Luận văn thạc sĩ khoa học máy tính về suy luận trong điều khiển truy xuất dữ liệu GIS

Luận văn thạc sĩ phân tích máy tính hỗ trợ suy luận trong điều khiển truy xuất dữ liệu gis, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Văn Đức Sơn Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Bàng Trần Khánh
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Hỗ Trợ Suy Luận Trong Điều Khiển Truy Xuất Dữ Liệu GIS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Trong bối cảnh phát triển không ngừng của các hệ thống GIS, việc bảo mật dữ liệu trở thành một vấn đề cấp thiết. Đặc biệt, suy luận trong điều khiển truy xuất dữ liệu là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính bảo mật và quản lý hiệu quả thông tin địa lý. Luận văn này tập trung vào việc phát triển một mô hình điều khiển truy xuất dữ liệu GIS hỗ trợ khả năng suy luận quyền. Mô hình này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình ra quyết định mà còn giảm thiểu nguy cơ xung đột quyền trong việc truy cập dữ liệu. Mục tiêu chính là xây dựng một hệ thống có khả năng tự động hóa và nâng cao tính thông minh trong quyết định truy xuất.

1.1. Tầm quan trọng của bảo mật dữ liệu GIS

Dữ liệu GIS thường chứa thông tin nhạy cảm, do đó, việc bảo mật không chỉ liên quan đến tính bí mật mà còn đến tính toàn vẹn và điều khiển truy xuất. Theo nghiên cứu, chi phí xây dựng dữ liệu GIS chiếm khoảng 80% tổng chi phí của một dự án GIS, điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải có các chính sách bảo mật phù hợp. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại như mã hóa và chữ ký số đã giúp tăng cường tính bảo mật nhưng vẫn cần một mô hình điều khiển truy xuất hiệu quả để bảo vệ dữ liệu một cách toàn diện.

II. Cơ sở lý thuyết

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ mạnh mẽ để lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian. Trong mô hình này, việc sử dụng phân tích dữ liệu để xác định quyền truy cập là rất quan trọng. Các mô hình điều khiển truy xuất như RBAC (Role-Based Access Control) và GeoXACML được đề xuất để quản lý quyền truy cập. Tuy nhiên, những mô hình này thường chỉ dừng lại ở mức cơ bản mà chưa tích hợp khả năng suy luận. Để khắc phục điều này, luận văn đề xuất một mô hình mở rộng, tích hợp OWL ontologies và XACML để hỗ trợ việc suy luận quyền dựa trên cây phân cấp role và resource.

2.1. Các mô hình điều khiển truy xuất

Mô hình RBAC đã được áp dụng rộng rãi trong việc quản lý quyền truy cập, nhưng không đủ linh hoạt để xử lý các tình huống phức tạp trong GIS. GeoXACML mở rộng khả năng của XACML để hỗ trợ truy xuất dữ liệu không gian. Tuy nhiên, việc thiếu khả năng suy luận trong các mô hình này dẫn đến việc quản lý quyền truy cập không hiệu quả. Luận văn này sẽ trình bày cách thức mà mô hình đề xuất có thể cải thiện khả năng này thông qua việc tích hợp các chính sách bảo mật linh hoạt hơn.

III. Mô hình đề xuất

Mô hình điều khiển truy xuất được đề xuất trong luận văn này sẽ kết hợp các chính sách XACML và OWL để hỗ trợ khả năng suy luận quyền. Mô hình này không chỉ giúp xác định quyền truy cập mà còn cho phép thực hiện các suy luận dựa trên các cây phân cấp role và resource. Cụ thể, việc sử dụng OWL để định nghĩa các cây phân cấp sẽ giúp mô hình dễ dàng mở rộng và thích ứng với các yêu cầu mới. Các hàm XACML mở rộng cũng sẽ được định nghĩa để hỗ trợ việc suy luận, từ đó tạo ra một hệ thống thông minh hơn trong việc quản lý quyền truy cập.

