2024年9月19日发(作者：夏侯思宸)
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第ｌ７卷第６期
计算机技术与发展
Ｖｏ１．Ｊ７ Ｎｏ．６
２００７年６月
ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＴＥ（、ＨＮ０Ｉ』×ｊＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ｊｕｎ． ２００７
网格环境下基于虚拟组织认证的ＵＭＬ建模研究
刘 欣 ，王汝传 ，一，王海艳
（１．南京邮电大学计算机科学与技术系；江苏南京２１０００３；
２．南京大学计算机软件新技术国家重点实验室，江苏南京２１００９３）
摘要：由于网格环境的复杂性和网格计算的特性，使得网格提出了更高更广泛的安全需求，安全的认证是实现这一需求
的关键部分。基于虚拟组织的网格安全认证体系正是为了满足网格计算和安全的特殊需要而提出的。通过统一建模语
言ＵＭＬ，详细阐述了基于虚拟组织认证的关键技术，对进一步完善网格环境下采用虚拟组织中的分布式管理的安全实现
具有较大的实用价值。
关键词：统一建模语言；网格安全；虚拟组织；认证
中图分类号：ＴＰ３９３．０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—６２９Ｘ（２００７）０６—０１３７—０４
ＵＭＬ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇｒｉｄ
Ｉ ＩＵ Ｘｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｒｕ—ｃｈｕａｎ ，一，ＷＡＮＧ Ｈａｉ—ｙａｎ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｎｏｖｅｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｈａｖｅ ａ ｂｒｏａｄ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒ ｆｒｏｍ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔ ｎｅｅｄｓ．Ｔｈｅ
ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ、Ｔｈｅ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＯＤ ｖｉｔｒｕａｌ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｊｕｓｔ ａｉｍｓ ａｔ ｔｈｅ ｅｓｐｅｃｉａｌ ｒｑｅｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ
ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ ｇｒｉｄ ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＵＭＬ ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅ￣ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ｕｓｉｇｎ ＵＭＬ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＯＤ ＶＯ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ、Ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｎａｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ
ｔｏ ｐｅｒｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｉｇｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｉｔｒｕａｌ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ、
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ；ｇｒｉｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ；ｖｉｔｒｕａｌ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
Ｏ 引 言
ｔｕａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）的分布式管理模式，它使得作业实体
网格…１计算环境必须具有抗拒各种非法攻击和入
从资源控制、任务调度和管理的复杂的工作中解脱出
侵的能力，并且在受到攻击和入侵时采取某些措施来
来［ 。在虚拟组织中抽象出如下组件：ＶＯ管理中心、
维持系统正常高效运行和保证系统中各种信息的安
网格调度中心、认证机构ＣＡ（Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）、资
全。其必须提供的基本的安全服务包括：认证、授权、
源，以及使用虚拟组织资源的用户，并把网格的安全功
访问控制、完整性、审核、保密以及抗否认等。
能细化为一个个安全服务组件。这里的安全服务主要
在网格计算环境下，采用基于虚拟组织（ＶＯ，Ｖｉｒ一
包括认证服务、授权服务、委托服务、传输安全、日志审
核、数字签名、防火墙等等。若网格安全功能组件涉及
收稿日期：２００６—０９—０５
到网格组件的双方时，则在网格组件之间的连接网络
基金项目：国家自然科学基金（６０５７３１４１，７０２７１０５０）；江苏省自然
上描述安全策略Ｌ３ Ｊ。
科学基金（ＢＫ２００５１４６）；江苏省高技术研究计划（ｉ￣２００４００４，
网格环境中需要信任委托和信任传播，因为不同
Ｐ，Ｇ２００５０３７，ＢＧ２００５０３８，ＢＧ２００６００１）；国家高科技８６３项目
（２００５ＡＡ７７５０５０）；南京市高科技项目（２００６软资１０５）；现代通信
的组织在不同的ＰＫＩ（公钥基础设施，Ｐｕｂｌｉｃ Ｋｅｙ Ｉｎ—
国家重点实验室基金（９１４０Ｃ１ １０１０１０６０３）；江苏省计算机信息处
ｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）域中拥有多种资源。由于虚拟组织是一
理技术重点实验室基金（￣ｓ０５０００１，Ｎｓ０６０６）；江苏省高校自然科
