基于网格的组通信安全技术研究

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1、华中科技大学博士学位论文作、特定应用以及领域门户等方面。而近期的研究主要集中在网格的服务模式[12][13]和元数据管理[14][15]方面。其主要特点是：使用面向服务（Service-Oriented）的思想为网格资源的灵活整合、集成提供标准化的功能和接口。网格作为构建在因特网上的一组新兴技术，拥有复杂的内在机制和实现方法，它相对于现在的网络技术有其鲜明的技术特点[16]。这些特点主要体现在以下几个方面：（1）分布式：网络上的各类资源，如计算机、仪器设备、数据库等，通常分布在不同的地理位置，它们类型复杂、规模较大、跨越地理范围较广。网格要想实现这

2、些资源的共享，必须使用分布式管理。因此，分布式是网格最主要的特点。在此分布式管理环境下，需要解决资源与任务的分配和调度问题、安全传输与通信问题、实时性保障问题、人与系统以及人与人之间的交互等问题。（2）共享性：网格的目的就是使物理上分散的资源有机地连接在一起，为人们提供一种简单的共享平台。如果说分布式是网格硬件在物理上的特征，那么共享则是在网格软件支持下的逻辑特征。（3）异构性：网格的资源不仅是地理上分散的，而且这些资源在形式和内容上也是大不相同的。网格必须建立在多种异构资源之上，解决这些不同结构、不同类型资源之间的通信和互操作问题。（4）动态性：

3、网格作为一种基础设施，应该具备强壮的可扩展性，它必须能动态增加和动态减少，即随着时间的推移，网格拥有的资源或功能可以增加或减少。因此，网格应从性能、功能、管理软件、兼容性等方面适应规模的变化。（5）自相似性：网格的局部和整体之间存在着一定的相似性，局部往往在许多地方具有全局的某些特征，而全局的特征在局部也有一定的体现。具体来说，一个大型的网格自身又是由许多子网格组成，这就好比现在的主干网和其子网的关系，这种特性在今后的网格建造和研究过程中将起重要的作用。（6）资源的自主性管理。组成网格的各类资源属于许多管理域，各管理域对这些资源分别具有自主管理和控

4、制的能力；网格不违背资源自主管理的原则，而是在自治、分布管理的前提下，以已有的各管理域提供的资源访问能力为基础，为网格使用者提供资源共享能力。网格应用的不断发展，使得网格安全也越来越重要，网格安全问题成了网格技术2华中科技大学博士学位论文中的核心问题。在1998年，IanFoster等人[17]提出了一种理想的网格系统结构并将这体系结构分为四个层次。在这四个层次中，网格中间件主要负责处理网格安全相关问题。网格系统的安全体系除了考虑Internet安全问题之外，还必须考虑网格计算环境的特征[18]。在这方面最为典型的是Globus项目。在这项目的初期

5、研究中，网格安全基础设施GSI（GridSecurityInfrastructure）是Globus保证网格计算环境安全性的核心，它支持网格计算环境中主体之间的安全通信，防止主体假冒和数据泄密；支持跨虚拟组织的安全；支持单点登录、信任委托和信任转移等[16]。GSI的安全技术主要集中于网络的传输层和应用层，并强调与现有的分布式安全技术的融合。GSI的安全技术主要基于公钥加密体制，采用X.509认证证书和SSL通信协议，并进行一定程度的扩展[19]。GSI的一般安全策略[20]包括：（1）代理和资源代理之间的所有连接都需要安全鉴别；（2）所有的安全鉴

6、别都是相互的；（3）具有相同资源的资源代理之间相互信任；（4）用户代理在规定时间内可以代表用户和资源代理进行交互；（5）进程管理者是负责创建进程的资源代理；（6）进程管理者和所创建的进程假定在一个信任域中；（7）资源的存取控制权由资源的本地策略所决定；（8）同一个资源代理和用户代理创建的进程相互信任；（9）Globus主体映射到本地主体之后才能访问资源。后来，随着Globus项目的不断进展，Web服务技术和网格技术开始走向融合，从而出现了新一代的面向服务的网格技术。这种技术采用服务的形式来表示系统中的各种资源(计算资源、存储资源、网络、程序、数据等

7、)[21]。GT2使用网格安全基础设施（GSI）来提供安全保证[21]。GT3是开放网格服务架构(OpenGridServicesArchitecture，OGSA)的第一个实现，以服务的方式提供安全功能，使用成熟的主机环境技术来处理应用程序安全问题[22]。GT4同样采用开放网格服务架构[23][24]，以服务的方式提供安全功能。但是GT4能同时支持传输层的安全性和消息级别的安全性。在GT4的传输层中，网格实体之间使用TLS和X.509证书进行身份验证。在消息级别中，实现了对WS-Security[25]和WS-SecureConversatio

8、n[26]规范的支持，这样能够在每个消息级别上为SOAP消息提供安全保护。因此，与以前的GT版本相比，GT4包括很多Web