操作系统最新研究论文选题要求

摘要：本文介绍了BLP、DTE和RBAC三种安全策略访问模型，并结合这三种安全策略模型，形成一个适应各类安全产品的实用操作系统。此设计方案遵循GB17859-1999[1]中规定的结构化保护级（相当于《TCSEC》标准的B2级[2]）的安全要求进行设计，并在Linux操作系统上得以实现。 关键字：安全技术；安全模型；Linux操作系统中图分类号：TP309 文献标识码：② 文章编号：1. 引言随着社会信息化的发展，计算机安全问题日益严重，建立安全防范体系的需求越来越强烈。操作系统是整个计算机信息系统的核心，操作系统安全是整个安全防范体系的基础，同时也是信息安全的重要内容。本课题将通过研究操作系统的安全策略访问模型，结合国内、外的相关安全标准和已有的先进技术，将密码服务与高级别存取控制机制有机地结合起来，探索适合国情的安全操作系统结构，最终形成一个适应各类安全产品系统安全需求的结构化保护级（相当于TCSEC中规定的B2级）实用操作系统。并且通过推动安全操作系统的应用，取得良好的经济效益和社会效益。2. 安全模型该类模型是从安全策略和访问控制的角度描述安全系统，主要针对系统中主体对客体的访问及其安全控制。[3]2.1 多级安全及自主访问策略模型多级安全及自主访问策略模型的每个主体在替代用户之前，必须被配置最大安全级及标签范围；除某些可信客体外，每一个客体都要配置标签范围。Bell&Lapadula(BLP)模型[4,5]是最典型的信息保密性多级安全模型，包括强制访问控制和自主访问控制两部分。强制访问控制中的安全特性，要求对给定安全级别的主体，仅被允许对同一安全级别和较低安全级别上的客体进行“读”，对给定安全级别上的主体，仅被允许向相同安全级别或较高安全级别上的客体进行“写”，任意访问控制允许用户自行定义是否让个人或组织存取数据。2.2 多域安全策略模型多域策略的基本思想是：赋予保护对象一种抽象的数据类型，该类型表明了保护对象要保护的完整性属性，然后规定只有经授权的主动进程能替代用户访问这一完整性属性，并限制该主动进程的活动范围，使其获得它应该完成目标以外的能力极小化。DTE （Domain and Type Enforcement）模型[6]是近年来被较多的作为实现信息完整性保护的模型。该模型定义了多个域（Domain）和型（Type），并将系统中的主体分配到不同的域中，不同的客体分配到不同的型中，通过定义不同的域对不同的型的访问权限，以及主体在不同的域中进行转换的规则来达到保护信息完整性的目的。2.3 基于角色的访问控制模型基于角色的访问控制模型的目的就是通过域隔离，确保对系统的完整性破坏的极小化。RBAC模型[6]是基于角色的访问控制模型。该模型主要用于管理特权，在基于权能的访问控制中实现职责隔离及极小特权原理。其基本要素之间的关系如图1所示：图1 RBAC基本要素关系Fig.1 the relationship of basic elements in RBAC在本系统中，将实现基于角色的授权和控制，支持角色互斥，不支持角色的继承，不支持同一个用户的多个角色。3. 安全系统的设计3.1 安全模型的设计本系统中的安全服务器将遵循改进的BLP模型、DTE模型以及RBAC模型来实现系统的安全策略。其中，BLP模型保护信息的机密性；DTE模型保护信息的完整性；RBAC模型是授权模型。通过三种模型的相互作用和制约，保证系统中的信息以及系统自身的安全性。图2为本系统中三种模型以及重要功能的相互关系。图2 模型间的相互关系Fig.2 the relationship of models如图2所示，授权策略RBAC是整个系统的基础，它通过为用户设置特定角色，影响IA控制、特权控制、多域访问控制和强制访问控制等基本功能，达到控制系统中用户/主体对客体/对象的访问目的。在本系统中，每个用户都有且只有一个角色。为某个用户给定一个角色，相当于给定该用户的最大特权集、安全标记范围、DTE域范围和最小审计掩码。