（12）：4751-4753，4767.