个有着共同策略的组织，虚拟组织中的共同策略也包
学研究计划（Ｏ５ＫＪＢ５２００９２）
括在虚拟组织内部，有着共同的公钥基础设施ＰＫＩ。
作者简介：刘欣（１９８３一），女，江苏南京人，硕： 研究生，研究方
因此，在虚拟组织内部，其采用的ＰＫＩ模型是唯一的。
向为基于网络的计算机软件技术、网格技术、信息安全等；王汝
不同的虚拟组织的ＰＫＩ模型可能不一样，有的是层次
传．教授，博士生导师，研究方向是计算机软件、计算机网络和网
ＰＫＩ模型、网状ＰＫＩ模型、列表ＰＫＩ模型等等。虚拟
格、信息安全、无线传感器网络、移动代理和虚拟现实技术等。
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’１３８・ 计算机技术与发展 第ｌ７卷
组织内部可以采用Ｘ．５０９证书格式进行认证；在虚拟
供的服务，它类似于ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ中的ＵＤＤＩ。基于虚
组织之间认证需要采用交叉证书（ｃｒｏｓｓ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）。
拟组织认证中心内包含桥接ＣＡ，它用于连接基于不同
基于桥接ＣＡ的ＰＫＩ模型是通过桥接ＣＡ来相互连接 公钥基础设施的虚拟组织。网格惆度中心的功能是对
不同ＰＫＩ中用于交互验证的ＣＡ，具有可伸缩性和管
用户提交的作业进行调度，并对虚拟组织内的资源进
理性强；支持不同类型的证书；低实现成本等优点。
行管理。
认证是保证网格安全的关键步骤，由于网格安全
在基于虚拟组织的认证中定义一些结点：
的特殊需求，使得基于虚拟组织的网格认证模型也有
１）人口结点ＥＮ（ｅｎｔｒａｎｃｅ ｎｏｄｅ）是指为用户注册
其特殊性。从用户角度看，基于虚拟组织的认证场景
和登录到虚拟组织，并获得网格服务的结点。
包括：用户向虚拟组织登录的认证、用户获取虚拟组织 ２）网关结点ＧＮ（ｇａｔｅｗａｙ ｎｏｄｅ）是指虚拟组织之
内部资源的认证、用户获取虚拟组织外部资源的认证。 间能够进行直接交互的结点。
本地是指虚拟组织内，而远程是指跨虚拟组织。
３）资源结点ＲＮ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｎｏｄｅ）是指能够为用户
在研究虚拟组织认证体系的过程中，对其进行建
提供服务资源的结点。资源包括计算资源、存储资源、
模是非常重要的一步。统一建模语言（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌ—
打印机、传感器等等。
ｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＵＭＬ）是一种定义良好、易于表达、功能
其中，人口结点和网关结点都包括在ＶＯ管理中
强大且普遍适应的可视化图形建模语言Ｌ４ Ｊ。它融合了
心内部。
Ｂｏｏ＆，ＯｌＭＴ和ＯＯＳＥ三大面向对象方法中的基本概 图１是基于虚拟组织的网格认证场景，其中的认
念，而且这些基本概念与其他面向对象技术中的基本
证各步骤为：
概念大多相同，因而，ＵＭＬ成
为了这些方法以及其他方法的
ＶＯ１
襄 ｖｏ２
组
使用者乐于采用的一种简单统
ＣＡ
织
ＣＡ
注
一
的建模语言：ＵＭＬ已被
【２） 舌
册
厘
ＯＭＧ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
布
舌
出
ＥＮ２
管
心
理
Ｇｒｏｕｐ）接受并推荐使用，已成
中
心
为事实上的业界标准。文中重
ＧＮ２
点讨论使用ＵＭＬ对基于虚拟
ｌ４ （１２）
中心Ｉ
２
组织的网格认证体系进行建模
（１８ （７）
的过程。
ＲＮｌ
１网格环境下基于虚拟 注：
Ｖｏ＿一虚拟组织：ＥＮ一入口结点：ＧＮ一网关结点：ＲＮ一资源结点： ｃＡ一认证中心
组织的认证
图１基于虚拟组织的网格认证场景
基于虚拟组织的认证系统实现方案由虚拟组织、
１）虚拟组织ＶＯ１和ＶＯ２向虚拟组织注册发布中
虚拟组织发布中心和普通网格用户组成，各部分在防
心注册其服务。
火墙之下通过Ｉｎｔｅｍｅｔ网络连接。其中网格结点中的
２）用户向虚拟组织Ｖ０１的ＶＯ管理中心传递认
网格服务器包括了网格调度中心和ＣＡ服务器，虚拟
证信息。
组织发布中心中包含有桥接ＣＡ。在该体系中，根据网
３）人口结点ＥＮ１把用户的认证信息转发给认证
格客户类型的不同，网格客户端的安全配置也有所差
中心ＣＡ。
异。从安全角度来说，网格用户可分为两种类型：
４）ＣＡ认证通过，并进行电子签名；把信息转交给
１）普通用户：其私钥加密存放于只有其所有者才
ＶＯ管理中心。
能读取的文件中。
５）ＥＮ１把用户认证通过和ＣＡ签名的信息转交给
２）安全用户：对安全级别要求较高的用户，其私
用户。
钥存放于硬件令牌（如智能卡或ＵＳＢ Ｔｏｋｅｎ Ｋｅｙ）中，
６）用户向虚拟组织ＶＯ１的调度中心１提出作业
但客户端可能必须使用如读卡器等硬件辅助设施。
要求。
该系统的认证过程由虚拟组织注册发布中心、ＶＯ
７）调度中心１获取本地网格资源ＲＮ１，并向ＲＮ１
管理中心、网格调度中心及各级ＣＡ共同参与。其中
分配任务。
虚拟组织注册发布中心用于注册和发布虚拟组织所提
８）调度中心１发现虚拟组织ＶＯ１的资源无法完
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第６期 刘欣等：网格环境下基于虚拟组织认证的ＵＭＬ建模研究 ・１３９・
成用户任务，则向ＶＯ管理中心汇报。
９）网关结点ＧＮ１通过ＣＡ１的数字签名证书与虚
拟组织注册发布中心的桥接ＣＡ相互认证，并提出服
务查询要求。
１０）虚拟组织注册发布中心告诉ＶＯ管理中心１
动者。从本质上讲，一个用例是用户与计算机之间的
一
次典型交互作用，活动者是指用户在系统中所扮演
的角色。用例图用于需求分析阶段，它的建立是系统
开发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户
对需求规格达成的共识。
用例图把系统分成角色（ａｃｔｏｒ）和用例。用例被定
义成系统执行的一系列动作，动作执行的结果能被指
定角色察觉到。角色是指用户在系统中所扮演的角
色。角色的标准是它们必须要在被划分进用例的系统
部分以外，能刺激系统部分并接收返回。单个角色可
与多个用例联系；反过来，一个用例可与多个角色联
系。图２是虚拟组织认证的ＵＭＬ顶层Ｕｓｅ Ｃａｓｅ图。
有关虚拟组织ＶＯ２的信息，包括ＧＮ２地址和有关认
证信息。
１１）ＧＮ１向ＧＮ２提出认证要求和请求有关资源的
信息。
１２）ＧＮ２认证通过，则向ＶＯ２的调度中心２提出
资源请求。
１３）调度中心２选取合适资源ＲＮ２，并告诉网格调
度中心１的认证信息。
１４）网格调度中心２通知ＶＯ管理中心１有关资
源结点ＲＮ２的信息。
１５）ＧＮ２转告ＧＮ１有关资源结点ＲＮ２的信息。
