[論文レビュー] Relationships, Paths and Principal Matching: A New Approach to Access Control

Jason Crampton, James Sellwood|arXiv (Cornell University)|May 29, 2015

Access Control and Trust参考文献 15被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、関係ベースのポリシーとパス条件（正規表現に類似）を組み合わせ、非決定性有限オートマトンを用いて承認要求を評価する、新しいアクセス制御フレームワーク「関係性・経路・主な一致（RPPM）」モデルを紹介する。このモデルは、キャッシュ、責任分担、中国の壁ポリシーなどの組み込みサポートを備えており、従来のRBACおよびABACモデルに比べて、表現力とパフォーマンスの両面で顕著に向上する、文脈に配慮したアクセス制御を実現する。

ABSTRACT

Recent work on relationship-based access control has begun to show how it can be applied to general computing systems, as opposed to simply being employed for social networking applications. The use of relationships to determine authorization policies enables more powerful policies to be defined than those based solely on the commonly used concept of role membership. The relationships, paths and principal matching (RPPM) model described here is a formal access control model using relationships and a two-stage request evaluation process. We make use of path conditions, which are similar to regular expressions, to define policies. We then employ non-deterministic finite automata to determine which policies are applicable to a request. The power and robustness of the RPPM model allows us to include contextual information in the authorization process (through the inclusion of logical entities) and allows us to support desirable policy foundations such as separation of duty and Chinese Wall. Additionally, the RPPM model naturally supports a caching mechanism which has significant impact on request evaluation performance.

研究の動機と目的

• ロールベースアクセス制御（RBAC）が、ユーザーとリソースの間の文脈依存的関係をモデル化する点での制限を解消すること。
• 関係ベースのアクセス制御を、ソーシャルネットワークにとどまらず、ファイルシステムやステートフルリソースを含む一般用途のコンピューティングシステムへと拡張すること。
• 責任分担や中国の壁ポリシーといった複雑なポリシーを、論理的エンティティと履歴追跡を用いて形式的かつ拡張可能にサポートするアクセス制御モデルを提供すること。
• グラフレベルでの承認意思決定の再利用を可能にするネイティブキャッシュメカニズムを導入することで、冗長な計算を削減し、パフォーマンスを向上させること。
• ポリシーの表現力を効率的な評価と統合するために、ポリシーをパス条件としてモデル化し、承認要求の検証に非決定性有限オートマトンを用いること。

提案手法

• RPPMモデルは、主語、対象、関係性を有向グラフ内のノードとエッジとして表現し、エッジはタイプでラベル付けされ、論理的（文脈的）エンティティを含めることができる。
• パス条件は、主語間の許可された関係性を指定する正規表現に類似したパターンとして定義され、必須および除外されるターゲットを含む。
• 承認要求は、パス条件に従ってシステムグラフを走査する非決定性有限オートマトン（NFA）を用いて評価され、効率的なポリシー照合が可能になる。
• タイプ付きエッジと監査エッジをサポートすることで、履歴依存ポリシー（例：中国の壁）の実装が可能になる。
• キャッシュは、承認意思決定をシステムグラフ内のエッジとして永続化することで実装され、主語照合プロセスの再評価なしに複数の要求で再利用可能になる。
• ノードやエッジの追加などの状態変更操作をサポートするため、管理者のプリンシパルとルールを統合し、完全な管理モデルを実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静的ロール割り当てを超えて、ユーザーとリソースの間の動的で文脈に依存する関係性を捉えるために、アクセス制御ポリシーをどのように表現できるか？
• RQ2 責任分担や中国の壁ポリシーといった複雑なポリシーを効率的かつスケーラブルにサポートしつつ、形式的かつ拡張可能なアクセス制御モデルを設計できるか？
• RQ3 承認意思決定のキャッシュをアクセス制御モデルに統合することで、実行時評価コストをどの程度削減できるか？
• RQ4 パス条件をどのように形式化すれば、正規表現に類似した表現力と、有限オートマトンを用いた効率的なアルゴリズム的評価を両立できるか？
• RQ5 論理的エンティティと監査エッジの使用が、ステートフルで履歴依存のアクセス制御ポリシーのモデリングに及ぼす影響は何か？

主な発見

• RPPMモデルは、正規表現と同等の表現力を持つパス条件を用いて、複雑で文脈に配慮したアクセスルールの明示を可能にする。
• パス条件の評価に非決定性有限オートマトン（NFA）を用いることで、形式的かつ効率的なリクエスト評価メカニズムが得られ、計算量の解析と管理が可能になる。
• システムグラフ内のエッジレベルでの承認意思決定のキャッシュにより、複数のリクエストで事前に計算された一致を再利用することで、顕著なパフォーマンス向上が達成される。
• 監査エッジとタイプ付き関係性の使用により、責任分担や中国の壁ポリシーが自然にサポートされ、履歴アクセスパターンに基づく強制が可能になる。
• システムグラフに論理的エンティティを統合することで、ユーザーのロールが異なる授業や患者-医師関係といった動的文脈のモデリングが可能になる。
• 著者による予備的な実験的評価では、RPPMのキャッシュ機構が、特に高スルーレートで分散環境に適した状況において、顕著かつ実質的なパフォーマンス向上をもたらすことが示された。