05 | 访问控制：如何选取一个合适的数据保护方案？

Dec 18, 2019

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05 | 访问控制：如何选取一个合适的数据保护方案？

2019-12-18 何为舟来自北京

《安全攻防技能30讲》

课程介绍

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讲述：何为舟

时长16:22大小15.00M

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你好，我是何为舟。
在上一讲中，我们主要从身份认证的场景和威胁上，对身份认证进行了介绍。同时，身份认证的核心问题是身份管理，因此我们可以采用单点登录的形式，来解决复杂的身份管理问题。常用的单点登录方式包括 CAS 流程、JWT、OAuth 和 OpenID。
那听了你对身份认证的规划之后，面试官觉得很满意，接着又问道：“既然身份认证都做到这么好了，是不是就不需要所谓的‘黄金法则’了？有了身份认证，还需要授权和审计做什么呢？”
对于这个问题，你肯定要先给出否定的回答，这个很显然。接着，你可以说：“通过身份认证，我们只能够确认用户的身份，而对用户的操作和访问行为的把控，就是授权和审计的任务了。”
接着，面试官又发问了：“我理解身份认证和授权的区别了。目前，我们公司的授权机制比较随意，基本就是有什么需求就做什么。如果是你，你会怎么优化授权机制呢？”
那这一讲中，我们就来介绍几种常见授权机制的概念和原理，以及在实际工作中我们该如何去选取合适的保护机制。这些通用的机制学习起来可能比较抽象，但“磨刀不误砍柴工”，理解了宏观上的知识基础，对我们后续学习各类具体的防御机制会有很大的帮助。
我个人认为，“授权”和“访问控制”其实是同一个概念，都是允许或者禁止某个用户做某件事情。现在行业内普遍用“访问控制”这个术语来讨论相关问题。因此，后续我们都会用“访问控制”来替代“授权”。如果你看到了这两种说法，知道它们是一个意思就可以了。
访问控制模型首先，在探讨访问控制的机制之前，我们先要来了解一下，访问控制的场景是什么。这也是你去理解访问控制机制的一个基础。我把访问控制模型抽象成了下图的模型，你可以看看。具体来说就是，一个主体请求一个客体，这个请求的授权由访问控制来完成。
如何具体的理解这个模型呢？你可以这样想：在用户去读取文件的过程中，用户是主体，读取这个操作是请求，文件是客体。下面我来详细介绍一下。
主体：请求的发起者。主体可以是用户，也可以是进程、应用、设备等任何发起访问请求的来源。
客体：请求的接收方，一般是某种资源。比如某个文件、数据库，也可以是进程、设备等接受指令的实体。
请求：主体对客体进行的操作。常规的是读、写和执行，也可以进一步细分为删除、追加等粒度更细的操作。
常见的访问控制机制访问机制是否对请求进行授权，决定着这个操作能否顺利执行下去。所以，对于我们来说，了解访问机制的规则至关重要。常见的访问控制机制有 4 种：DAC、role-BAC、rule-BAC、MAC。 接下来，我们一一来看。
我们先来第 1 种，DAC（Discretionary Access Control，自主访问控制）。
DAC 就是让客体的所有者来定义访问控制规则。想象一下，你想要从图书馆中拿走一本书。这个时候，管理员说，“你经过这本书的所有人同意了吗？”这个过程就是 DAC。
在 DAC 中，访问控制的规则维护完全下发到了所有者手上，管理员在理论上不需要对访问控制规则进行维护。因此，DAC 具备很高的灵活性，维护成本也很低。相对地，尽管 DAC 降低了管理员的工作难度，但是会增加整体访问控制监管的难度，以至于安全性完全取决于所有者的个人安全意识。
这么说来，DAC 的特性其实就是将安全交到了用户手中，因此，DAC 适合在面向用户的时候进行使用。当用户需要掌控自己的资源时，我们通常会采取 DAC，来完成访问控制。比方说，Linux 中采用的就是 DAC，用户可以控制自己的文件能够被谁访问。