１６）ＧＮ１转告任务调度中心１有关资源结点ＲＮ２
的信息。
１７）任务调度中心１向远程网格资源ＲＮ２认证，
并向ＲＮ２分配任务。
１８）ＲＮ１完成任务，向任务调度中心１返回运行
结果。
Ｖｏ
织
１９）ＲＮ２完成任务，向任务调度中心１返回运行
结果。
图２虚拟组织认证的ＵＭＬ用例图
具体描述如下：
在虚拟组织认证系统中，每个虚拟组织都向ＶＯ
发布中心进行服务注册。网格用户要登陆到虚拟组织
．
２０）任务调度中心１汇集运行结果，并向用户返回
运行结果。
时，需要先向虚拟组织进行认证，由虚拟组织中的认证
中心向用户返回签发的证书。此时用户可以向虚拟组
２基于虚拟组织认证的ＵｌＶｌＬ建模
ＵＭＬ适用于系统开发过程中从需求规格描述到
系统完成后测试的不同阶段。在需求分析阶段，可以
用用例来捕获用户需求。通过用例建模，描述对系统
感兴趣的外部角色及其对系统的功能要求。分析阶段
主要关心问题域中的主要概念（如抽象、类和对象等）
织提出作业请求，若该虚拟组织内部的资源可以完成
该作业，则该虚拟组织调用资源，完成作业；否则，虚拟
组织与虚拟组织注册发布中心的桥接ＣＡ相互认证，
并提出服务查询要求。ＶＯ发布中心将查询到的资源
结果返回，则该虚拟组织在认证通过之后，就可调用其
他虚拟组织中的资源来共同完成用户的作业。最后将
作业结果返回给用户。
２．２系统分析建模
和机制，需要识别这些类以及它们相互间的关系，并用
ＵＭＬ类图来描述。为实现用例，类之间需要协作，这
可以用ＵＭＬ动态模型来描述 ５。
２．１总体需求建模
在对总体需求分析的基础上，对虚拟组织的认证
系统进行详细设计。类图（Ｃｌａｓｓ ｄｉａｇｒａｍ）处于分析建
模的核心位置，它模拟的是保证系统正常工作的所有
必要资源，其他所有的图如果想获取这些资源的信息，
最终都必须访问类图。类图描述系统所包含的类、类
的内部结构及类之间的关系，它是一种静态结构图，描
述的是系统的静态结构。类图的主要功能有：
（１）定义了一个系统的必要资源。
（２）定义了存在于资源之间的关系。
通常利用情节或经历来描述用户和软件系统的交
互方式，从而获取需求（ＭｃＧｒａｗ ａｎｄ Ｈａｒｂｉｓｏｎ １９９７）。
Ｉｖａｒ Ｊａｃｏｂｓｏｎ（１９９２）把这种看法系统地阐述成用例的
方法进行需求获取和建模。在这一阶段，需要做的工
作是确定系统范围和边界、定义活动者和定义用例。
用例图（Ｕｓｅ ｃａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ）：从用户的角度出发描
述系统的功能、需求，展示系统外部的各类活动者与系
统内部的各种用例之间的关系，主要元素是用例和活
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Ｉ４０・ 计算机技术与发展 第１７卷
（３）可以生成代码。
（４）可以用代码生成模型。
［芈］匡 ｌ一 ＿＿匡 孽匡
（５）为其他的图提供了基础。
请求认证
涛发认证信息］
户拟 一名组 一∞ 用虚证一 一一＋ 问 访
虚拟组织认证系统中主要类如
下：“用户”类、“虚拟组织”类、“ＶＯ
认证结果
………一
ＬＴｊ
Ｆ＝
）龃签 名
织 一服
一务
发布中心”类、“证书”类、“认证请
作业请求 ‘
一器
求”类、“作业请求”类、“服务调用”
作业请求
类、“服务发布”类、“相互认证”类。
作业结果１
亡＝）完成任
在每个类中，类的属性用来描述类
作业分配结果
撇务香词结果
的不同特性，它说明了这个类的细
相互认证
节。而类的操作描述了类的行为，
查询结果（１ 括认证信息）
服务查询
它定义了系统的执行逻辑，包括基
～～
本和复杂的逻辑。类图中不同类型
‘—一
）
相互认证
的关联，展示了类之间或类与其他
～～
—）远程瓷源请求
一一 资源请求
建模元素之间的关系。类之间的关
赞诛 哼求含远程认 信息
系见图３。
远程资源信息
系统的动态行为细节使用序列
、
远程资源信息
图（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｄｉａｇｒａｍ）描述。序列图
一一 资源信息
表示了随时间安排的一系列消息，
远程作业请求
＼）远程认｛
用来描述对象之间动态交互关系，
认 Ｅ失败，远程任务 ｝止
着重体现对象问消息传送的时间顺
远程作业结果２
：＞完成任
序，显示了应用中的对象如何使用
作业结果（１＆２）
消息流合作以获得想得到的结果。
根据系统的总体需求设计和用
图４ 虚拟组织认证系统序列图
ＵＭＬ类图，进行本系统行为全局的描述（见图４）。
序列图显示了系统中的事物之间发生的动态交
互，这些交互为建立系统中各元素的结构奠定了基础。
ｂｋｉｉＥ请求
ｖ０发布中屯
一
ＩＰ地址
该序列图中，虚拟组织被细化为ＶＯ管理中心、ＣＡ、
服务集
证Ｉ；
服务发布（）
ＶＯ调度中心和ＶＯ资源等模型元素。它们之间及与
主体
＋ 务查询０
前发郝门
用户、ＶＯ注册发布中心之间的消息传递清楚地显示
签名算法
了该系统中的交互情况。
用户
有效期
服务发布
用户名
签名
服务
密码
＋创建（）
发布中心
安全级别
作业清求
＋ 发０
虚拟组 ｌ
３结束语
添加（）
＋吊销（）
资源
用Ｕ］ＶＥ．进行虚拟组织认证系统的设计有许多优
删除（）
用户名
ＶＯ
发－ｆＩ】服务０
修改（）
作业
点：
请求认证０
作业请求０
＋作业请求０
虚拟组织
１）ＵＭＬ融合当前一些流行的面向对象开发方法
获取结果（）
＋资源请求０
ｃＡ服务器
ｖＯ管理巾心
的主要概念和技术，成为一种面向对象的标准的建模
资源结点ｌＰ
Ｃ
语言，采用图形来描述系统的视图易于理解，起到了桥
网络调度中，
相互认证
＋添加０
梁的作用。
服务调用
虚拟组织ｌ ｝删除（）
用户名
虚拟组织２
＋修改０
２）Ｉ Ｍ，支持独立于编程语言和开发过程的规范，
认证信息 ＋服务发布０
作、 Ｉ名
资源信息 十签发授权０
它支持大多数ＯＯ语言里定义的面向对象的设计结
资源
相互认证０
十任务分配（）
调用服务（） 十柏互认证０
构，这种一致性保证了能够从模型生成代码或从代码
释放资源（）
十执行作业０
产生模型，即实现建模环境和编码环境的集成。
图３虚拟组织认证的Ｕ］ＶＥ．类图
３）ＩＭ，有很好的扩展性，提供了标签、约束、版类
图４中消息流的具体顺序与图１认证场景描述的
等约束机制来进行自我扩展，为以后社区授权服务系
认证步骤大致相同，这里不再详述。
（下转第ｔ４４页）
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１４４・ 计算机技术与发展 第ｌ７卷
隶
安全状态。同时，本模型吸取了免疫系统中“多层防
属
度
御”机制的特点，不同于其它方法仅从一两项参数判断
管理目标状态，并改进了最大隶属度模型利用分组机
制消除了某些参数的相关性影响，这些特点使得本模
型的漏报和误报率大大降低。
但是，本模型也存在着需要参数的统计数据；对使