3.1. Kiến trúc mô hình

Kiến trúc mô hình sẽ bao gồm các thành phần chính như OWL ontologies để định nghĩa các cây phân cấp, XACML để quản lý chính sách và các hàm suy luận để xử lý các yêu cầu truy cập. Mô hình sẽ được thiết kế để đảm bảo tính mở rộng và khả năng tương tác với các hệ thống GIS hiện có. Điều này cho phép các nhà phát triển có thể dễ dàng tích hợp mô hình vào các ứng dụng hiện tại mà không cần phải thay đổi cấu trúc cơ sở dữ liệu. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao tính bảo mật mà còn cải thiện hiệu suất của hệ thống GIS.

IV. Đánh giá và kết luận

Mô hình điều khiển truy xuất dữ liệu GIS hỗ trợ suy luận quyền đã được đánh giá qua các thử nghiệm thực tế. Kết quả cho thấy mô hình này không chỉ cải thiện khả năng quản lý quyền truy cập mà còn giảm thiểu xung đột quyền. Việc áp dụng mô hình này trong các hệ thống GIS sẽ mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng tự động hóa quy trình ra quyết định và tăng cường bảo mật cho dữ liệu nhạy cảm. Luận văn khẳng định rằng việc phát triển các mô hình điều khiển truy xuất thông minh là cần thiết trong bối cảnh dữ liệu GIS ngày càng phát triển.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn

Mô hình đề xuất không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc quản lý dữ liệu GIS. Các tổ chức có thể áp dụng mô hình này để đảm bảo tính bảo mật cho dữ liệu nhạy cảm, đồng thời cải thiện hiệu suất truy xuất. Việc này sẽ giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác hơn, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của các hệ thống GIS trong các lĩnh vực như quản lý tài nguyên thiên nhiên, quy hoạch đô thị và nhiều lĩnh vực khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VĂN ĐỨC SƠN HÀ HỖ TRỢ SUY LUẬN TRONG DIEU KHIEN TRUY XUẤT DU LIEU GIS Chuyên ngành: Khoa học May tính Mã số: 604801 LUẬN VÁN THẠC SĨ TP. HO CHÍ MINH, tháng 11 năm 2013 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA —DHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: PGS. BANG TRAN KHANH Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.

VŨ THANH NGUYEN Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. NGUYEN CHÁNH THÀNH Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp. HCM ngày 25 tháng 12 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Chủ tịch: TS.

Lê Thanh Vân 3. Phản biện 1: PGS. Phản biện 2: TS. Nguyễn Chánh Thành 5.

Ủy viên: PGS. Đặng Trần Khánh Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyền ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KH&KTMT ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CONG HOA XA HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VĂN ĐỨC SƠN HA. Ngày, tháng, nam sinh: 06/09/1986 cu con keo cnse Nơi sinh: Đắc Lắc.

Chuyên ngành: Khoa học Máy tính. TÊN DE TÀI: HỖ TRỢ SUY LUẬN TRONG DIEU KHIEN TRUY XUẤT DU LIEU GIS Il. NHIEM VU VA NOI DUNG Nhiệm vụ: Dé xuất mô hình điều khién truy xuất dữ liệu GIS hỗ trợ kha năng suy luận quyên (luận văn nay theo chương trình học «master by research» chuyên ngành KHMT) Nội dung: e Tìm hiêu các mô hình điêu khiên truy xuât dữ liệu và khả năng suy luận quyên trong điêu khiên truy xuât e Đề xuất mô hình điều khiến truy xuất dit liệu GIS có khả năng suy luận quyền e Đánh giá mô hình đã dé xuất e Tham gia viết và đăng ít nhất một bài báo khoa học trong hội nghi/tap chí chuyên ngành e Viết ứng dụng thử nghiệm Ill. NGÀY GIAO NHIỆM VU: 02/07/2012 IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 V. CAN BO HUONG DAN: PGS. BANG TRAN KHANH Tp. nam 2013 CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO (Họ tên và chữ ky) (Họ tên và chữ ký) PGS.