该用户的上述属性只能够在给定角色的范围内指定。RBAC是通过最小特权、强制访问控制（包括MAC机密性保护和DTE完整性保护）和安全审计等功能组合实现的。而多域策略DTE和多级安全策略BLP则是在授权策略授权的基础上，调用多域访问控制和强制访问控制功能，实现对客体/对象信息的完整性和机密性保护。本系统在BLP模型的基础上进行了一些改动：1. 对BLP模型“上写下读”的信息流规则进行了限制，将其中的“上写”改为：低安全等级的主体可以创建高安全等级的客体或向高安全等级的客体中添加信息，但是不能修改或删除高安全等级客体中的原有信息。例如，低安全等级的主体可以在高安全等级目录下（在通过了DAC和DTE检查的情况下）创建新的文件（包括子目录、命名管道等），但是不能删除原有的文件（包括子目录、命名管道等），也不能改写高安全等级文件的内容；2. 引入可信主体的概念，即：所谓可信主体，就是拥有多个安全级或一个安全级范围的主体；3. 引入可信客体的概念，即：所谓可信客体，就是拥有多个安全级或一个安全级范围的客体。本系统中DTE实现采用为主体/客体指定域/型标识（统称为DTE标识）的方法，DTE策略将通过为主体赋“域”（Domain），为客体赋“型”（Type），并定义“域”和“型”之间的访问权限实现DTE完整性保护，并采用DTEL（DTE Language）语言进行描述，通过命令设置到系统核心。核心中将为每个主体维护一个“域”标记，为每个文件维护一个“型”标记。当操作发生时，系统将根据主体“域”标记、文件“型”标记以及访问控制表判断是否允许操作发生。原则上，构造一个安全系统必须同时兼顾用户应用系统、O/S服务系统、Linux 内核、硬件这四个子系统，使它们都获得有效的保护；但本系统主要关心用户应用系统和Linux 内核系统，因为它们与Linux 系统安全联系最直接。构筑安全Linux 系统的最终目标就是支持各种安全应用，如果系统在构造之初就没有区别地对待不同的应用，或者说不采取隔离的方式对待不同的应用，那么这样的系统是不实用的，因为不同的应用对系统安全可能造成的威胁是不同的。对用户应用系统的控制，我们主要采用角色模型与DTE技术的结合；而对Linux 内核的控制，则通过权能访问控制、增强的BLP模型及DTE策略来实现。3.2 安全系统的结构设计图3 Linux 结构化保护级安全服务器系统结构图Fig.3 the structure chart of Linux structure protection security server 图3说明了本系统的体系结构。如图3，用户请求的系统操作进入核心后，首先经过安全策略执行点，调用相应的安全策略执行模块，安全策略执行模块读取相关的系统安全信息和主/客体安全属性，并调用安全策略判定模块进行安全判定，决定是否允许用户请求的操作继续执行；当用户请求的系统操作得到允许并执行结束后，再次通过安全策略执行点，进行相关安全信息/属性的设置和安全审计。安全服务器中的功能模块与原有的系统操作是相对独立的，双方通过hook函数进行联系。通过改变hook函数的指向，可以启用不同的安全服务器。不同的安全服务器可以选择不同的安全策略，从而达到支持多安全策略的目的。3.3 安全系统的功能特性安全系统在原有Linux操作系统基础上，新增了的强制访问控制、最小特权管理、可信路径、隐通道分析和加密卡支持等功能组成，系统的主要功能如下：1. 标识与鉴别标识与鉴别功能用于保证只有合法的用户才能存取系统资源。本系统的标识与鉴别部分包括角色管理、用户管理和用户身份鉴别等三个部分： 角色管理是实现RBAC模型的重要部分，将角色配置文件存放在/etc/security/role文件中，角色管理就是对角色配置文件的维护。 用户管理就是对用户属性文件的维护，是在系统原有用户管理的基础上修改和扩充而来；本系统改变了原有系统集中存放用户属性的方式，在/etc/security/ia目录下为每个用户创建一个属性文件。 