用者要求较高；某些隶属度函数的确定主要依靠专家
经验不能从理论上保证入侵定义的完备性等缺点。未
８０ １２８ 半莲璜数
来的工作应集中于识别中不确定性传播的推理；隶属
度函数库的学习和改进算法研究等方向。
同时这种改进模糊识别模型具有普遍性和推广价
图５ Ｂ连接的分布图
３）经验法。
就是指根据网络管理员的经验确定隶属度函数。
值，不仅仅可以用于网络安全状态管理，也可以应用于
例如：如有采用ＵＤＰ协议，端口是７６２６的网络流，则
设备故障判断定位、物种识别、疾病判断、决策判断等
极有可能是该主机感染了冰河木马，根据经验可以认
等众多领域中。
为这种可能性有９５％以上，故该情形下该主机感染冰
河木马的隶属度是０．９５。
参考文献：
京：清华大学出版社，２０００．
任宪坤，王沛瑜．网络管理原理与实现技术［Ｍ］．北
其它的如二元对比法等在该系统中应用的较少。
［１］杨家海，
通过以上描述，可以看出该模型的缺点之一是需要采
集一段时间内网络正常运转的情况下的参数的数据，
同时对使用者的素质要求较高。
［２］谢季坚，刘承平．模糊数学方法及其应用［Ｍ］．武汉：华中
科技大学出版社，２０００．
［３］Ｍｏｎｊｉ Ａ．Ｌａｎｇｕａｇｅｓ ａｎｄ Ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ Ｒｕｌｅ—Ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｍｂｕｍｄ Ｉｎ—
ｔｒｕｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｎａｒｎｕｒ，Ｂｅｌｇｉｕｍ：Ｆａｃｕｌｔｅ ｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ—
２评价与展望
断准确，能够很好地降低漏报率和误报率。一方面，它
ｔａｉｒｅｓ Ｎｏｔｒｅ Ｄａｍｅ ｄｅ ｌａ Ｐａｉｘ．１９９７．
李之棠，杨红云．模糊入侵检测模型［Ｊ］．计算机工程与科
文中提出的改进模糊识别的网络安全管理模型判
［４］
学，２０００，２２（２）：４９—５３．
［５］Ｓｈａｎ Ｚ，Ｃｈｅｎ Ｐ，Ｘｕ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｔａｔｅ Ｂａｓｅｄ Ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ
ｅｔＤｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ［Ｃ］／／Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ ２００１ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｃｏ￣ｅｍｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．
直接围绕需要管理的网络的安全状态本身构造模型，
因此具有很强的目的性，从而可以提高安全管理中对
被管对象的状态识别的准确性；另一方面，本模型从可
ｅｉＢｊｉｎｇ，Ｃｈｉａ：［ｓｎ．ｎ．］，２００１：４８１—４８６．
能性和入侵行为的不确定性角度出发与基于统计的异
［６］虞和济，陈长征，张 省，等．基于神经网络的智能诊断
［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２０００．
常状态检测相比，更具人性化，能够更准确地确定网络
（上接第１４０页）
统的更深入研究或升级带来了方便。
参考文献：
［１］徐志伟，冯百明，李
业出版社，２００４．
文中在分析网格安全特点的基础上，提出了基于
虚拟组织的网格安全体系，可以满足网格的各种安全
伟．网格计算技术［Ｍ］．北京：电子工
需求。在该体系的认证模型中，用户只需在提交作业
前提出认证需求，当登录成功之后便可以重复调用网
［２］Ｆｏｓｔｅｒ Ｉ，Ｋｅｓｓｅｌｍａｎ Ｃ，Ｔｕｅｃｋｅ Ｓ．Ｔｈｅ Ａｎａｔｏｍｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｉｄ—
Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊ．
Ｓｕｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００１，１５（３）：２００—２２０．
格中提供的资源，即实现了“单一登录”。此外采用桥
接ＣＡ，可兼容不同的本地安全方案，其可扩展性也很
强。进一步采用ＵＭＬ对虚拟组织的认证进行建模，
给出了系统的总体分析图即用例图、静态类图及描述
［３］ＰｅａｒｌｍａｎＬ，ＷｅｌｃｈＶ，ＦｏｓｔｅｒＩ，ｅｔ ａ１．ＡＣｏｎｘｎｕｎｉｔｙＡｕｔｈｏ—
ｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｇｒｏｕｐ ｏｌＣｌａｂｏｒａｔｉｏｎ［Ｃ］∥Ｉｎ：Ｗｅｍｅｒ Ｂ．
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥｌⅡＷｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｐｏｌｉｃｉｅｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄ
Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｌｏｓ ＡＩａｍｉｔｓ：ＩｏＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ．
２００２：５０—５９．
系统动态行为的序列图，阐述了用ＵＭＬ进行系统设
计的优点，有助于开发人员对系统有清晰的认识，从而
提高了开发效率和质量，为进一步完善虚拟组织的安
全认证打下了基础，同时也对探讨网格计算的安全实
现具有很好的参考价值。
［４］Ｐｅｎｄｅｒ Ｔ．ＵＭＬ Ｂｉｂｌｅ［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４．
［５］ Ｓｅｌｉｃ Ｂ．Ａ Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｗｉｔｈ
ＵＭＬ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ：Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｆｏｒ ｏｍｐｕｔＣｅｒ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｓ，
２０００，３３（６）：６４—６９．
