广义不可推断属性符号化算术验证的研究

多级安全系统中机密数据的泄漏本质上是信息的非法流动.广义不可推断属性刻画了不同安全级主体之间合法的信息流动.在系统应用之前,验证其满足广义不可推断属性,可以排除各种隐蔽数据泄漏,保护数据的机密性.传统的广义不可推断属性验证方法——"展开方法"——验证的仅仅是属性成立的一个充分非必要条件,因此是不完备的.基于证伪技术提出一种完备的广义不可推断属性验证方法,该方法通过逐步搜索长度递增的使广义不可推断属性失效的反例来完成验证过程.为确保搜索过程能正确终止,即方法的完备性,提出状态转换系统的双构造运算,并在此基础上基于图结构理论给出最短反例的上近似计算.进一步为提高验证方法的时间效率和降低对内存空间的需求,将反例搜索和上近似计算归约为量化布尔公式满足性求解问题,借助于高效的满足性求解程序完成属性的验证,实现了验证过程的符号化计算.最后通过一个磁臂隐通道的实例说明验证方法在实际的隐通道分析中的应用.     

基于Petri网的信息流安全属性的分析与验证*

信息流安全属性的定义均基于不同的语义模型,很难作出比较,以Petri网作为描述安全系统的统一模型,在Petri网上定义四种常见的安全属性,并分析它们之间的逻辑关系。在信息流安全属性验证方面,传统的方法称为展开方法,该方法适用于确定型系统,而对于非确定型系统,该方法是可靠的,但不完备。进一步对Petri网上已经定义的四种属性给出可靠完备的验证算法,并开发出相应的验证工具。最后通过实例说明了验证方法在搜索隐通道方面的应用。     

非传递广义无干扰属性符号化算术验证方法

广义无干扰属性规约了多级安全系统中具有传递性质的安全策略,而对于不满足传递性的策略则无法刻画.文中首先对广义无干扰属性进行扩展,提出了非传递广义无干扰属性的概念,进而可以规约无传递性的安全策略.文中提出了一种可符号化实现的非传递广义无干扰属性验证方法.该方法主要基于证伪和证真的基本验证策略,通过集成反例搜索和归纳证明完...     

基于ptSPA的概率时间信息流安全属性分析

基于进程代数的无干扰性分析是分析信息流安全性质的主要方法.为考虑概率时间配置下的信息泄漏,对安全进程代数进行概率时间域上的扩展,提出概率时间安全进程代数ptSPA,给出其形式化语法及语义,引入概率时间弱互拟等价的概念,在此基础上,讨论概率时间信息流安全属性,提出TBSPNI,PTBNDC,SPTBNDC属性,分析属性的包含性,证明提出的属性在表达能力上强于原有属性,最后给出一个实例,对IMP机制在概率时间配置下进行了建模分析,分析结果表明ptSPA对捕获概率时间隐蔽通道的有效性.     

基于事件集的反应系统模型的验证

在总结前人工作的基础上,提出了一种有效检测并发或反应系统的动态行为模型中违反安全属性的方法,目的是减少为检测违反安全属性所需检测的状态数量,验证过程包括构造一个由所有独立状态图组成的全局状态空间图,并遍历这个全局状态空间图中的状态以便检测安全协议。首先读待验证的安全属性和可能会违反这些属性的相关事件集,构造全局状态空间图只考虑相关事件产生的状态转换。使用该方法验证了"火车道口"系统,减少了59%的搜索空间。     

多级安全系统中数据聚合的无干扰属性

基于信息流的安全模型较访问控制模型优势在于更本质的描述了什么是安全,自提出信息流的无干扰概念以来信息流模型就成为安全研究的中心之一,并提出了很多种无干扰模型.针对现存几种安全模型存在建模工具与分析工具不一致、不支持多级安全系统等问题.在广义无干扰模型以及聚合属性的基础上提出一种支持多级安全系统、多等级信息流策略状态转换且包含聚合属性的信息流安全模型,并给出了信息流策略的正式语义.     