用户身份鉴别过程就是控制用户与系统建立会话的过程；本系统将修改原有系统的pam模块和建立会话的程序，增加对管理员用户的强身份鉴别（使用加密卡），增加为用户设置初始安全属性（特权集、安全标记、域、审计掩码）的功能。2. 自主访问控制（DAC）用于进行按用户意愿的存取控制。使用DAC，用户可以说明其资源允许系统中哪个(些)用户使用何种权限进行共享。本系统在自主访问控制中加入ACL机制。利用ACL，用户能够有选择地授予其他用户某些存取权限，来对信息进行保护，防止信息被非法提取。3. 强制访问控制（MAC）提供基于数据保密性的资源存取控制方法。MAC是多级安全及自主访问策略的具体应用，通过限制一个用户只能在低级别上读访问信息、只能在自身的级别上写访问信息，来加强对资源的控制能力，从而提供了比DAC更严格的访问约束。4. 安全审计审计是模拟社会监督机制而引入到计算机系统中，用于监视并记录系统活动的一种机制。审计机制的主要目标是检测和判定对系统的渗透，识别操作并记录进程安全级活动的情况。本系统中的审计事件分为可信事件与系统调用。系统对每个用户审计的内容不同，需要设置系统的审计事件掩码和用户的审计事件掩码。在形成审计记录时，核心将根据审计掩码进行选择。5. 客体重用客体重用是指TSF必须确保受保护资源内的任何信息，在资源被重用时不会被泄露。客体重用功能可以防止重要的客体介质在重新分配给其他主体的时候产生信息泄漏。在本系统中，出于系统效率和可靠性的考虑，只实现对核心重要数据结构剩余信息的自动清除和文件内容的人工清除。6. 最小特权管理根据《TESCE》B2级中提出的最小特权原理，系统中的每个进程只应具有完成其任务和功能所需要的最小特权。因此，在本系统中开发了一种灵活的特权管理机制，把超级用户的特权划分成一组细粒度特权的集合，通过对系统中用户和进程特权的赋值、继承和传递的控制，将其中的部分特权赋给系统中的某个用户，从而使系统中的普通用户也能具有部分特权来操作和管理系统。7. 可信路径可信路径要求为用户提供与系统交互的可信通道。可信路径的实现方法是通过核心对安全注意键的监控，并退出当前终端下的所有应用程序，启动新的可信登陆程序。根据《TESEC》B2级对可信通路的要求，在本系统中开发了可信通路机制，以防止特洛伊木马等欺诈行为的发生。用户无论在系统的什么状态下，只要激活一个安全注意键（一般设置为Ctrl-Alt-A），就可以进入一个安全的登录界面。另外，本系统还采用了管理员用户的强身份认证和建立加密通道等技术，也可以保证用户与系统间交互的安全性。8. 隐蔽通道分析我国《计算机信息系统安全保护等级划分准则》[1]要求第四级及以上级别安全信息系统产品必须分析与处理隐蔽通道。本系统掩蔽通道分析将基于源代码，采用下列方法进行：分析所有操作，列出操作及其涉及的共享资源（客体属性） 列出操作与共享资源的关系图 找出所有可能的存储隐蔽通道 分析、标识每个存储隐蔽通道，并给出带宽9. 加密卡支持 本系统基于国产密码硬件资源，实现的密码服务主要包括三个方面：文件存储加解密：在命令层为用户提供一套SHELL命令，实现文件的机密性、完整性保护，同时提供一套接口库函数，供用户编程使用。特权用户强身份认证：结合RBAC、DTE策略，对特权（角色）用户实施强身份认证。数据传输加解密：在核心提供一套函数接口，用于实现数据的机密性和完整性。4. 结论本方案通过对Linux核心结构和操作系统域外层安全体系的层次结构的研究，遵循国内、外的相关安全标准，将三种安全策略模型和已有的先进技术有机地结合起来，增加了强制访问控制、最小特权、可信路径等安全功能，成功的在Linux操作系统上得已实现，基本达到了GB17859-1999中规定的结构化保护级（相当于《TCSEC》标准的B2级）的要求。操作系统安全增强技术作为信息安全的关键部分，得到了国内、外的普遍重视。在安全领域，系统的安全性总是相对的。因此，对安全模型的研究和建模以及信息安全系统体系和方案设计的研究还有待进一步的深入。