2024年9月19日发(作者：夏侯思宸)
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第ｌ７卷第６期
计算机技术与发展
Ｖｏ１．Ｊ７ Ｎｏ．６
２００７年６月
ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＴＥ（、ＨＮ０Ｉ』×ｊＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ｊｕｎ． ２００７
网格环境下基于虚拟组织认证的ＵＭＬ建模研究
刘 欣 ，王汝传 ，一，王海艳
（１．南京邮电大学计算机科学与技术系；江苏南京２１０００３；
２．南京大学计算机软件新技术国家重点实验室，江苏南京２１００９３）
摘要：由于网格环境的复杂性和网格计算的特性，使得网格提出了更高更广泛的安全需求，安全的认证是实现这一需求
的关键部分。基于虚拟组织的网格安全认证体系正是为了满足网格计算和安全的特殊需要而提出的。通过统一建模语
言ＵＭＬ，详细阐述了基于虚拟组织认证的关键技术，对进一步完善网格环境下采用虚拟组织中的分布式管理的安全实现
具有较大的实用价值。
关键词：统一建模语言；网格安全；虚拟组织；认证
中图分类号：ＴＰ３９３．０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—６２９Ｘ（２００７）０６—０１３７—０４
ＵＭＬ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇｒｉｄ
Ｉ ＩＵ Ｘｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｒｕ—ｃｈｕａｎ ，一，ＷＡＮＧ Ｈａｉ—ｙａｎ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｎｏｖｅｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｈａｖｅ ａ ｂｒｏａｄ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒ ｆｒｏｍ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔ ｎｅｅｄｓ．Ｔｈｅ
ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ、Ｔｈｅ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＯＤ ｖｉｔｒｕａｌ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｊｕｓｔ ａｉｍｓ ａｔ ｔｈｅ ｅｓｐｅｃｉａｌ ｒｑｅｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ
ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ ｇｒｉｄ ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＵＭＬ ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅ￣ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ｕｓｉｇｎ ＵＭＬ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＯＤ ＶＯ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ、Ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｎａｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ
ｔｏ ｐｅｒｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｉｇｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｉｔｒｕａｌ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ、
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ；ｇｒｉｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ；ｖｉｔｒｕａｌ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
Ｏ 引 言
ｔｕａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）的分布式管理模式，它使得作业实体
网格…１计算环境必须具有抗拒各种非法攻击和入
从资源控制、任务调度和管理的复杂的工作中解脱出
侵的能力，并且在受到攻击和入侵时采取某些措施来
来［ 。在虚拟组织中抽象出如下组件：ＶＯ管理中心、
维持系统正常高效运行和保证系统中各种信息的安
网格调度中心、认证机构ＣＡ（Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）、资
全。其必须提供的基本的安全服务包括：认证、授权、
源，以及使用虚拟组织资源的用户，并把网格的安全功
访问控制、完整性、审核、保密以及抗否认等。
能细化为一个个安全服务组件。这里的安全服务主要
在网格计算环境下，采用基于虚拟组织（ＶＯ，Ｖｉｒ一
包括认证服务、授权服务、委托服务、传输安全、日志审
核、数字签名、防火墙等等。若网格安全功能组件涉及
收稿日期：２００６—０９—０５
到网格组件的双方时，则在网格组件之间的连接网络
基金项目：国家自然科学基金（６０５７３１４１，７０２７１０５０）；江苏省自然
上描述安全策略Ｌ３ Ｊ。
科学基金（ＢＫ２００５１４６）；江苏省高技术研究计划（ｉ￣２００４００４，
网格环境中需要信任委托和信任传播，因为不同
Ｐ，Ｇ２００５０３７，ＢＧ２００５０３８，ＢＧ２００６００１）；国家高科技８６３项目
（２００５ＡＡ７７５０５０）；南京市高科技项目（２００６软资１０５）；现代通信
的组织在不同的ＰＫＩ（公钥基础设施，Ｐｕｂｌｉｃ Ｋｅｙ Ｉｎ—
国家重点实验室基金（９１４０Ｃ１ １０１０１０６０３）；江苏省计算机信息处
ｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）域中拥有多种资源。由于虚拟组织是一
理技术重点实验室基金（￣ｓ０５０００１，Ｎｓ０６０６）；江苏省高校自然科
