智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中基于agen的用戶身份認證模型

智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中基于agen的用戶身份認證模型

作為一個平臺，智能網(wǎng)絡(luò)承擔著信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全對策系統(tǒng)、社區(qū)管理系統(tǒng)等許多應(yīng)用程序系統(tǒng)。這些應(yīng)用程序不僅是傳統(tǒng)的客戶端服務(wù)器模型（客戶端服務(wù)器模型）開發(fā)的，而且基于標準瀏覽器服務(wù)器模型（黑客服務(wù)器模型）的開發(fā)。無論采用何種類型的應(yīng)用程序系統(tǒng)，用戶都必須在進入應(yīng)用程序系統(tǒng)時獲得id認證，只有經(jīng)過驗證的用戶才能使用系統(tǒng)。智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中,用戶接入設(shè)備是多種多樣的,可以是計算機,也可以是存儲容量和運算能力都很小的數(shù)字設(shè)備(如:數(shù)字電視、PDA等).由于傳統(tǒng)的認證模型在認證過程中需要進行大量的運算,難以適應(yīng)智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,本文設(shè)計一個基于Agent的輕量級的用戶身份認證模型,既能滿足智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的安全需求,又能適應(yīng)用戶接入設(shè)備多樣化的環(huán)境.1軟件agent的概念A(yù)gent的概念是從分布式人工智能技術(shù)發(fā)展來的,它是一種具有自主性、交互性、反應(yīng)性的高度自治的軟件實體,每個Agent可以獨立完成各自的工作,并通過相互之間的通信與協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)整體的目標.軟件Agent是一個反應(yīng)的、自治的、內(nèi)部驅(qū)動的實體;能以主動服務(wù)方式完成一組操作;具有智能性、自主性、交互性和可移動性;能作用于自身和環(huán)境,并能對環(huán)境做出反應(yīng).多Agent系統(tǒng)MAS(Multi-AgentSystem)是一組彼此間既相互獨立又協(xié)同工作的Agent構(gòu)成的計算系統(tǒng),Agent是其基本組成單元,各Agent之間可以相互通訊,以協(xié)調(diào)完成某一共同任務(wù).在多Agent系統(tǒng)中,Agent應(yīng)能夠認識變化的過程并進行相應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)整.在理想情況下,系統(tǒng)的Agent應(yīng)能夠動態(tài)重配置自身以適應(yīng)負載的變化,因此,Agent具有易擴展、易維護、可重用等優(yōu)點.2認證模型設(shè)計網(wǎng)絡(luò)資源的安全訪問有3層含義:①網(wǎng)絡(luò)物理接入安全性,換句話說,用戶設(shè)備必須經(jīng)授權(quán)后才能物理接入網(wǎng)絡(luò);②授權(quán)用戶的設(shè)備物理接入網(wǎng)絡(luò)后,用戶必須經(jīng)過身份驗證后,才能訪問網(wǎng)絡(luò)資源;③用戶必須按照預(yù)先分配的權(quán)限訪問網(wǎng)絡(luò)資源,不得越權(quán)訪問.大多數(shù)認證系統(tǒng),僅考慮了網(wǎng)絡(luò)資源的安全訪問后兩層含義,本系統(tǒng)則把3層含義全部蘊含在認證模型中.必須附加有效的措施,使得非授權(quán)用戶設(shè)備的物理接入是無效的,也就是說,即使設(shè)備物理接入到網(wǎng)絡(luò)了,但是無法使用網(wǎng)絡(luò).用戶在進入應(yīng)用系統(tǒng)時,都需要進行身份認證,只有通過驗證的用戶才能使用系統(tǒng).簡單的認證機制是基于用戶賬號和密碼設(shè)計的,并且用戶賬號和密碼以明文方式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸.如果采用這種簡單的認證機制,將是非常不安全的.本文設(shè)計的認證模型,既能保證網(wǎng)絡(luò)物理接入安全性,又能保證網(wǎng)絡(luò)資源的訪問安全性,認證模型如圖1所示.對模型的說明如下:(1)用戶設(shè)備物理接入網(wǎng)絡(luò)后,并不能使用網(wǎng)絡(luò);主機認證代理向網(wǎng)段認證服務(wù)器發(fā)送接入請求(包括主機的MAC地址和IP地址信息),通過網(wǎng)段認證服務(wù)器驗證后,用戶設(shè)備的物理接入才真正有效;(2)對用戶的身份進行認證,只有授權(quán)用戶才能使用網(wǎng)絡(luò);(3)對合法用戶的訪問權(quán)限進行驗證,生成合法用戶本次訪問ID(包含用戶權(quán)限信息),用戶使用訪問ID訪問應(yīng)用系統(tǒng).用戶只能按照自己的權(quán)限訪問,不能越權(quán)訪問.3獲得合法用戶的驅(qū)動在上面描述的認證模型中:主機認證代理一般由安裝在用戶設(shè)備上的主機Agent充當?shù)?