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《西北工业大学》 2006年
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基于CC的工业数据采集系统开发方法研究

向冬  
【摘要】: 工业数据采集系统是工业控制和监控系统的核心与基础,可为工业控制系统所必需的现场数据源提供访问功能,广泛运用于电力、军事、通信等重要的工业领域。信息技术在工业数据采集系统的广泛运用,使生产方式得以革新,效率大大提高,但其信息安全问题一直是关注和研究的热点,也是影响其应用的瓶颈之一。因此,在信息安全技术基础之上,结合工业数据采集系统的特点,研究一种系统化的方法以开发出具有较高安全等级的数据采集系统,从而满足日益突出的信息安全问题,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。 本文基于计算机安全评估标准-通用准则(Common Criteria,CC),以一个安全工业数据采集系统的开发实践为基础,对工业生产环境下,安全数据采集系统的开发方法进行了较为深入的研究,主要的研究内容如下: 1基于CC安全保障要求的数据采集系统安全工程方法: 研究如何通过CC安全保障要求,构建完备的数据采集系统全生命周期的安全工程开发方法。提出一种基于保障范围的CC安全保障要求的层次体系结构,使得CC安全保障要求与软件工程活动的关系更易于理解;提出并建立了CC安全保障类与CMM(Capability Maturity Model,能力成熟度模型)的集成模型-CC-CMM,给出了CC安全保障在数据采集系统软件工程中的确立和执行方法,从而确保CC安全保障类可以基于通用的软件工程方法在工程活动中得以推行;建立了基于CC安全保障类的数据采集系统安全工程方法。 2基于CC安全功能要求的数据采集系统安全需求工程方法: 研究如何通过CC安全功能要求,构建完备的数据采集系统安全需求工程方法。提出了一种基于CC安全功能要求的数据采集系统安全需求工程方法,将其划分为前期需求、安全策略以及后期需求等三个开发阶段。在前期需求设计中,提出一种基于扩展的i~*框架的安全需求早期建模方法,有效地捕捉了数据采集系统威胁、系统脆弱性与安全目标之间的依赖关系。在安全策略设计中,引入可信网络连接的概念,创建了一种基于可信度与角色的访问控制模型-TRBAC(Trust and Role Based Access Control),可以弥补现有安全策略的不足,较好地解决目前数据采集系统普遍面临的安全威胁。在后期需求设计中,提出了一种基于需求特征的CC安全功能类分类方法;对UML进行扩展,创建了一种可以较好的表达CC安全功能要求的需求建模语言。-CC-UML,无缝的将CC安全功能要求系统的需求设计相集成,并最终完成数据采集系统安全需求模型的建立。 3安全数据采集系统通用软件体系结构及核心技术: 研究安全数据采集系统通用软件体系结构及关键技术。提出了一种多层开放式数据采集系统体系结构,较好的支持数据采集系统访问控制模型的实现,有效的构建了层次化的数据采集系统安全防御体系。对数据采集系统安全协议进行了详细的研究,引入Petri网对安全协议进行形式描述,以精确的确定安全协议的状态变迁;提出一种基于BNF范式的安全策略定义方法,可以对数据采集系统的安全策略进行精确的描述,并基于该语法对数据采集系统安全策略进行了形式定义。提出一种集成了访问控制接口的数据采集服务器快速开发方法,在现有方法的基础上,使数据采集服务器具有更高的安全特性,更好地满足数据采集领域日益增长的安全需求。 4安全数据采集系统原型系统的开发: 结合本文提出的理论和方法,开发了安全数据采集系统原型系统,可较好的满足工业应用环境中日益增长的信息安全要求。 本文的研究成果揭示了基于CC的信息安全理论技术在工业生产领域中的运用,为工业领域安全数据采集系统新的开发模式建立了基础。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TH865

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