云计算环境中基于访问控制模型的用户效用安全优化研究

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1、学校代号!Q532学号!Q墨!Q!Q逝密湖南大学博士学位论文云计算环境中基于访问控制模型的用户效用安全优化研究厂—一一TheOptimizationofUserUtilityandSecuritybasedonAccessControlModelintheCloudComputingEnVironmentbyYANGLiuB．E．(NationalUniVersityofDefenseTechnology)2006AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsflorthedegreeofDoctorofEnginee

2、ringComputerApplicationTechnologyintheGraduateschoolofHunanUniVersitySuperVisorProfessorLIRenfaSeptember，201l湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：加叼年11月易7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校

3、有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密囱。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：一三s易婚。／∥’认同期：沙f1年11月Z7同日期：》／f年／z一月乒日云计算环境中基于访问控制模型的用户效用安全优化研究摘要在云计算环境中，各种用户所需的服务和数据都集中在“云”端存储，由服务提供商的数据中心负责存储过去一直保存在最终用户

4、个人计算机上或企业自己数据中心的信息，用户通过互联网远程访问这些应用程序和数据，安全和效用已经成为云计算领域中最受关注的两个问题。现有的分布式访问控制模型由于角色单一、主体权限不能动态调整等问题，已经很难适应云计算环境的安全需求。本文重点对云计算环境中安全和效用的优化进行研究，基于随机规划理论提出了一种云计算环境安全策略优化模型，针对云环境中的安全和效用问题建立旨在保证数据资源安全的基础上提升用户效用的数学模型，并对模型进行分析和优化，最终得出云环境中安全策略的优化配置方案，用以指导云计算环境中访问控制策略的制定和动态调整，满足用户对响应时间、资源可用率等效用性要求。云计算环境中包含三类实体

5、：最终用户、服务提供商以及数据拥有者。用户发起对云环境资源的访问请求，服务提供商根据请求所提供的资源可能来自不同的安全域并且这些资源可能属于不同的数据拥有者。这种特殊的实体构成，使得现有的访问控制模型很难适应云计算环境。针对传统访问控制模型的不足，本文给出了一种云计算环境中基于证书的动态访问控制模型。通过扩展传统访问控制单一角色类型，将云计算环境中的角色分为主体角色、数据拥有者，并在访问控制模型中引入身份证书，提出一种云计算环境中基于证书的角色访问控制管理模型CARBAC。同时提出了CARBAC模型中的信任管理机制，给出了该模型的授权过程。效用函数是表示用户在访问云中心所获得的效用与所消费的

6、服务组合之间数量关系的函数，是衡量用户对任务完成率、任务执行时间、任务执行费用、以及任务资源风险的满足程度。本文基于经济学中的对数效用理论，综合考虑云计算环境中的用户、服务提供者、资源所有者各个角色的期望，在CARBAC模型的基础上给出了云计算环境的用户效用分析方法。并对用户在云环境中的期望效用进行了建模和仿真。仿真结果表明，用户一次提交的任务数存在一个理想值，在这个理想值附近，其用户效用最好。虚拟机是构成云计算资源的基本单位，在云计算的实现过程中，云用户通过付费的方式从云供应商那里获取计算资源以满足其服务需求。本文针对虚拟机分配中响应时间和费用消耗、及资源安全的目标，给出了一种基于虚拟机分

7、配的用户效用和安全的多目标随机优化模型。该模型针对虚拟机分配中响应时间和费用消耗、及资源安全的目标，提出了一种基于虚拟机分配的用户效用和安全的优化方法，该方法能在需求不确定性的前提下，综合考虑用户效用和资源安全两方面博士学位论文因素，对从属不同供应商的虚拟机资源进行调度和分配，满足系统用户效用和资源安全的多个目标。最后，本文在云计算环境中基于多目标决策的动态访问控制机制的基础上，充分利用随机规划优化的结果，提