个有着共同策略的组织，虚拟组织中的共同策略也包
学研究计划（Ｏ５ＫＪＢ５２００９２）
括在虚拟组织内部，有着共同的公钥基础设施ＰＫＩ。
作者简介：刘欣（１９８３一），女，江苏南京人，硕： 研究生，研究方
因此，在虚拟组织内部，其采用的ＰＫＩ模型是唯一的。
向为基于网络的计算机软件技术、网格技术、信息安全等；王汝
不同的虚拟组织的ＰＫＩ模型可能不一样，有的是层次
传．教授，博士生导师，研究方向是计算机软件、计算机网络和网
ＰＫＩ模型、网状ＰＫＩ模型、列表ＰＫＩ模型等等。虚拟
格、信息安全、无线传感器网络、移动代理和虚拟现实技术等。
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’１３８・ 计算机技术与发展 第ｌ７卷
组织内部可以采用Ｘ．５０９证书格式进行认证；在虚拟
供的服务，它类似于ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ中的ＵＤＤＩ。基于虚
组织之间认证需要采用交叉证书（ｃｒｏｓｓ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）。
拟组织认证中心内包含桥接ＣＡ，它用于连接基于不同
基于桥接ＣＡ的ＰＫＩ模型是通过桥接ＣＡ来相互连接 公钥基础设施的虚拟组织。网格惆度中心的功能是对
不同ＰＫＩ中用于交互验证的ＣＡ，具有可伸缩性和管
用户提交的作业进行调度，并对虚拟组织内的资源进
理性强；支持不同类型的证书；低实现成本等优点。
行管理。
认证是保证网格安全的关键步骤，由于网格安全
在基于虚拟组织的认证中定义一些结点：
的特殊需求，使得基于虚拟组织的网格认证模型也有
１）人口结点ＥＮ（ｅｎｔｒａｎｃｅ ｎｏｄｅ）是指为用户注册
其特殊性。从用户角度看，基于虚拟组织的认证场景
和登录到虚拟组织，并获得网格服务的结点。
包括：用户向虚拟组织登录的认证、用户获取虚拟组织 ２）网关结点ＧＮ（ｇａｔｅｗａｙ ｎｏｄｅ）是指虚拟组织之
内部资源的认证、用户获取虚拟组织外部资源的认证。 间能够进行直接交互的结点。
本地是指虚拟组织内，而远程是指跨虚拟组织。
３）资源结点ＲＮ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｎｏｄｅ）是指能够为用户
在研究虚拟组织认证体系的过程中，对其进行建
提供服务资源的结点。资源包括计算资源、存储资源、
模是非常重要的一步。统一建模语言（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌ—
打印机、传感器等等。
ｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＵＭＬ）是一种定义良好、易于表达、功能
其中，人口结点和网关结点都包括在ＶＯ管理中
强大且普遍适应的可视化图形建模语言Ｌ４ Ｊ。它融合了
心内部。
Ｂｏｏ＆，ＯｌＭＴ和ＯＯＳＥ三大面向对象方法中的基本概 图１是基于虚拟组织的网格认证场景，其中的认
念，而且这些基本概念与其他面向对象技术中的基本
证各步骤为：
概念大多相同，因而，ＵＭＬ成
为了这些方法以及其他方法的
ＶＯ１
襄 ｖｏ２
组
使用者乐于采用的一种简单统
ＣＡ
织
ＣＡ
注
一
的建模语言：ＵＭＬ已被
【２） 舌
册
厘
ＯＭＧ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
布
舌
出
ＥＮ２
管
心
理
Ｇｒｏｕｐ）接受并推荐使用，已成
中
心
为事实上的业界标准。文中重
ＧＮ２
点讨论使用ＵＭＬ对基于虚拟
ｌ４ （１２）
中心Ｉ
２
组织的网格认证体系进行建模
（１８ （７）
的过程。
ＲＮｌ
１网格环境下基于虚拟 注：
Ｖｏ＿一虚拟组织：ＥＮ一入口结点：ＧＮ一网关结点：ＲＮ一资源结点： ｃＡ一认证中心
组织的认证
图１基于虚拟组织的网格认证场景
基于虚拟组织的认证系统实现方案由虚拟组织、
１）虚拟组织ＶＯ１和ＶＯ２向虚拟组织注册发布中
虚拟组织发布中心和普通网格用户组成，各部分在防
心注册其服务。
火墙之下通过Ｉｎｔｅｍｅｔ网络连接。其中网格结点中的
２）用户向虚拟组织Ｖ０１的ＶＯ管理中心传递认
网格服务器包括了网格调度中心和ＣＡ服务器，虚拟
证信息。
组织发布中心中包含有桥接ＣＡ。在该体系中，根据网
３）人口结点ＥＮ１把用户的认证信息转发给认证
格客户类型的不同，网格客户端的安全配置也有所差
中心ＣＡ。
异。从安全角度来说，网格用户可分为两种类型：
４）ＣＡ认证通过，并进行电子签名；把信息转交给
１）普通用户：其私钥加密存放于只有其所有者才
ＶＯ管理中心。
能读取的文件中。
５）ＥＮ１把用户认证通过和ＣＡ签名的信息转交给
２）安全用户：对安全级别要求较高的用户，其私
用户。
钥存放于硬件令牌（如智能卡或ＵＳＢ Ｔｏｋｅｎ Ｋｅｙ）中，
６）用户向虚拟组织ＶＯ１的调度中心１提出作业
但客户端可能必须使用如读卡器等硬件辅助设施。
要求。
该系统的认证过程由虚拟组织注册发布中心、ＶＯ
７）调度中心１获取本地网格资源ＲＮ１，并向ＲＮ１
管理中心、网格调度中心及各级ＣＡ共同参与。其中
分配任务。
虚拟组织注册发布中心用于注册和发布虚拟组织所提
８）调度中心１发现虚拟组织ＶＯ１的资源无法完
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第６期 刘欣等：网格环境下基于虚拟组织认证的ＵＭＬ建模研究 ・１３９・
成用户任务，则向ＶＯ管理中心汇报。
９）网关结点ＧＮ１通过ＣＡ１的数字签名证书与虚
拟组织注册发布中心的桥接ＣＡ相互认证，并提出服
务查询要求。
１０）虚拟组织注册发布中心告诉ＶＯ管理中心１
动者。从本质上讲，一个用例是用户与计算机之间的
一
次典型交互作用，活动者是指用户在系统中所扮演
的角色。用例图用于需求分析阶段，它的建立是系统
开发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户
对需求规格达成的共识。
用例图把系统分成角色（ａｃｔｏｒ）和用例。用例被定
义成系统执行的一系列动作，动作执行的结果能被指
定角色察觉到。角色是指用户在系统中所扮演的角
色。角色的标准是它们必须要在被划分进用例的系统
部分以外，能刺激系统部分并接收返回。单个角色可
与多个用例联系；反过来，一个用例可与多个角色联
系。图２是虚拟组织认证的ＵＭＬ顶层Ｕｓｅ Ｃａｓｅ图。
有关虚拟组织ＶＯ２的信息，包括ＧＮ２地址和有关认
证信息。
１１）ＧＮ１向ＧＮ２提出认证要求和请求有关资源的
信息。
１２）ＧＮ２认证通过，则向ＶＯ２的调度中心２提出
资源请求。
１３）调度中心２选取合适资源ＲＮ２，并告诉网格调
度中心１的认证信息。
１４）网格调度中心２通知ＶＯ管理中心１有关资
源结点ＲＮ２的信息。
１５）ＧＮ２转告ＧＮ１有关资源结点ＲＮ２的信息。