第 2 种是 role-BAC（role Based Access Control，基于角色的访问控制）。
role-BAC 就是将主体划分为不同的角色，然后对每个角色的权限进行定义。我们还是以图书馆为例。当你想借书的时候，管理员说，“你是学生吗？”这个过程就是 role-BAC。管理员只需要定义好每一个角色所具备的功能权限，然后将用户划分到不同的角色中去，就完成了访问控制配置的过程。
role-BAC 是防止权限泛滥，实现最小特权原则的经典解决方案。试想一下，假如没有角色的概念，那么管理员需要给每一个用户都制定不同的权限方案。当用户的岗位或职责发生变更时，理论上管理员需要对这个用户的权限进行重新分配。但是，准确识别每一个用户需要哪些权限、不需要哪些权限，是一个很有挑战的工作。如果采用了 role-BAC，那么管理员只需要简单地将用户从一个角色转移到另一个角色，就可以完成权限的变更。
因此，role-BAC 更适合在管理员集中管理的时候进行使用。在这种情况下，所有的权限都由管理员进行分配和变更，所以，使用 role-BAC 可以大大降低管理员的工作难度，提高他们的工作效率。同样的原理也适用于应用，应用可以对不同的角色限定不同的操作权限，比如：运维人员给开发、产品、运维划分不同的机器操作权限。
第 3 种是 rule-BAC（rule Based Access Control，基于规则的访问控制）。
rule-BAC 就是制定某种规则，将主体、请求和客体的信息结合起来进行判定。在 rule-BAC 的控制机制中，如果你想要在图书馆借书，管理员会说，“根据规定，持有阅览证就可以借书。”
相比较来说，DAC 是所有者对客体制定的访问控制策略，role-BAC 是管理员对主体制定的访问控制策略，而 rule-BAC 可以说是针对请求本身制定的访问控制策略。
在 rule-BAC 中，有一点需要我们注意。那就是，我们需要定义是“默认通过”还是“默认拒绝”，即当某次请求没有命中任何一条规则时，我们是应该让它“通过”还是“拒绝”呢？这需要根据安全的需求来进行综合考量。
比如，某个服务只提供了 80 和 443 端口的 Web 服务，那么防火墙配置的规则是允许这两个端口的请求通过。对于其他任何请求，因为没有命中规则，所以全部拒绝。这就是“默认拒绝”的策略。很多时候，为了保障更高的可用性，应用会采取“默认通过”的策略。
rule-BAC 适合在复杂场景下提供访问控制保护，因此，rule-BAC 相关的设备和技术在安全中最为常见。一个典型的例子就是防火墙。防火墙通过将请求的源 IP 和端口、目标 IP 和端口、协议等特征获取到后，根据定义好的规则，来判定是否允许主体访问。比如，限制 22 端口，以拒绝 SSH 的访问。同样地，应用也往往会采取风控系统，对用户异常行为进行判定。
最后一种是 MAC（Mandatory Access Control，强制访问控制）。
MAC 是一种基于安全级别标签的访问控制策略。只看这个定义你可能不太理解，我们还是用图书馆的例子来解释一下，当你在图书馆排队借书的时候，听到管理员说：“初中生不能借阅高中生的书籍。”这就是一种强制访问控制。在互联网中，主体和客体被划分为“秘密、私人、敏感、公开”这四个级别。MAC 要求对所有的主体和客体都打上对应的标签，然后根据标签来制定访问控制规则。
比如：为了保证机密性，MAC 不允许低级别的主体读取高级别的客体、不允许高级别的主体写入低级别的客体；为了保证完整性，MAC 不允许高级别的主体读取低级别的客体，不允许低级别的主体写入高级别的客体。这么说有些难以理解，我们可以这样来记：机密性不能低读、高写；完整性不能高读、低写。
MAC 是安全性最高的访问控制策略。但它对实施的要求也很高，需要对系统中的所有数据都进行标记。在实际工作中，想要做到这一点并不容易。每一个应用和系统，每时每刻都在不停地生产新的数据，数据也不停地在各个系统之间流转。你需要对这些行为进行全面的把控，才能将标签落地。因此，MAC 仅仅会出现在政府系统中，普通公司在没有过多的合规需求下，不会采取 MAC。