概率信息流安全属性分析

以进程代数作为分析信息流安全属性的工具,将安全进程代数（SPA）扩展到概率系统,形成概率安全进程代数．使用概率安全进程代数对概率系统建模,在弱概率互拟等价的基础上,讨论了概率信息流安全属性,提出了P_PBNDC,S_PBNDC,CP_PBNDC等基于复合的不可演绎的属性,分析了这些安全属性之间的关系,并给出了一个实际的概率系统的例子．     

基于注意力机制修正网络的行人属性识别

针对现有行人属性识别方法模型复杂,识别性能较低的问题,提出一种端到端的行人属性识别方法。构建注意力机制修正网络,在主干网络的不同卷积层后添加注意力分支,以提取注意力特征关注属性相关空域;提出一种注意力机制辅助训练方法,将注意力分支与主网络在预测级进行损失融合,通过梯度反向传播修正主网络权重,实现主网络的有效训练;在预测阶段,利用权重修正后的主网络实现属性识别。在RAP数据集上的实验结果表明,提出方法在没有额外辅助信息、不增加主网络体积和计算量的情况下,提升了行人属性识别性能。     

一种度修正的属性网络随机块模型

社区检测是复杂网络分析中的重要任务,现有的社区检测方法多侧重于利用单纯的网络结构,而融合节点属性的方法也主要针对传统的社区结构,不能检测网络中的二部图结构、混合结构等情况.此外,网络中每个节点的度会影响网络中链接的构成,同样会影响社区结构的分布.因此,提出一种基于随机块模型的属性网络社区检测方法DPSB_PG.不同于其他属性网络中的生成式模型,该方法中节点链接和节点属性的产生均服从泊松分布,并基于随机块模型考虑社区间相连接的概率,重点在节点链接的生成过程中融合度修正的思想,最后利用期望最大化EM算法推断模型中的参数,得到网络中节点的社区隶属度.真实网络上的实验结果显示:模型继承了随机块模型的优点,能够检测网络中的广义社区结构,且由于度修正的引入,具有很好的数据拟合能力,因此在属性网络与非属性网络社区检测性能上优于其他现有相关算法.     

多时间无干扰性验证方法

安全关键嵌入式软件的运行时行为通常具有严格时间约束,对安全属性的执行提出额外要求.针对嵌入式软件的信息流安全保护要求,以及现有安全性验证方法面向单一属性且存在假阳性等问题,首先从现实场景的安全需求出发,提出一种新的时间无干扰属性timed SIR-NNI;然后提出一种兼容多种时间无干扰属性(timed BNNI,timed BSNNI及timed SIR-NNI)统一验证的信息流安全验证方法,该验证方法依据不同的时间无干扰性要求,从待验证时间自动机自动构造测试自动机和精化自动机,通过UPPAAL的可达性分析实现精化关系检查和安全性验证.实现的验证工具TINIVER从SysML顺序图模型或C++源码提取时间自动机实施验证流程.使用TINIVER对现有时间自动机模型和安全属性的验证说明方法的可用性,对无人机飞行控制系统ArduPilot和PX4的典型飞行模式切换模型的安全验证说明方法的实用性和可扩展性.此外,方法能避免现有典型验证方法的假阳性缺陷.     

基于自动机监控的二维降密策略

降密策略静态实施机制具有限制性过强的缺陷:它将降密策略语义条件判定为安全的程序排斥在外。为了建立更加宽容的实施机制,基于自动机理论,建立了二维降密策略的动态监控机制。程序执行中的命令事件被抽象为自动机的输入,自动机根据这些输入信息跟踪程序执行过程中的信息流,禁止违反降密策略的程序命令的执行。最后,证明了自动机监控机制的可靠性。     

多线程环境中的二维降密策略

降密策略的主要目的在于确保程序中敏感信息的安全释放。目前,降密策略的安全条件和实施机制的研究主要集中在顺序式程序设计语言,它们不能直接移植到多线程并发环境,原因在于攻击者能利用线程调度的某些性质推导出敏感信息。为此,基于多线程程序设计语言模型和线程调度模型,建立了支持多线程并发环境的二维降密策略,有效确保了在合适的程序点降密合适的信息;建立了多线程并发环境下该降密策略的动态监控机制,并证明了该实施机制的可靠性。     

Computational probabilistic noninterference

Information flow and noninterference are popular concepts for expressing confidentiality and integrity properties. We present the first general definition of probabilistic noninterference in reactive systems that includes a computational case. This case is essential for coping with real cryptography since noninterference properties can usually only be guaranteed if the underlying cryptographic primitives have not been broken. This might happen, but only with negligible probability. We show that our noninterference definition is maintained under simulatability, the notion of secure implementation of modern cryptography. This allows secure composition of systems and yields a general strategy for including cryptographic primitives in information-flow proofs. As an example we study a cryptographic firewall guarding two honest users from their environment.     

