环形结构的入侵容忍系统研究

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1、万方数据第39卷第4期2010年7月电子科技大学学报JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina、，01．39No．4Jul．2010环形结构的入侵容忍系统研究周华1，一，孟相如2，张立2，乔向东2(1．西安通信学院通信装备管理系西安710106；2．空军工程大学电讯工程学院西安710077)【摘要】提出了一种环形的入侵容忍系统结构，并描述了数据一致性和服务器控制算法．当在线服务器数目大于两倍故障服务器数目时，该系统实现了服务数据的正确一致性，并

2、通过动态调整在线服务器数目提高了系统的入侵容忍能力．仿真实验分析了在面临入侵情况下系统的可用性性能，并在实例中得出了该系统可用性较优的时间区间，为进一步提高系统的安全性和服务能力提供了一定的依据．关键词环形结构：可用性：一致性：入侵容忍：网络安全中图分类号TP309．2文献标识码Adoi：lO．3969／j．issn．1001-0548．2010．04．025AnnularArchitecturefortheIntrusion．T0leranceSystemZHoUHuat”，MENGXiang-n12，zIiANG

3、Lf，andQtaOXiang-dongz(1．DeparnnmtofCommunicationEquipmentManagement,)(i’811CommunicationInstituteXi’all710106；2．TelecommunicationEngineeringInstitute,AirForceEngineeringUniversityXi’蛐710077)AbstractAnannulararchitecturefortlleintrusion-tolerancesystemispresente

4、d．Thedataconsistencyalgorithmandcontrolalgorithmforserversaredescribedindetail．Thissystemguaranteesthedataconsistencywhenthetotalofserversonlineismorethantwicethenumberofmaliciousservers．andtheperformanceofintrusion-toleranceCallbeimprovedbyadjustingthenumberof

5、serversonlinedynamically．ThesystemavailabilityisillustratedinthesimulationexperimentsandatimezoReofhigheravailabilityiSalsopresented．Keywordsannulararchitecture；availability；consistency；intrusiontolerance,networksecurity随着计算机的普及和信息技术的迅速发展，人们对计算机网络系统的安全性要求愈来愈高。传

6、统的网络安全技术已不能完全保护网络系统不受攻击，因此产生了一种新的安全措施——入侵容忍it】。入侵容忍的主要思想是承认系统中存在可以被攻击者利用的脆弱点，并构建一种可以容忍一定数量故障(包括攻击和入侵)的系统ⅢJ。本文提出了一种基于可信实时计算基(11℃B)州的环形入侵容忍系统。与相关研究工作[7-9]不同，该系统采用中央控制器控制服务器的在线和离线状态，各个服务器轮流在线提供服务的工作方式。系统在最大故障服务器数目为／的条件下，只要在线服务器数目不小于2f+l，即可满足系统对客户端服务数据的正确一致性，达到入侵容忍

7、的目的。通过仿真实验分析了在发生入侵的情况下，入侵容忍系统的可用性性能。1环形入侵容忍系统的体系结构环形入侵容忍系统主要由客户端、服务器、中央控制器等组成。中央控制器控制服务器的在线与离线状态。客户端访问服务器及服务器之间的通信通过负载网络进行。负载网络采用点对点的通信方式，并且通信链路是可靠的【7】。除了服务器的本地安全内核——TrCB，系统的时间模型总体上是异步的。假设入侵容忍系统中正确的服务器严格按照协议规范执行，而发生入侵的服务器会出现拜占庭故障，即故障服务器的行为是任意的，它们可以篡改、伪造数据，无限地延迟

8、提交数据，停止执行协议，甚至合谋产生错误的结果等。环形入侵容忍系统的结构如图l所示。收稿日期：2009—04—07；修回日期t2009—09—20基金项目t国家自然科学基金(60774091){陕西省自然科学基金(sJ∞F14)作者简介t周华(1981一)。男，博士生。主要从事计算机网络安全方面的研究．图l环形入侵容忍系统的体系结构万方数据59