利用python实现BIBA模型

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基于python语言的BIBA模型图形界面实现

一、实验目的：

  1. 查阅资料，了解biba安全模型的相关知识
  2. 通过编程实现基于biba模型的完整性访问控制，进一步掌握biba模型的规则
  3. 使用python语言实现，熟练pyqt的图形界面设计方法

二、实验环境：

  • 操作系统：Windows10
  • 工具版本：python3.7，pyqt5

三、实验原理：

1. 什么是安全模型

  • 系统的元素

    具有行为能力的主体
    不具有行为能力的客体

  • 系统的操作行为

    可以执行的命令：读、写、执行

  • 对系统行为的约束方式

    对行为的控制策略

  • 模型从抽象层次规定了系统行为和约束行为的方式
  • 模型往往用状态来表示

    系统行为所依赖的环境
    行为对系统产生的效果

    2. biba完整性模型：

    • 完整性威胁问题

      完整性的威胁就是一个子系统在初始时刻认为不正常的修改行为；
      来源：内部&外部；
      类型：直接&间接

外部的直接 外部的间接 内部的直接 内部的间接
外部系统恶意地篡改另一个系统的数据或程序 一个外部系统插入恶意的子程序 修改自己的代码 修改自己的指针
  • biba模型的完整性定义

    完整性级别高的实体对完整性低的实体具有完全的支配性，反之如果一个实体对另一个实体具有完全的控制权，说明前者完整性级别更高，这里的实体既可以是主体也可以是客体。
    完整性级别和可信度有密切的关系，完整级别越高，意味着可信度越高。

  • biba模型的规则
  • 对于写和执行操作，有如下规则：

    写规则控制
    当且仅当主体S的完整性级别大于或等于客体O的完整性级别时，主体S可以写客体O,一般称之为上写。
    执行操作控制
    当且仅当主体S2的完整性级别高于或等于S1,主体S1可以执行主体S2。

  • 关于读操作，有不同的控制策略：

    低水标模型
    任意主体可以读任意完整性级别的客体，但是如果主体读完整性级别比自己低的客体时，主体的完整性级别将为客体完整性级别，否则，主体的完整性级别保持不变。
    环模型
    不管完整性级别如何，任何主体都可以读任何客体
    严格完整性模型
    这个模型对读操作是根据主客体的完整性级别严格控制的，即只有完整性级别低或相等的主体才可以读完整性级别高的客体，称为下读

一般都是指毕巴严格完整性模型，总结来说是上写、下读

四、实验内容：

1. 用户登录实现

核对用户输入的账户密码与存储的是否匹配

login

  • 从用户输入框获取账户和密码
  • 检查输入信息是否合法（为空）
  • 从password.txt中获取，并保存在列表listFromLine中
  • 检查输入的账户是否存在
  • 若存在，检查对应的密码是否正确

  • 若正确，判断是管理员还是普通用户，并跳转相应的界面

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    def checkPass(self):
        nameIn = self.lineEdit.text()
        passwdIn = self.lineEdit_2.text()
        md5 = hashlib.md5()
        md5.update(passwdIn.encode("utf-8"))
        passwdIn = md5.hexdigest()
        if (nameIn == '') or (passwdIn == ''):
            QMessageBox.warning(self,
                                "警告",
                                "账号和密码不能为空",
                                QMessageBox.Yes)
            self.lineEdit.setFocus()
        print(nameIn, passwdIn)
        fr = open('./etc/passwd.txt')
        arrayofLines = fr.readlines()
        numberofLines = len(arrayofLines)
        for line in arrayofLines:
            line = line.strip()
            listFromLine = line.split(':')
            name = listFromLine[0]
            if name == nameIn:
                numberofLines = -1
                passwd = listFromLine[1]
                if passwd == passwdIn:
                    group = listFromLine[2]
                    print("\n登录成功!\n")
                    if name == 'root':
                        print('root登录')
                        rootUI.show()
                        MainWindow.close()
                    else:
                        urName = nameIn
                        mainUI.lineEdit.setText(urName)
                        mainUI.lineEdit_2.setText(group)
                        mainUI.show()
                        MainWindow.close()
                else:
                    QMessageBox.warning(self,
                                        "警告",
                                        "密码错误！",
                                        QMessageBox.Yes)
                    self.lineEdit.setFocus()
        fr.close()
        return 0

