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J2EE架构下的Web应用:访问控制与SQL注入研究
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更新于2024-07-03
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本篇论文深入探讨了"计算机-后端-基于J2EE多层架构技术的Web应用研究"。随着互联网的普及,J2EE(Java 2 Enterprise Edition)多层架构技术的广泛应用极大地推动了企业级Web应用的发展,提高了系统的跨平台性、软件复用性、扩展性和维护性。然而,随着Web应用规模扩大,安全性问题日益凸显,其中访问控制和SQL注入是核心挑战。 访问控制是确保系统资源仅被合法用户访问的关键环节。基于角色的访问控制(Role-Based Access Control, RBAC)是目前主流的控制模型,通过角色分配权限,简化了管理,提高了系统的安全性。但RBAC模型在细粒度控制上存在不足,因为它以角色为基本单位,可能导致权限分配过于粗放,不能满足某些特定的Web系统需求。因此,论文提出改进RBAC模型,寻求一种更灵活、精细化的访问控制机制,以适应各种复杂的访问控制场景。 SQL注入攻击是另一种严重的威胁,攻击者通过在查询中插入恶意SQL代码,窃取敏感数据或破坏系统功能。根据OWASP Top 10报告,SQL注入在网络安全威胁中排名逐年上升,甚至成为首要威胁。实例包括英国皇家海军网站和瑞典2010大选选票系统的攻击事件,显示其危害之大。因此,Web应用必须具备有效的SQL注入防护能力,以保护用户数据和系统安全。 本文将着重研究如何在J2EE多层架构的Web应用中实施细化的访问控制策略,以及如何设计和实现有效的SQL注入防范措施,以提升整个系统的安全性。这不仅对于企业级Web开发具有实际指导意义,也对于保障网络安全具有深远的影响。
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控制器的本质是一个分发器,不对数据进行任何的处理,它是连接视图层与模型层的
桥梁。控制器接收到用户的请求后,会选择合适的业务模型,确定合适的视图,显示模型
层返回的处理后的数据。
2.2
l进AC访问控制模型
20世纪90年代,美国国家标准与技术研究院NIST开发了一种基于角色的访问控制模
型RBAC。该模型通过对系统访问用户对应的角色认证来确定用户在系统中的使用权限,
在访问过程中,系统只关心用户所属的角色,而不考虑用户是谁。RBAC模型使得系统在
对用户的权限控制时,可以进行统一授权管理,简化管理的复杂度,节约系统开销,当前
的大部分web系统采用基于角色的方式来对权限进行访问控制管理。
2.2.1
ImAC模型简介
RBAC的基本思想是把许可权(PenIlission)与角色(Role)联系在一起,用户通过充当合
适角色的成员而获得该角色的许可权【38矧。如图2.5所示。
用户角色分配 角色权限分配
图2.5
RBAC基本思想
这种方法大大简化了权限的授权管理工作,使得权限的授权比较灵活。传统的访问控
制模型在进行权限授权时,是直接将每个用户与相应的访问权限对应,当某些用户的权限
发生变化或者系统中有新增或删除权限时,需要对用户.权限的授权关系进行大量更改,不
但增加了权限管理的负担,而且在繁杂的操作过程中,容易造成权限的授权错误。而在
RBAC中,引入了角色的概念,将其作为一个中间层,有效地实现了用户与权限之间的沟
通。系统管理员可以根据系统需要建立相应的角色,并对角色赋予相应的权限,在角色.