本设计方案已经在Linux操作系统上得到具体的实现，还有待于在实际应用中对安全操作系统进一步的考验和完善。 参考文献[1] GB17859-1999, 计算机信息系统安全保护等级划分准则[S].[2] DoD 5200. 28-STD, Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Criteria[S]. Department of Defense, Washington,DC, 1985.[3] 石文昌, 孙玉芳. 计算机安全标准演化与安全产品发展[J]. 广西科学, 2001, 8 (3): 168-171.[4] BELL D E, LaPADULA L J. Secure computer system: mathematical foundation and model[R]. Bedford MA: Mitre Corp, 1973. M74-244.[5] 石文昌, 孙玉芳, 梁洪亮. 经典BLP安全公理的一种适应性标记实施方法及其正确性[J]. 计算机研究与发展, 2001,11 (38): 1366~1371[6] 季庆光，唐柳英.《结构化保护级》安全操作系统安全策略模型[R]. 北京：中科院信息安全技术工程研究中心，中软网络技术股份有限公司，2002.The Research and Design of Security Model LI Fang， HU Zhi-xing(Information Engineering Institute, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: After study of BLP model, DTE model and RBAC model, and combination of the three security models, an implementation scheme of security system and its components and functions is provided, which achieves the structure protection of GB17859 (as the level B2 of TCSEC standard). The scheme is implemented on Linux operating system successfully. Key words: security techniques; security model; Linux operating system

计算机专业毕业论文选题要明确方向，确定误区。

一、计算机论文选题的基本方向

计算机论文选题想要选择好，一定要知晓基本的写作方向，比如计算机仿真、计算机科学、计算机视觉、计算机网络应用、计算机应用、计算机技术、计算机网络安全、教学中的应用、信息管理系统、研究与实现、模糊控制、地理信息系统、嵌入式系、系统设计与实现、计算机教学等。

二、计算机论文选题误区

1、题目涵盖范围过于宽泛。由于范围过于宽泛，题目不集中，或者题目太大，所要讨论的问题一篇论文难以容纳；或者题目中包含两个以上的题目，使文章的论述无法集中。

2、题目涵盖范围过于窄浅。由于范围过于窄浅，文章只能讨论教育活动中的某个细节问题，就事论事，不具备可推广、可操作性，价值不大。

3、题目的理论性过于高深。这类文章由于难有真正的理论突破或建树，常常流于泛泛而谈，失去实际意义。

4、题目言语表述缺乏新意。言语表达的平庸，不仅增加研究表述的难度，而且影响论文的价值。

