制造網(wǎng)格安全技術(shù)的研究與實現(xiàn).pdf

1、制造網(wǎng)格(MG)以網(wǎng)絡化制造為基礎，充分利用網(wǎng)格開放服務體系架構(gòu)(OGSA)、通用的標準和規(guī)范、統(tǒng)一的開發(fā)平臺和工具，以實現(xiàn)制造企業(yè)間的協(xié)同工作和資源共享為目標，是網(wǎng)格技術(shù)在制造業(yè)的具體應用。但是，隨著網(wǎng)格的研究方向開始向商業(yè)服務轉(zhuǎn)變，制造網(wǎng)格的應用向企業(yè)擴展，安全問題則凸顯出來。正是對安全的普遍疑慮，使得制造網(wǎng)格的應用舉步維艱。所以制造網(wǎng)格亟需建立一個健全的安全體系，它是網(wǎng)格技術(shù)能夠?qū)嶋H運用于制造業(yè)的強有力的保障，對網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展有著

2、重要的意義。只有提供了強壯的制造網(wǎng)格安全體系，制造網(wǎng)格才能持續(xù)不斷的發(fā)展，才具備一定的應用價值。 正如互聯(lián)網(wǎng)剛出現(xiàn)的時候，人們在強調(diào)共享性的同時忽略了安全性一樣，目前網(wǎng)格的安全構(gòu)架還不是十分完善。而且，制造網(wǎng)格系統(tǒng)具有制造業(yè)復雜性的特點，現(xiàn)有的網(wǎng)格安全技術(shù)不能滿足制造網(wǎng)格的安全需求，人們對制造網(wǎng)格中安全保障的需求日益迫切。所以在研究制造網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)技術(shù)的同時，很有必要了開展制造網(wǎng)格系統(tǒng)安全性的研究。 論文首先從本

3、體論(Ontology)出發(fā)，對制造網(wǎng)格安全領域所涉及的概念、關系進行綜合和抽象，提出了基于本體論的面向安全服務的制造網(wǎng)格模型(OBMGMS)。分析了制造網(wǎng)格中地理分布的聯(lián)盟(Union)和節(jié)點(Cell)的組織單元特征以及以任務為中心的網(wǎng)絡聯(lián)盟的生物型動態(tài)組織(Unit)結(jié)構(gòu)模式。提出了不同的制造資源類別體現(xiàn)了不同的資源屬性特征并關聯(lián)不同操作，需要定義不同的安全級別。說明了任務具有狀態(tài)變遷特征，以及在制造網(wǎng)格中任務的分解粒度遵循承擔節(jié)

4、點唯一化原則。通過實體間的上下文(Context)關聯(lián)關系來描述制造網(wǎng)格的動態(tài)特征。OBMGMS的提出為制造網(wǎng)格安全系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的建立以及身份認證和訪問控制的實現(xiàn)奠定了理論基礎。 基于制造網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，借鑒網(wǎng)格安全系統(tǒng)，針對制造業(yè)組織機構(gòu)復雜，資源種類眾多、協(xié)同合作周期長、范圍廣的的特性，建立了制造網(wǎng)格安全體系結(jié)構(gòu)(MGSec)。MGSec安全基礎設施層實現(xiàn)組織、用戶、證書的管理，加速制造網(wǎng)格節(jié)點間合作的啟動，節(jié)約啟動成本。全

5、局安全服務層支持制造網(wǎng)格上下文約束下的全局認證和授權(quán)。節(jié)點安全自治管理層自主控制共享服務，實現(xiàn)節(jié)點的策略管理，節(jié)點、用戶間身份認證。安全服務入口層接受服務請求，用戶、節(jié)點注冊等。 在深入研究制造網(wǎng)格動態(tài)組織狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制的基礎上，提出制造網(wǎng)格身份認證模型(MGAu)，實現(xiàn)不同的上下文約束下采用不同安全強度的身份認證。制造網(wǎng)格身份認證機制也為制造業(yè)中的虛擬企業(yè)合作提供了一種新的身份認證解決方案。制造網(wǎng)格中采用三種證書格式，其中用戶的

6、證書有效期與動態(tài)組織的生命周期關聯(lián)，解決了制造網(wǎng)格動態(tài)、分布環(huán)境中證書的有效期問題。詳細介紹了制造網(wǎng)格中的用戶、節(jié)點、證書的管理方式以及制造網(wǎng)格中用戶、節(jié)點間的認證過程。 制造網(wǎng)格的訪問控制模型(MGAC)擴展了基于角色的訪問控制模型(Role-based Access Control，RBAC)，采用節(jié)點粗粒度、全局細粒度的訪問控制策略，根據(jù)任務中需要的服務對應的執(zhí)行組織機構(gòu)及任務狀態(tài)動態(tài)調(diào)整用戶的可執(zhí)行服務，最終在服務節(jié)點做

7、出授權(quán)決策。全局細粒度的訪問控制策略制定考慮了制造網(wǎng)格資源屬性特征及基于服務層次關系的權(quán)限繼承。節(jié)點粗粒度的訪問控制策略基于節(jié)點和制造網(wǎng)格域的信任值的評估。采用兩層角色管理分離了制造網(wǎng)格業(yè)務角色和系統(tǒng)角色，提出了任務.角色模型解決動態(tài)制造網(wǎng)格環(huán)境中的業(yè)務角色管理問題。最后，對本文研究內(nèi)容進行了開發(fā)和實現(xiàn)，并通過在上海大學制造網(wǎng)格試驗床中典型應用實例的試驗性應用，驗證了制造網(wǎng)格安全系統(tǒng)實施的可行性，獲得了很多有價值的經(jīng)驗，為制造網(wǎng)格進一步