机载安保配置自动生成技术研究_石小平.pdf
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1、2023.4电脑编程技巧与维护1概述对现有空、地一体的开放环境,在ARINC 821标准中定义了机载网络服务系统的具体功能及对信息安保的相关要求13。机载安全网关作为核心的信息安全边界保护部件,可以有效提高系统内部运行时对使用的关键数据完整性的防护能力45。安保策略是机载安全网关防护措施的具体实现6。在复杂的机载系统中,网络安保防护措施种类多、数量大。以往操作人员通过命令行或网络产品界面设计(WebUI)的方式进行安保策略配置,需要机械性地配置网络参数,这样不仅费时、费力、工作量大,而且容易出现参数配置错误的致命问题。如果配置出错,某项参数需要修改,不仅查找麻烦,还需要将整个配置流程重复,导致
2、配置效率低下,影响安保设备正常运行,给系统带来新的安全风险。为了解决上述问题,提出一种利用可维护配置表自动生成机载安保配置的方法,并设计实现了一款机载安保配置生成通用软件,用于安全网关的安保策略自动化生成。管理员只需维护参数表即可,而安保策略生成交由软件完成,从而实现了安保策略配置生成的便捷性、高效性。该方法依赖的配置表设计避免了人工过度干预策略的生成,可以使维护过程更加可靠。2软件总体设计安保策略配置生成软件的设计旨在解决已有机载安全网关在策略配置过程中存在的若干问题,因此安保策略配置生成软件应按照适用性、功能性、可维护性及稳定性的设计原则进行。机载安保配置生成软件功能结构如图1所示,分为人
3、机接口、业务层和数据层。人机接口提供清晰、简约的交互界面,包括层次化菜单、用户数据输入、文本显示框、事件处理及弹窗。层次化菜单和用户数据输入用于实现软件自动生成配置功能;文本显示框用于实时查看生成策略配置文本;事件处理用于监听事件;弹窗用于日志、使用手册及配置版本对比结果的完整显示。业务层由核心功能和辅助功能组成。在核心功能中,主机配置生成组件用于主机地址资源配置生成;访问控制配置生成组件生成的策略规则可以对报文实现过滤,当机载安全网关设备收到一个报文时,访问控制策略将对报文内容进行检测,按照一定顺序检测访问控制规则表中是否有匹配的规则;服务配置生成组件便于用户根据不同的服务定义访问控制规则配
4、置;全局配置生成组件可一次性生成安全网关设备的所有配置;路由配置生成组件对各路由协议设定不同的“度量值”,当选择下一跳路由时,由较高“度量值”的路由协议发现的路由成为当前路由;策略组配置生成组件可以对生成的访问控制规则进行分组管理,根据排列顺序来决定生成的访问控制规则的匹配顺序,在添加访问控制规则时,可以设置规则所属的组;IPSec-VPN配置生成组件用于提供安全稳定的虚拟专用网络(VPN)功能。在辅助功能中,配置版本对比根据用户输入的版本号与生成的配置进行对比;日志用于记录软件操作。基金项目:航空科学基金项目(2020Z069031001)。作者简介:石小平(1994),女,硕士,助理工程师
5、,研究方向为航电设备与系统。机载安保配置自动生成技术研究石小平,张双,高婉玲,王元勋(航空工业西安航空计算技术研究所,西安710068)摘要:机载安全网关作为核心的信息安全边界保护部件,可以有效提高对关键数据完整性的防护能力,而安保策略是机载安全网关设备防护功能的具体实现。针对由机载安保设备数量不确定引起的安保策略配置复杂的问题,提出了一种利用可维护配置表自动生成机载安保配置的方法,并设计研发了一款机载安保配置生成软件,通过该软件自动生成安保策略,从而实现安保策略生成的便捷性、高效性。关键词:机载系统;机载网络安全;安保配置;自动化图1机载安保配置生成软件功能结构用户数据输入人机接口层次化菜单
6、文本显示框事件处理弹窗核心功能辅助功能主机配置生成组件全局配置生成组件配置版本对比访问控制配置生成组件路由配置生成组件日志业务层服务配置生成组件策略组配置生成组件IPSec-VPN配置生成组件数据层Data FrameCFGTXTHTML25DOI:10.16184/prg.2023.04.0312023.4电脑编程技巧与维护数据层包含软件在运行过程中不同阶段、不同数据的持久化存储。其中,读取配置表的原始数据并以一个二维的数组结构存储,将生成的配置文件存储为CFG格式,将日志存储为TXT格式。为了使用户查看方便,配置版本对比结果和使用手册统一存储为超文本标记语言(HTML)网页格式。根据机载安
7、保配置生成软件设计目标,软件操作逻辑如下。(1)用户通过操作界面选择文件并进行文件合规性判定。配置策略生成通用软件一次支持一个模块的配置生成,若模块位置信息多于一个或者数据中有位置信息缺失情况,则用户会提示用户重新输入文件。(2)读取数据,进行数据结构化处理后将期限存入内存,并统计配置表数据量,将结果显示在窗口。根据用户操作,通过事件监听接口捕捉事件信息,后台调用相应模块进行数据读写、处理,将生成的安保策略通过用户界面显示出来,并在后台保存相应配置文件,同时操作被记入日志。3配置规则快速解析算法配置文件是由多个字段组成的Excel表,这种表格化存储数据的方式,使数据间的相互关系一目了然,数据增
8、、删、改过程变得简易、方便。配置文件数据量大且结构各异时,管理员在维护过程中难免引入脏数据。为确保生成安保配置策略的准确性,需要对配置表进行数据结构化处理去冗余化处理及数据扩充处理。在此使用Python对配置文件进行数据解析。配置文件解析流程如图2所示。解析算法时首先读取配置文件,调用Pandas库实例化配置表中所有工作表,生成ExcelFile对象。读取数据后进行数据结构化处理,将数据存储为一个二维的数组结构索引列,字段数据列,进行数据清洗,移除冗余字符。在制作配置表过程中,为了避免重复输入,管理员往往对变动的字段添加多个值以示多条数据。使用正则匹配算法筛选存有多条数据的字段,对数据进行扩充
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