2. 管理员功能实现

管理员可以对用户进行增、删、查的操作

login

增加用户的实现

  • 获取管理员输入的用户名、密码和用户等级
  • 将明文密码转换为md5值
  • 判断输入的账户是否已经存在以及是否为空
  • 如果没有问题，将其存入passwd.txt的末尾
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def adduser(self):
      print('开始添加')
      name = self.lineEdit_4.text()
      passwd = self.lineEdit_6.text()
      md5 = hashlib.md5()
      md5.update(passwd.encode("utf-8"))
      passwd = md5.hexdigest()
      group = self.comboBox.currentText()
      self.name = name
      if self.euxit():
          if name == '' or passwd == '':
              QMessageBox.warning(self,
                                  "警告",
                                  "账号和密码不能为空",
                                  QMessageBox.Yes)
              self.lineEdit.setFocus()
          else:
              cur_path = os.getcwd()
              filename = cur_path + '/etc/passwd.txt'
              fi = open(filename, 'r+')
              str = name + ':' + passwd + ':' + group + '\n'
              print('成功增加用户' + str + '\n')
              fi.seek(0, 2)
              fi.write(str)
              fi.close()
      else:
          QMessageBox.warning(self,
                              "警告",
                              "用户已存在",
                              QMessageBox.Yes)
          self.lineEdit.setFocus()

查询已有用户的实现

从passwd.txt中逐行读出

login

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def readuser(self):
      print('readuser')
      cur_path = os.getcwd()
      filename = cur_path + '/etc/passwd.txt'
      fo = open(filename)
      arrayofLines = fo.readlines()
      names = ''
      for line in arrayofLines:
          line = line.strip()
          listFromLine = line.split(':')
          names = names + listFromLine[0] + '\n'
      self.textEdit.setPlaceholderText(names)

删除用户的实现

从passwd.txt中逐行读出用户名，并与待删除用户比较，如果相同，则删除该行

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def rmuser(self):
      print(1)
      cur_path = os.getcwd()
      filename = cur_path + '/etc/passwd.txt'
      rmName = self.lineEdit.text()
      with open(filename, 'r',encoding="utf-8") as r:
          lines = r.readlines()
          lenl = len(lines)
      with open(filename, 'w',encoding="utf-8") as w:
          for line in lines:
              l = line.strip()
              listFromLine = l.split(':')
              if rmName == listFromLine[0]:
                  print('删除用户' + rmName)
                  continue
              if line == '\n':
                  print('find换行')
                  line = ''
              w.write(line)

3. 普通用户功能实现

普通用户可以完成对合法权限文件的读取、增加内容（上写下读）以及创建文件的操作

login

读取文件内容

双击文件名
获取选中文件和当前用户的完整性级别
如果用户的级别低于文件，则读取文件内容

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def readfile(self):
    dict = self.getGrade()
    fgrade = str(dict[self.file_path])
    ugrade = self.lineEdit_2.text()
    if ugrade >=  fgrade:
        print(ugrade+ ' 正在读取  '+fgrade)
        filename = self.file_path
        print(filename)
        fr = open(filename)
        lines = ''
        arrayofLines = fr.readlines()
        for line in arrayofLines:
            lines += line
        self.textEdit.setText(lines)
        print('读取成功\n')
    else:
        QMessageBox.warning(self,
                            "警告",
                            "您的用户等级太高",
                            QMessageBox.Yes)
        self.lineEdit.setFocus()

增加文件内容

双击文件名
获取选中文件和当前用户的完整性级别
如果用户的级别高于文件，则写入文件内容

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def writefile(self):
    dict = self.getGrade()
    fgrade = dict[self.file_path]
    ugrade = self.lineEdit_2.text()
    print(ugrade + ' 正在写入  ' + fgrade)
    if ugrade <= fgrade:
        filename = self.file_path
        str = self.textEdit.toPlainText()
        print(str)
        fo = open(filename, 'r+')
        fo.seek(0, 2)
        fo.write(str)
    else:
        QMessageBox.warning(self,
                            "警告",
                            "您的用户等级太低",
                            QMessageBox.Yes)
        self.lineEdit.setFocus()

创建文件

获取当前用户名和输入的文件名
在当前路径下创建名为用户名的文件
并对新创建的文件与用户等级建立字典，新文件路径为key，用户等级为value
这个字典方便读写时判断等级高低

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def touchfile(self):
    urName = self.lineEdit.text()
    filename = self.lineEdit_4.text()
    cur_path = os.getcwd()
    new_path = os.path.join(cur_path + '/file', urName)
    print(urName)
    if os.path.exists(new_path) == False:
        os.mkdir(new_path)
    os.chdir(new_path)
    fr = open(filename, 'w')
    key = (new_path + '/' + filename).replace('\\', '/')
    fr.close()
    os.chdir(cur_path)
    fa = open('./etc/ac.txt', 'r')
    a = fa.read()
    if a == '':
        dict = {}
    else:
        dict = eval(a)
    dict[key] = self.lineEdit_2.text()
    fr = open('./etc/ac.txt', 'w')
    fr.write(str(dict))
    fr.close()
    fa.close()

五、心得体会：

六、改进部分：

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