软件系统的可信降密述评

无干扰模型是信息流控制中的基础性安全模型,能确保敏感信息的零泄露,但其安全条件的限制性过强。软件系统由于功能的需要不可避免地需要违反无干扰模型,释放合适的信息。为了防止攻击者利用信息释放的通道获取超额的信息,需要对释放的通道进行控制,建立信息可信降密的策略和实施机制。基于不同维度对现有的降密策略进行归类,大致归并为降密的内容、主体、地点和时间维度;并对现有降密策略的实施机制进行分类,大致可分为静态实施、动态实施和安全多次执行;对这些机制的特点和不足之处进行比较,并探讨了后续研究面临的挑战,展望了未来的研究方向。     

计算机安全中的无干扰模型

与基于访问控制的形式安全模型相比,基于信息流的安全模型对于定义什么是安全来说更为本质,自提出信息流的无干扰概念以来,信息流模型成为安全研完的中心之一,并提出了多种无干扰信息流模型。本文基于进程代数框架研完这些模型,并给出了一些新的结果和证明。     

信息流格模型的非法流分析

随着互联网的发展以及网络空间地位的上升,信息的重要性与日俱增。为确保信息安全,对非法信息流的控制显得尤为重要。文中分析了信息流格模型中信息流动的安全性,为更好地对模型内部的信息流进行分类,首先,对信息流格模型进行线性化分析,使得模型被线性化表述,并将其称为线性信息流格模型。接着,引入马尔科夫链,并利用马尔科夫链的常返态属性和瞬时态属性的概率变化,来量化表示模型中主体和客体之间的转换状态,从而检测出模型内部的各个信息流。进一步地,根据模型内部的主体和客体分别对应的常返态与瞬时态的概率对比,分析每个信息流的安全状态,即:当模型检测中同时出现两个常返态时,违反了安全模型,从而导致非法信息流的出现。由于概率变化存在同一性,该方法会产生误差并影响其检测结果。为弥补这一不足,介绍了SPA语言,然后对线性信息流格模型进行了SPA语言的描述,并采用形式化中的无干扰方法对马尔科夫链模型内概率同一性的不足进行补充说明。最后,检测出其中隐藏的非法信息流,判断出含误差下各个信息流的安全状态,并得出结论:符合安全模型但违反安全策略的信息流不满足无干扰属性。这对信息流安全检测软件的设计及硬件应用具有重要意义。     

二维降密策略的内联引用监控方法

降密策略的静态实施机制存在限制性过强的缺陷,基于虚拟机的动态监控机制不能完全适合Web和即时编译环境。为此,基于内联引用监控方法,实施了基于内容和地点维度的二维降密策略。提出了内联引用监控方法的程序变形规则,并证明了该方法的可靠性;根据该程序变形规则,将源程序进行变形重写,生成一个新的程序,它能脱离外部监控环境,实现自我监控。     

基于无干扰模型的操作系统结构化研究

操作系统结构化是目前安全领域的一大难题。以无干扰模型为基础,提出了一种基于分层隔离的进程环境安全模型,给出了进程环境安全的定义和条件。然后对系统结构化要求进行了形式化的描述,并证明通过提出的结构化方法可以获得安全的进程环境。最后结合经典无干扰理论,将本模型由进程环境扩展为适用于整个系统安全的模型。     

The decodability and correctability of codes

Given a noisy communication channel γ, the aim of this paper is to investigate γ-decodable codes and γ-correctable codes. Examples are given for channels with possible errors caused by deletions. The γ-correctability does not imply γ-decodability but ensures error recovery. In general, the properties of γ-correctability and γ-decodability have little in common. Some general properties concerning γ-decodable codes and γ-correctable codes are derived. Moreover, we propose a special kind of codes called γ-separable codes having a unique decodability.     

用信息流控制保证软件可信运行

提出一种基于信息流控制来保证软件可信运行的方法。首先设计一种信息流控制模型,该模型的访问规则、传播规则和感染规则基本涵盖了软件在操作系统运行过程中产生信息流的主要类型。其次,设计一种策略描述语言,该语言使软件管理者可以以一种较为直观的方式描述所期望的软件信息流。在Linux内核部分实现原型系统,实验证明该方法可以控制软件所产生的信息流,从信息流角度保证软件的可信运行。