BANG TRAN KHANH PGS. DANG TRAN KHANH TRUONG KHOA KHOA HOC VA KY THUAT MAY TINH (Họ tên và chữ ky) PGS. THOẠI NAM i GVHD: PGS. PANG TRAN KHANH Lời cam ơn Luận văn là kết quả nghiên cứu trong suốt quá trình làm việc của tôi tại khoa Khoa học và Kỹ thuật Máy tính, trường Đại học Bách Khoa Tp.

Hồ Chí Minh. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. Đặng Trần Khánh đã nhiệt tình quan tâm, giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện dé tai cũng như tạo điều kiện cho tôi được làm việc và học hỏi kinh nghiệm của các thành viên D-STAR Lab. Tôi xin cảm ơn các thành viên của D-STAR Lab đã tận tình giúp đỡ và hỗ trợ trong quá trình làm luận văn cũng như nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, ban bè vi sự giúp đỡ, ủng hộ và khuyến khích tôi hoàn thành dé tài luận văn. Luận Văn Thạc Sĩ HV: VĂN ĐỨC SƠN HÀ - 11070447 ii GVHD: PGS. ĐĂNG TRAN KHANH Tom tat luan van Trong điều khiến truy xuất, định nghĩa cũng như duy tri các chính sách bảo mật một cách day đủ là một công việc phức tap, mất nhiều thời gian va công sức. Vi vậy xây dựng một mô hình điều khiến truy xuất có thé suy luận được là rất cần thiết.

Trong luận văn này, tôi sẽ giới thiệu một mô hình mở rộng kết hợp các chính sách XACML và OWL ontology để hỗ trợ suy luận quyền dựa trên cây phân cấp role và cây phân cap resource. Ý tưởng cơ bản là tr dung OWL để định nghĩa các cây phân cấp role và resource, va sử dung XACML dé định nghĩa các chính sách phân quyên. Các hàm XACML mở rộng sẽ được định nghĩa để hỗ trợ việc suy luận. Bên cạnh đó kiến trúc của XACML cũng như dataflow cũng có phan thay đổi dé hỗ trợ những chức năng mở rộng cân thiết.

Luận Văn Thạc Sĩ HV: VĂN ĐỨC SƠN HÀ - 11070447 ii GVHD: PGS. ĐĂNG TRAN KHANH Abstract In access control, defining and maintaining security policies correctly and completely are complicated tasks which might cost much time and effort. Therefore, it is necessary and useful to build an access control model with reasoning ability. In this thesis, I introduce an extended model that integrates XACML policies and OWL ontologies to support authorization reasoning based on role and permission hierarchies.

The basic idea is to use OWL to define role and permission hierarchies, and use XACML to define authorization policies. I also define new functions that extend policies with reasoning services based on the OWL ontology. In addition I will extend the reference architecture of XACML and the XACML data flow to support new features. Luan Van Thac Si HV: VAN ĐỨC SON HÀ - 11070447 iv GVHD: PGS.

ĐĂNG TRAN KHANH Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các kết quả trình bày trong luận van là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bat kỳ công trình nào trước đây. Luận Văn Thạc Sĩ HV: VĂN ĐỨC SƠN HÀ - 11070447 v GVHD: PGS. PANG TRAN KHANH Mục Lục Tóm tắt luận văn.

12010 21181511151 1511111111 15111111 1111111111 1111111 1111115110111 E11 1111 1e il Mục LUC 0. eee eecc ccc esscccceeeeeccecnseeeceueeeceesseeeeeeenseeeeeeseeeeeesseeeesesuaeeeseeuensceeauaecseeuaeeeeeeaes V Mục lục hình. - - - 2222222202121 1111111111111 k vn ng ng nu Vil Mục lục bảng. Giới thiệu để tài.

tt tt 22 H2 HH2 reo | 1. Mute dich nghién Cu. Y nghĩa khoa hoc và thực tiễn. Ý nghĩa khoa học.

Ý nghĩa thực tiỄn. Bao mat dit LGU 86051 <5. CÁC CONG TRINH NGHIÊN CỨU LIEN QUAN. Các mô hình điều khiển truy xuất cơ bản.