1、计算机应用技术研究方向：计算机网络、实时计算机应用、CIMS、计算机图形学、并行计算、网络信息安全、数据库、情感计算、数据挖掘、分布式计算、知识工程、计算机视觉、自动推理、机器学习、草图理解、网络性能分析与协议设计、网络管理与安全、计算机图形学、信息可视化、基于GPU的高性能计算、复杂系统(应急、物流、海洋)领域工程、基于SOA的空间信息共享与业务协同、语义搜索引擎、自然语言处理、机器翻译、搜索引擎、空中交通信息系统与控制、民航信息与决策支持系统、智能交通系统理论与技术等。专业特点：计算机应用技术是针对社会与各种企事业单位的信息化需求，通过对计算机软硬件与网络技术的选择、应用和集成，对信息系统进行需求分析、规划和设计，提供与实施技术与解决方案，创建优化的信息系统，并对其运行实行有效的技术维护和管理的学科。培养这方面人才所涉及的知识面包括：数学与信息技术基础、程序设计基础、系统平台技术、计算机网络、信息管理与安全、人机交互、集成程序开发、系统架构与集成、Web与数字媒体技术、工程实施、职业操守等。培养目标是为企事业单位和政府机构提供首席信息官及承担信息化建设核心任务的人才，并提供为IT企业提供系统分析人才。科研状况：本专业是天津市第一个计算机类博士点，主要从事计算机技术在其它领域应用中核心技术问题研究及相关信息系统开发。近年来在计算机集成制造（CIMS）、计算机辅助教学、虚拟现实技术应用、计算机工业控制、电子商务等方向承担国家863项目及重大项目、国家自然科学基金十余项。承担省部级及横向科研课题近百项。为国家和天津市的信息化建设做出了重要贡献。近几年报考简况：本专业从80年代初开始招生，至今已为国家培养出硕士学位研究生300多名。近年来，报考人数和录取名额逐年同步增加。硕士期间主要课程及论文要求：主要课程：高等计算机网络、计算理论、排队论及在计算机中的应用、应用组合数学、软件体系结构、面向对象方法学、分布式计算机系统、并行计算、高级计算机图形学、高级人工智能、模式识别与理解、机器学习、密码学与信息安全、统一建模语言。论文要求：论文选题涉及计算机在各领域应用的理论研究、尖端技术开发、以及在国民经济各个领域的应用研究。论文应能全面反映本学科发展动态、具有科学性、先进性和一定的创新性。对于理论研究课题，要求达到较高的理论水平和创新；对于系统设计、系统开发及系统应用课题，要求指导理论正确，实现技术先进，设计新颖，所设计的系统应能付诸实现、具有实际应用价值并能够带来明显的社会经济效益。 就业方向：本专业培养的研究生具有坚实的计算机科学与技术的理论基础，全面掌握计算机应用领域的理论和工程方法，能很好地胜任高等院校、科研院所、大型企事业单位、高新技术产业等的教学、科研、系统设计、产品开发、应用系统集成等工作。2、计算机软件与理论研究方向：计算理论、算法理论； 软件工程、中间件、智能软件、计算环境；并行计算、网格计算、普及计算；密码学、信息安全、数据理论；图形图象算法、可视化方法；人工智能应用基础；理论计算机科学其他方向。专业特点：计算机软件与理论专业涉及计算机科学与技术的基本理论和方法，强调计算、算法、软件、设计等概念，主要的领域包括计算理论、算法与复杂性、程序设计语言、软件设计与理论、数据库系统、人工智能、操作系统与编译理论、信息安全理论与方法、图形学与可视化计算、以网络为中心的计算等。科研状况：计算机软件与理论专业是我院重点发展，进步较快的专业。近年来承担国家863、自然科学基金、，以及省部级项目多项。在网络信息安全、中间件技术、并行计算、网格计算、计算机图形学等方面取得了多项前沿性成果。 近几年报考简况：本专业从96年代初开始招生，至今已为国家培养出硕士学位研究生50多名。近年来，报考人数和录取名额逐年同步增加。硕士期间主要课程及论文要求：主要课程：计算理论、应用组合数学、软件体系结构、面向对象方法学、分布式计算机系统、并行计算、高级计算机图形学、高级人工智能、模式识别与理解、机器学习、密码学与信息安全、统一建模语言。 论文要求：论文选题涉及计算机软件的理论研究、尖端技术开发、以及在国民经济各个领域的应用研究。论文应能全面反映本学科发展动态、具有科学性、先进性和一定的创新性。