好了，相信你现在已经对 4 种访问控制机制的特点，有了更深刻的理解了。那你可能要问了，在实际工作中，它们是如何应用的呢？在实际的工作中，我们常常需要将它们进行组合使用。比如，在 Linux 中，我们除了对文件进行 DAC 访问控制，也利用了 role-BAC 定义了用户组（group）的概念。这样，管理员就可以将用户分配到不同的组中，DAC 也会按照分组去定义相应的权限了。所以，使用访问控制机制的时候，我们要学会灵活应用。
威胁评估的步骤最后，我想跟你聊一下威胁评估。在前面的课程中，我们描述了如何去衡量安全以及如何去做安全。但是，在安全方案实际落地的过程中，我们首先要考虑的是：目前存在哪些安全威胁。只有明确了这些安全威胁，你才能够成功说服老板和业务人员，去配合你推动安全方案的落地。既然如此，我们首先要做的就是威胁评估，看看哪里有安全威胁。
威胁评估主要有三个步骤：识别数据、识别攻击、识别漏洞。
我们先来看一下识别数据。我们知道，安全保护的核心资产就是数据。因此，威胁评估的第一步就是去识别数据。识别数据的最终目的是，当发生攻击，某一份数据的 CIA 受到影响时，会对公司造成多大的损失。这也是我们衡量安全投入高低的一个主要指标。
一般情况下，在识别完数据之后，我们就能推测出黑客会采取哪些方式进行攻击，这也就到了第二个步骤：识别攻击。识别攻击的核心就是，明确什么样的数据有价值被攻击。比如，对于公开的数据，没有被窃取的意义，所以黑客只会通过爬虫来抓站，而不会花费更大的成本去盗号。
在识别了数据和攻击之后，我们就需要根据应用去识别可能的漏洞了。这也就是第三个步骤：识别漏洞。比如，对于 Web 应用，它可能出现诸如 XSS、SQL 注入等 Web 漏洞。关于这一点，业内将常见的攻击和漏洞进行了总结。比如，近两年来由 MITRE 提出的ATTACK框架比较知名。在识别漏洞的时候，我们可以基于这些总结性框架去进行罗列。
通过对数据、攻击、漏洞的识别，你就能够知道，公司当前面临了哪些潜在的威胁，从而可以去思考解决方案，并推动它的落地。通常来说，我们需要定期（比如每年）对公司进行一次全面的威胁评估工作，并且随着公司的发展，不断调整安全方案。
总结好了，这一节的内容差不多了，我们来总结一下，你需要掌握的重点内容。
在这一节中，我们主要介绍了 4 种常见的访问控制机制：DAC、role-BAC、rule-BAC 和 MAC。它们的特点分别是：自主访问控制、基于角色的访问控制、基于规则的访问控制和基于标签的访问控制。
通过学习它们的特点，我们就能知道它们的使用场景：DAC 适合面向用户；role-BAC 适合集中管理使用；rule-BAC 适合复杂场景；MAC 安全性最高，一般只出现在政府系统中。在实际的工作中，我们往往需要把它们进行组合使用。
在任何的应用中，权限都必然会存在。通过对访问机制的理解学习，会引导你去思考在设计应用的过程中，有哪些点被忽视了。这样在实际的开发工作中，我们就能通过合理的设计，选取合适的访问控制机制，来避免安全问题的产生。
除此之外，我们又介绍了威胁评估。威胁评估的主要思路是，通过识别数据、识别攻击、识别漏洞这三个步骤，来评估公司当前所面临的潜在威胁。只有明确了公司目前存在的安全威胁，你的安全方案才能顺利推进和落地实施。
最后补充一点，黄金法则我们已经讲过认证和授权这两个部分了，审计部分因为没有具体的方法论，主要就是日志记录和分析，我们就不再单独介绍了。这块内容不难，如果感兴趣，你可以自己找一些资料来学习。
讲到这里，关于安全基础的理论知识部分我们就全部讲完了。我把这一模块的重点内容梳理了一个脑图。你可以用它来查漏补缺，也可以自己来梳理看看，加深印象。
思考题好了，今天的内容差不多了，我们来看一道思考题。
首先，是面试官的问题，“你会怎么设计授权机制呢？”除了从访问控制的机制上入手，你其实还可以通过对公司进行威胁评估，来说服面试官你的方案是正确的。经过这一轮沟通，相信你能够给面试官，留下一个很专业的印象了。
欢迎在留言区写一写你准备怎么回答面试官。如果有收获，也欢迎你把文章分享给你的朋友。我们下一讲再见！