網(wǎng)段認證服務(wù)器是由安裝在網(wǎng)段服務(wù)器上的網(wǎng)段Agent充當?shù)?網(wǎng)絡(luò)認證服務(wù)器是由安裝在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的中心Agent充當?shù)?基于上面的認證模型,設(shè)計的算法如下:①默認狀態(tài)下,網(wǎng)段Agent把所在網(wǎng)段中的交換機接入端口關(guān)閉;②用戶設(shè)備啟動時,嵌入用戶設(shè)備系統(tǒng)的主機Agent被加載并運行;③主機Agent測出本地主機的MAC地址和IP地址,并把這些信息送到網(wǎng)段Agent,請求驗證該用戶設(shè)備是否被授權(quán)接入;④網(wǎng)段Agent在自己的驗證數(shù)據(jù)庫,查找該條MAC地址和IP地址的映射關(guān)系記錄,若沒找到(非授權(quán)接入),則轉(zhuǎn)到(13);⑤網(wǎng)段Agent隨機生成一個數(shù)值,并把該數(shù)值作為哈希運算的參數(shù)傳送給主機Agent;⑥主機Agent提示用戶輸入自己的用戶賬號和密碼,然后利用接收到的參數(shù)對用戶賬號和密碼進行哈希運算(加密),并把加密后的信息傳送給網(wǎng)段Agent,請求對用戶進行身份驗證;⑦網(wǎng)段Agent對收到的信息進行逆哈希運算(解密),把得到用戶賬號和密碼與驗證數(shù)據(jù)庫中的信息進行匹配,如果匹配成功(合法用戶),則打開主機Agent所在主機的接入端口(打開網(wǎng)絡(luò)連接);⑧網(wǎng)段Agent向中心Agent發(fā)送驗證該用戶權(quán)限的請求;⑨中心Agent在自己的權(quán)限數(shù)據(jù)庫中查找該用戶的權(quán)限,生成該用戶的本次訪問ID,把該用戶的本次訪問ID傳給網(wǎng)段Agent,并轉(zhuǎn)告給各個應(yīng)用服務(wù)器;(10)網(wǎng)段Agent向主機Agent發(fā)送該用戶本次訪問ID;(11)該用戶使用本次訪問ID訪問各個應(yīng)用服務(wù)器;(12)用戶關(guān)機時,主機Agent向網(wǎng)段Agent傳送一個請求關(guān)閉端口的請求;(13)網(wǎng)段Agent關(guān)閉該主機Agent所在主機的接入端口.4情境下的安全需求情景1:非授權(quán)用戶直接把自己的設(shè)備接入到樓宇交換機端口上,由于默認狀態(tài)下,端口是關(guān)閉的,非授權(quán)設(shè)備物理接入無效.情景2:假若非授權(quán)用戶通過某種手段在自己的設(shè)備上也安裝了主機Agent程序,并偷偷接入到樓宇交換機端口上,則由于該主機Agent實體向網(wǎng)段Agent傳送的認證請求(MAC地址和IP地址),在網(wǎng)段Agent的認證數(shù)據(jù)庫中找不到,導(dǎo)致認證失敗,此時非授權(quán)設(shè)備物理接入仍然無效.以上兩種情景基本保證了物理接入安全性.情景3:再假設(shè)在情景2的前提下,非授權(quán)用戶通過黑客工具盜用了某授權(quán)用戶的MAC地址和IP地址,可以通過第1關(guān)驗證(即通過設(shè)備接入驗證).但是由于不知道用戶賬號和密碼,導(dǎo)致第2關(guān)驗證(即用戶身份驗證)失敗.情景4:如果非法用戶通過第1關(guān)驗證后,利用黑客工具監(jiān)聽網(wǎng)上傳輸?shù)挠脩糍~號和密碼信息,但由于該信息是加密的,即使監(jiān)聽到也沒有用.另外,每次加密的參數(shù)不同,增加了解密的難度.以上兩種情景基本保證了只有合法的用戶才能使用網(wǎng)絡(luò)情景5:假設(shè)非法用戶通過第1關(guān)和第2關(guān)驗證,但是由于在第3關(guān)中,用戶訪問權(quán)限是無法更改的(權(quán)限數(shù)據(jù)庫是只讀的),該非法用戶只能使用他所冒充的用戶的權(quán)限訪問網(wǎng)絡(luò)資源,而一般用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限是很小的(瀏覽權(quán)限),這極大地降低了其對網(wǎng)絡(luò)資源的破壞能力.這種情形保證了用戶只能按照自己的權(quán)限訪問網(wǎng)絡(luò)資源.綜上所述,該認證算法是非常有效的,能夠滿足智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的安全需求.當然,該認證算法尚不能完全保證網(wǎng)絡(luò)資源的安全訪問,但是如果黑客訪問網(wǎng)絡(luò)所付出的代價遠大于他的收益,那他們就失去了惡意訪問的動機.事實上,該算法可以改進為:在PKI公鑰體系的基礎(chǔ)上,提供用戶身份驗證時的一套完美的加密機制,確保用戶身份信息不被竊取.但這樣一來,就大大增加了用戶設(shè)備的負荷,因為采用PKI公鑰體系后加密過程的運算量是很大的.智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中,用戶上網(wǎng)設(shè)備是多樣化的,而有些上網(wǎng)設(shè)備(如:數(shù)字電視、PDA等)的存儲容量和計算能力都有限,復(fù)雜的認證算法是不可取的.5基于agent的非授權(quán)認證模型本文提出的基于Agent的認證模型,并根據(jù)模型設(shè)計了相應(yīng)的認證算法,經(jīng)過模擬環(huán)境下的試驗數(shù)據(jù)表明,盡管該認證算法不能完全防御非授權(quán)用戶的非法訪問,但