１６）ＧＮ１转告任务调度中心１有关资源结点ＲＮ２
的信息。
１７）任务调度中心１向远程网格资源ＲＮ２认证，
并向ＲＮ２分配任务。
１８）ＲＮ１完成任务，向任务调度中心１返回运行
结果。
Ｖｏ
织
１９）ＲＮ２完成任务，向任务调度中心１返回运行
结果。
图２虚拟组织认证的ＵＭＬ用例图
具体描述如下：
在虚拟组织认证系统中，每个虚拟组织都向ＶＯ
发布中心进行服务注册。网格用户要登陆到虚拟组织
．
２０）任务调度中心１汇集运行结果，并向用户返回
运行结果。
时，需要先向虚拟组织进行认证，由虚拟组织中的认证
中心向用户返回签发的证书。此时用户可以向虚拟组
２基于虚拟组织认证的ＵｌＶｌＬ建模
ＵＭＬ适用于系统开发过程中从需求规格描述到
系统完成后测试的不同阶段。在需求分析阶段，可以
用用例来捕获用户需求。通过用例建模，描述对系统
感兴趣的外部角色及其对系统的功能要求。分析阶段
主要关心问题域中的主要概念（如抽象、类和对象等）
织提出作业请求，若该虚拟组织内部的资源可以完成
该作业，则该虚拟组织调用资源，完成作业；否则，虚拟
组织与虚拟组织注册发布中心的桥接ＣＡ相互认证，
并提出服务查询要求。ＶＯ发布中心将查询到的资源
结果返回，则该虚拟组织在认证通过之后，就可调用其
他虚拟组织中的资源来共同完成用户的作业。最后将
作业结果返回给用户。
２．２系统分析建模
和机制，需要识别这些类以及它们相互间的关系，并用
ＵＭＬ类图来描述。为实现用例，类之间需要协作，这
可以用ＵＭＬ动态模型来描述 ５。
２．１总体需求建模
在对总体需求分析的基础上，对虚拟组织的认证
系统进行详细设计。类图（Ｃｌａｓｓ ｄｉａｇｒａｍ）处于分析建
模的核心位置，它模拟的是保证系统正常工作的所有
必要资源，其他所有的图如果想获取这些资源的信息，
最终都必须访问类图。类图描述系统所包含的类、类
的内部结构及类之间的关系，它是一种静态结构图，描
述的是系统的静态结构。类图的主要功能有：
（１）定义了一个系统的必要资源。
（２）定义了存在于资源之间的关系。
通常利用情节或经历来描述用户和软件系统的交
互方式，从而获取需求（ＭｃＧｒａｗ ａｎｄ Ｈａｒｂｉｓｏｎ １９９７）。
Ｉｖａｒ Ｊａｃｏｂｓｏｎ（１９９２）把这种看法系统地阐述成用例的
方法进行需求获取和建模。在这一阶段，需要做的工
作是确定系统范围和边界、定义活动者和定义用例。
用例图（Ｕｓｅ ｃａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ）：从用户的角度出发描
述系统的功能、需求，展示系统外部的各类活动者与系
统内部的各种用例之间的关系，主要元素是用例和活
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Ｉ４０・ 计算机技术与发展 第１７卷
（３）可以生成代码。
（４）可以用代码生成模型。
［芈］匡 ｌ一 ＿＿匡 孽匡
（５）为其他的图提供了基础。
请求认证
涛发认证信息］
户拟 一名组 一∞ 用虚证一 一一＋ 问 访
虚拟组织认证系统中主要类如
下：“用户”类、“虚拟组织”类、“ＶＯ
认证结果
………一
ＬＴｊ
Ｆ＝
）龃签 名
织 一服
一务
发布中心”类、“证书”类、“认证请
作业请求 ‘
一器
求”类、“作业请求”类、“服务调用”
作业请求
类、“服务发布”类、“相互认证”类。
作业结果１
亡＝）完成任
在每个类中，类的属性用来描述类
作业分配结果
撇务香词结果
的不同特性，它说明了这个类的细
相互认证
节。而类的操作描述了类的行为，
查询结果（１ 括认证信息）
服务查询
它定义了系统的执行逻辑，包括基
～～
本和复杂的逻辑。类图中不同类型
‘—一
）
相互认证
的关联，展示了类之间或类与其他
～～
—）远程瓷源请求
一一 资源请求
建模元素之间的关系。类之间的关
赞诛 哼求含远程认 信息
系见图３。
远程资源信息
系统的动态行为细节使用序列
、
远程资源信息
图（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｄｉａｇｒａｍ）描述。序列图
一一 资源信息
表示了随时间安排的一系列消息，
远程作业请求
＼）远程认｛
用来描述对象之间动态交互关系，
认 Ｅ失败，远程任务 ｝止
着重体现对象问消息传送的时间顺
远程作业结果２
：＞完成任
序，显示了应用中的对象如何使用
作业结果（１＆２）
消息流合作以获得想得到的结果。
根据系统的总体需求设计和用
图４ 虚拟组织认证系统序列图
ＵＭＬ类图，进行本系统行为全局的描述（见图４）。
序列图显示了系统中的事物之间发生的动态交
互，这些交互为建立系统中各元素的结构奠定了基础。
ｂｋｉｉＥ请求
ｖ０发布中屯
一
ＩＰ地址
该序列图中，虚拟组织被细化为ＶＯ管理中心、ＣＡ、
服务集
证Ｉ；
服务发布（）
ＶＯ调度中心和ＶＯ资源等模型元素。它们之间及与
主体
＋ 务查询０
前发郝门
用户、ＶＯ注册发布中心之间的消息传递清楚地显示
签名算法
了该系统中的交互情况。
用户
有效期
服务发布
用户名
签名
服务
密码
＋创建（）
发布中心
安全级别
作业清求
＋ 发０
虚拟组 ｌ
３结束语
添加（）
＋吊销（）
资源
用Ｕ］ＶＥ．进行虚拟组织认证系统的设计有许多优
删除（）
用户名
ＶＯ
发－ｆＩ】服务０
修改（）
作业
点：
请求认证０
作业请求０
＋作业请求０
虚拟组织
１）ＵＭＬ融合当前一些流行的面向对象开发方法
获取结果（）
＋资源请求０
ｃＡ服务器
ｖＯ管理巾心
的主要概念和技术，成为一种面向对象的标准的建模
资源结点ｌＰ
Ｃ
语言，采用图形来描述系统的视图易于理解，起到了桥
网络调度中，
相互认证
＋添加０
梁的作用。
服务调用
虚拟组织ｌ ｝删除（）
用户名
虚拟组织２
＋修改０
２）Ｉ Ｍ，支持独立于编程语言和开发过程的规范，
认证信息 ＋服务发布０
作、 Ｉ名
资源信息 十签发授权０
它支持大多数ＯＯ语言里定义的面向对象的设计结
资源
相互认证０
十任务分配（）
调用服务（） 十柏互认证０
构，这种一致性保证了能够从模型生成代码或从代码
释放资源（）
十执行作业０
产生模型，即实现建模环境和编码环境的集成。
图３虚拟组织认证的Ｕ］ＶＥ．类图
３）ＩＭ，有很好的扩展性，提供了标签、约束、版类
图４中消息流的具体顺序与图１认证场景描述的
等约束机制来进行自我扩展，为以后社区授权服务系
认证步骤大致相同，这里不再详述。
（下转第ｔ４４页）
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１４４・ 计算机技术与发展 第ｌ７卷
隶
安全状态。同时，本模型吸取了免疫系统中“多层防
属
度
御”机制的特点，不同于其它方法仅从一两项参数判断
管理目标状态，并改进了最大隶属度模型利用分组机
制消除了某些参数的相关性影响，这些特点使得本模
型的漏报和误报率大大降低。
但是，本模型也存在着需要参数的统计数据；对使