权限的关系建立后,管理员只需对用户进行角色授权,用户便可获得角色对应的权限。系
统的权限发生变化时,管理员只需要删除角色中的旧权限,增加新权限,或者重新定义一
个新角色,不必更新每一个用户对应的权限。这种授权方式,更好的解决了用户对系统资
源的访问控制,为系统提供了一种灵活的安全策略。
RBAC访问控制模型中主要组成部分如下f40】:
一ll—
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(1)用户(User):指一个能够独立访问系统数据或者数据表示的其它资源的主体,通
常是指被授权能够使用系统的人。
(2)角色(Role):指一个组织或者任务中的工作或者职位,代表了一种系统赋予的权
利和责任,它是系统中权限分配的基本单位。角色作为用户和权限之间的桥梁,将两者结
合起来,使得用户获得角色所拥有的权限。
(3)对象(O巧ect):指系统中的所有资源主体,是用户访问和操作的目标。
(4)权限(Pennission):指用户在对系统中的数据和数据表示的其它资源进行访问、修
改等操作时的许可权,系统用户只有获得对应的角色所拥有的权限时,才能对系统中的资
源进行操作。
(5)操作(Operation):指用户执行系统中的添加、删除等功能。
(6)会话(Session):指一个用户与多个角色建立的映射关系。用户激活它所对应的一
个或多个角色的时候,就会创建一个session。用户所拥有的权限集就是此次激活角色的权
限的并集。一个用户可以在同一时刻打开多个session。
(7)用户一角色指派关系(Use卜to-Role
Assi孕lIIlent):指用户与角色之间建立的多对多
的指派关系。用UA表示,洲∈U×R。假设<甜,,.>∈洲,则表示用户u拥有角色r。
(8)角色一权限指派关系(Pe珊ission—to—R01e
Assi鄹ment):指为角色与访问权限建立的
多对多的指派关系。用RH表示,剐∈P×尺。假设<p,,>∈户×尺,则表示角色r拥有访
问权限p。
(9)角色层次关系(Role
Hierarchic越):指角色与角色集之间建立的一种多对多的继承
关系。用PA表示,胴∈R×足。假设<,.1,,2>∈朐,则表示角色r2是角色rl的父角色,
角色r2继承了角色rl所对应的所有权限。
2.2.2
lmAC96模型
RBACl
RBAC0
RBAC2
RBAC3
图2.6
RBAc96各模型间的关系
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George
Mason大学的salldhu等人在1996年提出了RBAc96访问控制模型族【9】’由于
该模型最具有系统性,得到了业界普遍的认可,为开发人员在系统中使用基于角色的访问
控制模型提供了基础。l也AC96模型族一共包括四个模型,分别为基础模型砌3AC0、层次
模型l强ACl、约束模型RBAC2、复合模型lmAC3,各模型的关系如图2.6所示。
基础模型ImAC0模型定义了可以构成一个ImAC访问控制模型所需要的最低元素集
合。包含最基本的lmAC元素集合:用户,角色,权限和会话。
定义2.1
ImAC0模型的形式化描述如下:
(1)U、R、S、P分别表示用户集合、角色集合、会话集合和权限集合。
(2)删∈U×R,表示用户与角色之间建立的多对多的指派关系。
(3)以至P×R,表示权限与角色之间建立的多对多的指派关系。
(4)淞盯:S专U,表示每个会话与单个用户建立的映射关系。
(5),D彪J:S专2R,表示每个会话与角色集,D协(Jf)∈{,I淞P,.(Jf,r7)∈删)建立的的映
射关系,会话si拥有的权限集合为U,。砒(耐){p
I(p,,.’)∈剐)。
层次模型ImACl模型在RBAC0模型的基础上增加了角色分级的概念,一个角色可以
从其它角色集中的角色继承权限。
定义2.2
RBACl模型的形式化描述如下:
(1)U、R、S、P、UA、PA与2.1中的定义相同。
(2)肼竺尺×尺,表示角色集R上的角色继承关系,称为角色的层次关系(Role
Hie姗hies),假设<厂l,,.2>∈尺H,则表示角色r2是角色r1的父角色,角色r2继承了角
色r1所拥有的所有权限。
(3),D,甜:S
j
2R:每个会话与角色集厂。彪s(sf)互∥≥,|)【搬∥(sf,,’)∈硼】)之间建立的
映射函数,会话拥有权限集为蹄∈加彪s(J吼p伊’≤,.)【(p,,’’)∈剐】}。
约束模型RBAC2模型在ImACO的基础上增加了约束的概念,从图2.4中可以看出,
它与RBACl并不兼容。
定义2.3
RBAC2模型在RBAC0模型的基础上增加了“限制"的概念,只有当这些
“限制”条件符合时,才能进行相应的操作。RBAC2模型规定在权限赋予角色、角色赋予
用户和用户在某个时刻激活相应角色时应该遵循的强制性规则,这些“限制”和用户、角
色及权限之间的关系共同决定了用户的访问权限。
定义2.4
统一模型RBAC3模型把ImACl和I也AC2组合在一起,同时提供了角色
的继承关系和约束关系。l啦AC3模型如图2.7所示:
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