对于理论研究课题，要求达到较高的理论水平和创新；对于系统设计、系统开发及系统应用课题，要求指导理论正确，实现技术先进，设计新颖，所设计的系统应能付诸实现、具有实际应用价值并能够带来明显的社会经济效益。就业方向：本专业培养的研究生具有坚实的计算机科学与技术的理论基础，全面掌握计算机软件的理论方法，以及软件工程、信息系统、并行计算、普及计算等等的软件系统开发技术，能很好地胜任高等院校、科研院所、大型企事业单位、高新技术产业等的教学、科研、系统设计、产品开发、应用系统集成等工作。 3、计算机系统结构研究方向：分布式计算机系统、计算机网络系统与全球个人计算系统、真实感图形生成与虚拟现实技术专业特点：计算机系统结构（原名计算机组织与系统结构）专业全面研究各种类型的计算机系统（从单机到网络）的构成、硬件与软件的联系与功能匹配、计算机系统性能评价与改进等。该专业的研究课题涉及高性能处理机系统结构、多机系统、并行计算与分布式计算系统、计算机系统性能评价、VLSL设计、容错计算技术、计算机接口技术、计算机网络系统与通信系统、移动计算、全球个人计算系统等。科研状况：本专业近年来承担多项国家科委、国家教委、国家计委及天津市自然科学基金项目，并有多项科研获奖。其中G.T9112计算机解密系统获北京市公安局科技进步二等奖，表面高度复杂实体的CAM获国家科委科技进步二等奖。目前承担国家自然科学基金项目“面向ASIC的真实感图形算法和系统结构的研究”、国家高科技863项目“用于建筑环境仿真设计的分布式多用户虚拟现实系统”、天津自然科学基金项目“分布式多用户VR开发系统平台的研究”和一大批为企事业单位开发的横向科研项目。近几年报考简况：本专业从80年代初开始招生，至今已为国家培养出硕士学位研究生50多名。近年来，报考人数和录取名额逐年同步增加。硕士期间主要课程及论文要求：主要课程：应用数学、外语、高等计算机网络、排队论及在计算机中的应用、计算理论、现代计算机体系结构、计算机综合实验、计算机控制及应用、计算机网络研究热点问题、计算机系统仿真、量子计算、密码学与信息安全、面向对象方法学、嵌入式系统设计、统一建模语言、图象/模式识别与理解、机器学习、软件体系结构。 论文要求：论文选题涉及计算机系统结构的理论研究、尖端技术开发、以及在国民经济各个领域的应用研究。论文应能全面反映本学科发展动态、具有科学性、先进性和一定的创新性。对于理论研究课题，要求达到较高的理论水平和创新；对于系统设计、系统开发及系统应用课题，要求指导理论正确，实现技术先进，设计新颖，所设计的系统应能付诸实现、具有实际应用价值并能够带来明显的社会经济效益。就业方向：本专业培养的研究生具有坚实的计算机科学与技术的理论基础，全面掌握计算机系统结构、计算机工程、网络工程、嵌入式系统等的应用开发技术、能很好地胜任高等院校、科研院所、大型企事业单位、高新技术产业等的教学、科研、系统设计、产品开发、应用系统集成等工作。计算机系统结构 02 网络与信息安全04 计算机通信，信息安全，多媒体信号处理 05 图形图像处理技术07 计算机图形图像处理技术、嵌入式系统 09 计算机网络与图形图像处理 10 计算机网络与信息处理11 输入输出技术与设备、图像处理与图像理解 12 信息安全理论与技术,嵌入式系统 13 网络安全14 信息安全与编码15 网络安全和网络计算 16 图形图像和外设17 计算机输入输出技术与设备、图形图像处理与理解 考试科目:①101政治理论②201英语③301数学（一）④431计算机基础(计算机基础包含离散数学45分；数据结构45分；计算机组成原理60分) 计算机软件与理论 02 面向对象技术04 软件安全与编译器体系结构 06 分布计算与互联网技术08 并行与分布计算，生物信息学算法 09 软件工程、信息系统 10 软件理论与应用11 高可信软件技术、互联网计算与互联网软件、可编程芯片支持软件和嵌入式系统12 软件测试与自演化技术 14 程序理解、软件再工程15 计算智能的理论、方法与应用16 高可信软件技术、互联网计算与互联网软件、可编程芯片支持软件和嵌入式系统