Mô hình điều khiển truy xuất kinh điển. Khung điều khiển truy xuất tong quát. Điều khiến truy xuất dựa trên SDE (Spatial Data Engine). Cơ chế điều khiển truy xuất dựa trên View.

Điều khiến truy xuất dựa trên vai trò (RBAC). SG n1 1S 1119119 1111111111111 TH HH HE kg v TH 18 3. Các mô hình điều khiển truy xuất nâng cao. Geospatial Role Based Access Control — GŒeoRBAC.

Spatial— Temporal—RBAC (STRBAC). Geospatial eXtensible Access Control Markup Language - GeoXACML27 3. Các mô hình điều khiển truy xuất hỗ trợ cây phan Cap. Hỗ trợ RBAC với XACML+OWLL.

5c nththhhreHeeeg 34 CHƯƠNG 4. MÔ HINH DIEU KHIEN TRUY XUẤT HO TRỢ SUY LUẬN QUYEN. CÁCH BIEU DIÊN CAY PHAN CAP QUYEN VÀ CAY PHAN CAP TAI )'690245ã0. Cây phân cấp quyn.

Cây phân cấp resource. MÔ HINH XACM MỞ RỘNG HO TRỢ KHẢ NĂNG SUY LUẬN. HO TRO CHUAN NIST CHO ROLE BASED ACCESS CONTROL. Static Separation Of [Duy.

-- -- ch HH ng ng 45 4. Rang buộc phân biệt nhiệm vụ động (DSOI).ccc cà cSse+ 46 i91 /:160905. Kiến trúc ứng dụng. Chương trình thử nghiệm .-- 5c 5c 2S St St sehhreee 48 CHƯƠNG 5.

DANH GIÁ VÀ KẾT LUẬN. So sánh với mô hình không có hỗ trợ suy luận. So sánh với mô hình có hỗ trợ cây phân cấp role.--- 5-2-5 + 56 Luận Văn Thạc Sĩ HV: VĂN ĐỨC SƠN HÀ - 11070447 vi GVHD: PGS. PANG TRAN KHANH 5.

Kết Wan eee cecccccccscscscsssecscscscscsvscsvsssecscscsvscsvsnsesscscavsvevsvsssesscsnscevavsvsssseseesness 57 Tài liệu tham khảo:. --- --- 55c - << 22 22 2222021111111 11 1111115315313 1 1111111 vu 58 PHU LUCoicececccccsccscsssssscscsecsesvsscucsvsvsucsvscsusecsvsvsucevavsvsssevavsusacevasesacsvsusavavevsusavevsvsasavevenees i CONG TRINH KHOA HOC .sssessesssseessseesseeeesseesseeessecssnecsseessveessneesaeessneessneesenes i PHAN LY LICH TRÍCH NGANGw.cccccccscscscsesssssesescssseeeesvsssesesssssestsvsseaeeeaees xlv QUA TRINH DAO TAO uuu. occeeccccssseesescssecstscsscsvscsusecavsvsssscavsvsssstavsvsasevsvsesasevaneeeees xlv QUA TRINH CONG TÁCC.-- 5+ St 12 1121515111111 1111111111121 1111 1e xlv Luan Van Thac Si HV: VAN ĐỨC SON HÀ - 11070447 vii GVHD: PGS. ĐĂNG TRAN KHANH Muc luc hinh Hình 1: Các thành phan hệ thống GIS oo.

