基于角色的訪問控制模型N—RBAC研究

鄭亞濤

摘要：本文提出了一種基于RBAC的角色層次控制與用戶業務限制混合權限管理模型 （ N-RBAC），既簡化了信息系統中對用戶授權管理，又使相同角色的用戶對相同的功能模塊可以有不同的操作限制.

關鍵詞：信息系統；權限管理；角色；基于角色的訪問控制；層次控制

1 N-RBAC的基本原理

基于角色的訪問控制，就是要在權限與用戶之間增加一個角色，以達到安全訪問的目的。有以下定義：

定義1 設角色集合R （ r1 ，r2 ，r3…，rn ） 、用戶集合U （ u1 ，u2 ，u3…，un ） 、功能集合F （ f 1 ，f 2 ，f3…，f n ）及業務集合T （ t1 ，t2 ，t3…，t n ） 構成N-RBAC體系的主體。

角色與用戶之間是一個多對多的關系，即：一個角色可以有多個用戶，一個用戶可以具有多個角色，用戶-角色集合UR （ U，R ） 表示。

每一個角色都至少具有一種權限，角色與權限的關系用角色-功能集合RF （ R，F） 表示，角色與用戶、角色與權限之間都是多對多的關系。

定義2 一個功能模塊的操作對象可以有多個不同的交互 （ Transaction ） ，稱該模塊具有交互約束，用二元集合FT （ F，T ） 表示。

具有相同角色的用戶對具有公共權限的功能。F可操作的業務類可以不同，用用戶2業務集合UT （ U，T） 表示，它描述了一個用戶可操作哪些業務類。反映了“用戶”與“角色”之間個體與整體的區別。當然，也可以賦予u1 、u2 不同的角色，并為他們分別開發不同的操作。但如此一來，角色就失去了意義，這顯然不是基于角色訪問控制模型的本意，它也就不再是RBAC模型而退化為傳統的用戶2功能權限控制模型了。

定義3 角色之間存在著層次關系，所謂角色層次控制是指當下級角色被授予某種權限時，它的上級角色自動地獲得了相應的權限，稱之為影子權限。角色是實際崗位在信息系統中的映射，有著不同的概念。崗位級別高的并不能自動獲得低級崗位的權限。而系統中的角色則受層次級別的控制，當角色M或N或L具有某項F的操作權限時，它的上級角色B或上上級A也都獲得了對功能F的相同操作權。雖然角色C的級別 （ 與B同級） 也比它們高，但不能享有它們的影子權限。

定義4 用戶-功能集合UF （ U，F） 是通過用戶-角色集合UR和角色-功能集合RF間接確定的，可以表示為UR與RF的自然連接在用戶u和功能f上的投影，用戶對功能的業務可以用一個三元組UFT（ U，F，T） 來描述，它可以表示為用戶2業務集合UT與功能2業務集合FT的自然連接，于是，用戶的自有權限可以表示為A ={a|a∈A1 ∨a∈A2 }。其中，A1表示用戶對沒有業務約束的那些功能的權限；A2表示用戶對有業務約束的那些功能的權限，它們是由用戶2功能集合UF和三元組UFT共同確定的，即角色的總權限是自有權限與影子權限的并集，即角色總權限的并集 。

2 N-RBAC設計

該體系中有4個實體，分別是角色、用戶、功能及業務，它們之間的關系可映射為如下8個基本表：

（1）用戶表U （ 用戶代碼，用戶名稱，部門，…。）

（2）角色表R （ 角色代碼，角色描述，上級角色，角色級別）

（3）功能表F （ 功能代碼，功能名稱，業務碼標識） 。如果指定了業務碼表示=‘Y，表示此功能需要檢查用戶只能操作指定的業務類，如果業務碼標識為空，表示此功能不需要檢查用戶的業務限制。

（4）業務類別表T （ 業務碼，業務名稱） 。

（5）用戶2角色表UR （ 用戶代碼，角色代碼）。每個用戶都至少賦與一個角色，但一個用戶可以有多個角色，角色與用戶之間是多對多關系。

（6）角色2功能表RF （ 角色代碼，功能代碼，權限類型1，權限類型2）。用以存儲各角色可以擁有哪些功能，權限類型1、權限類型2分別表示自有權限和影子權限，它們的取值都為“A” 全權 ） 或“R”只讀權） 或空（ 無權）。

（7）功能2業務表FT （ 功能代碼，業務碼 ） 。如果在功能表F中定義的某項功能F1指定了業務碼標識，則需要在功能業務表FT中定義該功能F1的業務類。

（8）用戶2業務表UT （ 用戶代碼，業務碼 ） 。用戶與業務碼之間也是多對多關系，表示一個用戶可以操作哪些業務類。

由于用戶功能是角色功能的子集，所以不需要獨立的用戶功能表。但為了操作方便，可以建立用戶-功能視圖UF。CREAT VIEW UF AS SELECT UR.用戶代碼，RF.功能代碼，RF.權限類型1，RF.權限類型2 FROM UR，RF WHERE UR.角色代碼=RF.角色代碼。當然，視圖UF中的記錄只表明用戶可以操作哪些功能模塊，但可以操作這些模塊中的哪些業務類還要通過UT表和FT表檢查。在這些表中，用戶表、角色表、功能表及業務表都只是一些簡單的代碼表，其維護是很方便的，另外4個交叉表也是不難用程序實現的。

參考文獻：

[1]洪帆，鄧磊.工作流管理系統中基于角色的訪問控制[J].華中科技大學學報（自然科學版），2003（12）：1～3