用者要求较高；某些隶属度函数的确定主要依靠专家
经验不能从理论上保证入侵定义的完备性等缺点。未
８０ １２８ 半莲璜数
来的工作应集中于识别中不确定性传播的推理；隶属
度函数库的学习和改进算法研究等方向。
同时这种改进模糊识别模型具有普遍性和推广价
图５ Ｂ连接的分布图
３）经验法。
就是指根据网络管理员的经验确定隶属度函数。
值，不仅仅可以用于网络安全状态管理，也可以应用于
例如：如有采用ＵＤＰ协议，端口是７６２６的网络流，则
设备故障判断定位、物种识别、疾病判断、决策判断等
极有可能是该主机感染了冰河木马，根据经验可以认
等众多领域中。
为这种可能性有９５％以上，故该情形下该主机感染冰
河木马的隶属度是０．９５。
参考文献：
京：清华大学出版社，２０００．
任宪坤，王沛瑜．网络管理原理与实现技术［Ｍ］．北
其它的如二元对比法等在该系统中应用的较少。
［１］杨家海，
通过以上描述，可以看出该模型的缺点之一是需要采
集一段时间内网络正常运转的情况下的参数的数据，
同时对使用者的素质要求较高。
［２］谢季坚，刘承平．模糊数学方法及其应用［Ｍ］．武汉：华中
科技大学出版社，２０００．
［３］Ｍｏｎｊｉ Ａ．Ｌａｎｇｕａｇｅｓ ａｎｄ Ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ Ｒｕｌｅ—Ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｍｂｕｍｄ Ｉｎ—
ｔｒｕｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｎａｒｎｕｒ，Ｂｅｌｇｉｕｍ：Ｆａｃｕｌｔｅ ｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ—
２评价与展望
断准确，能够很好地降低漏报率和误报率。一方面，它
ｔａｉｒｅｓ Ｎｏｔｒｅ Ｄａｍｅ ｄｅ ｌａ Ｐａｉｘ．１９９７．
李之棠，杨红云．模糊入侵检测模型［Ｊ］．计算机工程与科
文中提出的改进模糊识别的网络安全管理模型判
［４］
学，２０００，２２（２）：４９—５３．
［５］Ｓｈａｎ Ｚ，Ｃｈｅｎ Ｐ，Ｘｕ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｔａｔｅ Ｂａｓｅｄ Ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ
ｅｔＤｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ［Ｃ］／／Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ ２００１ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｃｏ￣ｅｍｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．
直接围绕需要管理的网络的安全状态本身构造模型，
因此具有很强的目的性，从而可以提高安全管理中对
被管对象的状态识别的准确性；另一方面，本模型从可
ｅｉＢｊｉｎｇ，Ｃｈｉａ：［ｓｎ．ｎ．］，２００１：４８１—４８６．
能性和入侵行为的不确定性角度出发与基于统计的异
［６］虞和济，陈长征，张 省，等．基于神经网络的智能诊断
［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２０００．
常状态检测相比，更具人性化，能够更准确地确定网络
（上接第１４０页）
统的更深入研究或升级带来了方便。
参考文献：
［１］徐志伟，冯百明，李
业出版社，２００４．
文中在分析网格安全特点的基础上，提出了基于
虚拟组织的网格安全体系，可以满足网格的各种安全
伟．网格计算技术［Ｍ］．北京：电子工
需求。在该体系的认证模型中，用户只需在提交作业
前提出认证需求，当登录成功之后便可以重复调用网
［２］Ｆｏｓｔｅｒ Ｉ，Ｋｅｓｓｅｌｍａｎ Ｃ，Ｔｕｅｃｋｅ Ｓ．Ｔｈｅ Ａｎａｔｏｍｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｉｄ—
Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊ．
Ｓｕｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００１，１５（３）：２００—２２０．
格中提供的资源，即实现了“单一登录”。此外采用桥
接ＣＡ，可兼容不同的本地安全方案，其可扩展性也很
强。进一步采用ＵＭＬ对虚拟组织的认证进行建模，
给出了系统的总体分析图即用例图、静态类图及描述
［３］ＰｅａｒｌｍａｎＬ，ＷｅｌｃｈＶ，ＦｏｓｔｅｒＩ，ｅｔ ａ１．ＡＣｏｎｘｎｕｎｉｔｙＡｕｔｈｏ—
ｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｇｒｏｕｐ ｏｌＣｌａｂｏｒａｔｉｏｎ［Ｃ］∥Ｉｎ：Ｗｅｍｅｒ Ｂ．
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥｌⅡＷｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｐｏｌｉｃｉｅｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄ
Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｌｏｓ ＡＩａｍｉｔｓ：ＩｏＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ．
２００２：５０—５９．
系统动态行为的序列图，阐述了用ＵＭＬ进行系统设
计的优点，有助于开发人员对系统有清晰的认识，从而
提高了开发效率和质量，为进一步完善虚拟组织的安
全认证打下了基础，同时也对探讨网格计算的安全实
现具有很好的参考价值。
［４］Ｐｅｎｄｅｒ Ｔ．ＵＭＬ Ｂｉｂｌｅ［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４．
［５］ Ｓｅｌｉｃ Ｂ．Ａ Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｗｉｔｈ
ＵＭＬ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ：Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｆｏｒ ｏｍｐｕｔＣｅｒ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｓ，
２０００，３３（６）：６４—６９．