ccecccccscsesesscscsessesescssssesescsseessseseeseseaees 4 Hình 2: Phân tích dữ liệu trong hệ thống GIS.-- 2-5-5 25+ £+£E£E+E£EczEzErrrsrxee 5 Hình 3: Hệ thong điều khiển truy xuất đóng.-- ---- 2 2 2S 2 SE2E£ESEE 2xx Ekrxerrrec, 9 Hình 4: Mô hình điều khién truy xuất dOng oi. ccc ccc ceseescscseeesescsteseseeeseseseees 9 Hình 5: Kiến trúc co bản của điều khiển truy xuất 00.0 ccc cece cseeseeeeseseeen 10 Hình 6: Khung điều khiển truy xuất tổng quát .---- 5-5255 +22 2+*+E+£c£xzxcce I1 Hình 7: Cơ chế điều khiến dựa trên SIDE.-5: 5: ct2Ettvrerrsrrrrrrrrrrsrrrrree 13 Hình 8: Cơ chế điều khiến dựa trên View .ccccctithrrerrirrrrrrrrrrree 15 Hình 9: Mô hình RBAC cơ bản.- -- - G1111 HS TH HH KH khu 17 Hình 10: Câu trúc thành phan chính sách XACMIL.---- 25 +52 222£+£££zscz 19 Hình 11: Phân cấp vai trò (a) và vai trò mở rộng oe. eeeeees ee cseeseseeesseseseeeeseseeee 21 Hình 12: Các cấp độ ràng buộc xung đột vai trò.---- 5-5255 +2 2xx 23 Hình 13: VỊ trí luận lý trong mô hình STRBAC.- ---- S112 sgk 24 Hình 14: Thời gian trong mô hình STRBACC. - -- c1 11322 11333 1x ra 26 Hình 15: Ví dụ GEOXACML .-- CĐ 1111 E111111111113353 51111111 Hn ng vớ 27 Hinh 16: M6 hinh GeoXACM LL.

30 Hình 17: XACML+OWL frameWOrĂK.- c1 11313111111 11119 5111111151111 1E 811 xe 35 Hình 18: Mô hình XACML mở rộng với OWL,.- ST gu 36 Hình 19: Cây phân cấp vai trÒ.-- -- 5c S213 2121513 21215111 2111111101111 0111 e6 38 Hình 20: Cây phân cấp tài nguyên.------ 5c 1S S21 1 1212111211 211111 1101011111 e6 40 Hình 21: Kién trúc ứng dung .---- +: ¿5222 EE2E2E#EEEE2EEEEE5 1215211121121 21 xe 47 Hình 22: Trang chủ ứng dụng.-- - - --- c1 111111 vn ng ng KH khu 48 Hình 23: Trang đăng nhập ứng dụng .- - - - - - + - 113211 9 1v 9 gu 49 Hình 24: Ban đồ bệnh viện khi được xem bởi một bệnh nhân .---- 5252 50 Hình 25: Y tá được phép xem thêm thông tin vi trí của các bệnh nhân. 51 Hình 26: Bac sĩ được phép xem thông tin bản đồ bệnh viện và vị trí của các bệnh nhân ¬. 51 Hình 27: Admin được phép xem tat cả các thông tin trên bản đồ .--- 52 Hinh 28: Danh sach nhain Vién 77. 52 Hình 29: Danh sách bệnh nhân.

SE 2E 2122222222123 EEEEEEesessxs 53 Hình 30: Bác sĩ truy xuất Private Note của một bác sĩ khác.------ 2 5-2555 53 Hình 31: Trường hợp chỉ sử dụng một cây phân cấp.----- - + 2+sc+ccxzxce 54 Hình 32: Có hỗ trợ suy luận và không hỗ trợ suy luận. --- - 55555 cc2£ec+ezs2 56 Hình 33: Thời gian đánh giá yêu câu truy Xuất.---- ¿2 5c Sz 2c E22 ren 57 Luận Văn Thạc Sĩ HV: VĂN ĐỨC SƠN HÀ - 11070447 viii GVHD: PGS. DANG TRAN KHANH Muc luc bang Bang 1: Các kiểu dữ liệu không gian trong GEOXACML .- 55-55 c+sccce 28 Bảng 2: Các ham không gian trong GeoXACML,. ----c S52 s+ssssssks 28 Bang 3: Dinh nghĩa các thuộc tính của rOÏ€.-- - - - c2 11192 11333 11111 re 38 Bang 4: Định nghĩa role băng 'WLL,.121 e6 39 Bảng 5: Dinh nghĩa các thuộc tính của tài nguyên .