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精选留言(25)

rock_
2020-01-06
MAC那的机密性不能低读、高写；完整性不能高读、低写，没太懂
作者回复: 就是机密用户不能往公开数据库中写数据，公开用户不能从机密数据库中读数据，相当于掐断了数据从机密流向公开的方式，从而保障机密性。完整性同理。
共 4 条评论
35
tt
2019-12-18
最近一直在做统一认证和单点登录的事情，还有第三方API访问认证、授权（访问权控制）的事情，自己也查了好多资料，但经过老师的梳理，所有的东西一下子结构化、调理化了好多。在做设计方案的时候，虽然最终方案八九不离十，但始终有一种朦胧感，和领导（而不是面试官，哈哈）汇报方案的时候也总是眉毛胡子一把抓，一会儿讲数据，一会儿讲现学现卖的攻击方法，一会儿讲到SESSION、TOKEN和CORS。有了老师给的框架，这下方便设计和汇报了。从数据和防范给领导切入，在往回说如何授权（内网采用基于角色的访问控制，公网还要加上DAC），最后落实到该选取外网基于OAuth+自有应用状态、内网基于自有token+各内部模块维护自有状态的方法。
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作者回复: 赞
14
曙光
2020-03-14
“为了保证完整性，MAC 不允许高级别的主体读取低级别的客体，不允许低级别的主体写入高级别的客体。”这个我没理解，既然是高级别的主体，为什么不能看低级别的内容呢？不能看到所有信息，还完整么？
作者回复: 其实原理在于限制信息流动的方向。可以设想的场景是，如果高级别主体读取了低级别的脏数据，导致高级别执行了异常的操作或者污染了原有的数据，就是一种完整性的损失了。
共 2 条评论
13
律飛
2019-12-29
在设计授权机制前，需要先对需要安全保护的数据和访问控制的场景是什么。接着明确请求的发起者、请求的接收方、主体对客体进行的操作。根据实际需要，对DAC、role-BAC、rule-BAC、MAC进行组合选择使用。例如先根据role-BAC进行基于角色的访问控制，然后根据需要使具有管理员权限的DAC用户可以控制自己的文件能够被谁访问，再细化需求，判定是否需要MAC让主体和客体被划分为“秘密、私人、敏感、公开”这四个级别，
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作者回复: 赞～
3
鸵鸟
2019-12-21
从MAC授权机制来看，如果需要同时保证机密性和完整性，那么不同安全级别的主体只能访问相同安全级别的客体。请问可以具体描述一下这两个点嘛？不是很理解
作者回复: 是的，如果想要同时保护机密性和完整性的话，则需要禁止跨级别的数据交换。具体可以了解一下：Biba模型和Bell-LaPadula模型。
2
honnkyou
2020-05-08
老师，【完整性不能高读、低写】这句不是很理解，能再多说两句吗？
作者回复: 其实就是阻断低等级的信息流向高等级，比如高等级主体去读低等级客体，就是高读；低等级主体去写高等级客体，就是低写。
1
bin的技术小屋
2020-02-23
老师，你们风控系统中的规则引擎大概是用什么实现的，我之前是用drools搞了一版，后来觉得觉得过于繁重，又用groovy弄了一版，把规则直接配置成动态脚本，实现热更新。还有在规则引擎的设计上除了要考虑规则的动态更新，版本，执行明细。可回溯，审计日志，这些特性，还需要考虑哪些方面呢？能否简单分享下你们的规则引擎大概得设计思路？
作者回复: 要考虑的东西很多，我目前也没整理出特别体系化的设计思路。还有的特性包括：规则的复用（多个业务可能会共用某一部分规则），规则的测试（规则上线前对正确率作检测），多级规则的串联，熔断降级等。
1
boyxie
2019-12-19
大家对于数据权限的设计有没有什么最佳实践呢，我们现在是各数据冗余用户ID和机构ID，在操作数据时加上相应的SQL过滤各个ID，不知道有没有更加解耦的方式
作者回复: 最好是做到统一管理。可以是数据库层面的，也可以是应用层面的。比如数据库层面，如果是基于角色，那么可以给不同的角色定义不同的数据库视图，就可以避免获取无关的数据。应用层就是做一个统计的查询入口，进行id的过滤。
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Zhen
2019-12-19
条例清楚，特别是脑图把各个知识点总结的很清晰，赞! 另外，这里主要举的是网络安全的例子，其框架也可以应用到手机安全中。比如，认证阶段，不仅要通过口令、指纹、人脸等验证用户是否合法；另一方面，网络还需要验证手机是否可信是否安全；在授权或者Access control方面，SELinux/SEAndroid也是基于MAC机制的，哪些资源可被哪些进程以哪种方式访问，都预先标记设置好了；如果需要在手机上播放加密流媒体，也会有DRM方面的鉴权解密操作，保证视频被安全的访问。
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作者回复: 是的，安全框架对于各个场景，基本都是相通的～
1
MJ
2019-12-18
调理清晰大赞
1
Cy23
2019-12-18
首先根据role-BAC进行基于角色的访问控制，然后根据需要判定是否需要DAC用户可以控制自己的文件能够被谁访问，再细化需求，判定是否需要MAC让主体和客体被划分为“秘密、私人、敏感、公开”这四个级别，
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哈德韦
2022-09-16 来自上海
请问一下对于那种数据级别的权限管理，一般业界采用哪种机制（或者哪几个组合）呢？比如一些报表，不同的人能够看到的字段是不同的，这怎么设置？我还看到有 Attribute-Based Access Control，适合在这种场景下使用吗？
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黄福超
2022-09-02 来自广东
多种授权的组合，根据数据的重要性来选择不同的授权模式，每个授权都会设计一定的授权时间。明确的授权范围，并且加上授权的人的操作日志和埋点日期。主要是用role-BAC 和rule-BAC role比较简单都会设置比较短的授权时间，过时间之后重新授权，rule-bac比较耗性能
🎶吾
2020-09-14
识别数据，识别攻击，识别漏洞，这句话点醒了我，最近公司也在做安全防范，但感觉一直没抓不住重点，现在有了新的认知，有思考的方向了
JianXu
2020-09-10
老师，关于审计日志，我们公司是有专门的中央日志系统的，这样各个系统把日志写入中央日志系统，查阅的人就会很方便，因为他不需要到各个系统里去看日志了。但是中央日志系统是不保证一条日志都不丢的，也就是中央日志系统的设计初衷是为了方便开发人员排查问题，而不是为了做审计。那是不是我就得做两套系统呢？感觉很浪费的样子。
作者回复: 听你描述，日志的可用性能够满足开发人员排查问题，那大概率也能够满足安全人员排查问题了，两者的需求基本只是关注的字段会有些区别。安全也是需要考虑收益的，不能为了追求绝对安全浪费过多的成本。
Asherah
2020-06-22
努力学习，看的似懂非懂，可能因为我不懂数据
COOK
2020-03-29
授权四种模型，用得比较多的还是第二第三种
COOK
2020-03-22
审计部分有没有什么比较好的工具或方法论
作者回复: 还没有想到特别通用的方法论。目前偏向风控领域，其实也是审计为主，更多的还是依据经验去落地不同的审计方法，通用性不强。
官
2020-03-16
威胁评估，在目前大数据的时代，漏洞和攻击感觉已经是老生常谈的问题了，我觉得识别数据的重要性还是被低估了。在AI模型的学习和你和上其实需要大量高质量的数据来“喂”算法模型。如果这些数据被窃取而背其他竞争对手所利用，感觉公司得整个竞争力都会下降。而考虑自己之前更多的接触到ERP软件的开发，大部分都是以role-BAC为核心的系统，虽然能防外寇但是有时候还是防不了内鬼，也许随着系统的规模扩大，role-BAC和rule-BAC的模式或许更适合大型复杂的ERP系统作为访问控制机制
展开
周
2020-01-02
对于一个用户或者访客，最小权限原则很重要

