Dynamic and secure remote database access with soft access policies integration

Abstract

The amount of data being created and shared has grown greatly in recent years, thanks in part to social media and the growth of smart devices. Managing the storage and processing of this data can give a competitive edge when used to create new services, to enhance targeted advertising, etc. To achieve this, the data must be accessed and processed. When applications that access this data are developed, tools such as Java Database Connectivity, ADO.NET and Hibernate are typically used. However, while these tools aim to bridge the gap between databases and the object-oriented programming paradigm, they focus only on the connectivity issue. This leads to increased development time as developers need to master the access policies to write correct queries. Moreover, when used in database applications within noncontrolled environments, other issues emerge such as database credentials theft; application authentication; authorization and auditing of large groups of new users seeking access to data, potentially with vague requirements; network eavesdropping for data and credential disclosure; impersonating database servers for data modification; application tampering for unrestricted database access and data disclosure; etc. Therefore, an architecture capable of addressing these issues is necessary to build a reliable set of access control solutions to expand and simplify the application scenarios of access control systems. The objective, then, is to secure the remote access to databases, since database applications may be used in hard-to-control environments and physical access to the host machines/network may not be always protected. Furthermore, the authorization process should dynamically grant the appropriate permissions to users that have not been explicitly authorized to handle large groups seeking access to data. This includes scenarios where the definition of the access requirements is difficult due to their vagueness, usually requiring a security expert to authorize each user individually. This is achieved by integrating and auditing soft access policies based on fuzzy set theory in the access control decision-making process. A proof-of-concept of this architecture is provided alongside a functional and performance assessment.

A quantidade de dados criados e partilhados tem crescido nos últimos anos, em parte graças às redes sociais e à proliferação dos dispositivos inteligentes. A gestão do armazenamento e processamento destes dados pode fornecer uma vantagem competitiva quando usados para criar novos serviços, para melhorar a publicidade direcionada, etc. Para atingir este objetivo, os dados devem ser acedidos e processados. Quando as aplicações que acedem a estes dados são desenvolvidos, ferramentas como Java Database Connectivity, ADO.NET e Hibernate são normalmente utilizados. No entanto, embora estas ferramentas tenham como objetivo preencher a lacuna entre as bases de dados e o paradigma da programação orientada por objetos, elas concentram-se apenas na questão da conectividade. Isto aumenta o tempo de desenvolvimento, pois os programadores precisam dominar as políticas de acesso para escrever consultas corretas. Além disso, quando usado em aplicações de bases de dados em ambientes não controlados, surgem outros problemas, como roubo de credenciais da base de dados; autenticação de aplicações; autorização e auditoria de grandes grupos de novos utilizadores que procuram acesso aos dados, potencialmente com requisitos vagos; escuta da rede para obtenção de dados e credenciais; personificação de servidores de bases de dados para modificação de dados; manipulação de aplicações para acesso ilimitado à base de dados e divulgação de dados; etc. Uma arquitetura capaz de resolver esses problemas é necessária para construir um conjunto confiável de soluções de controlo de acesso, para expandir e simplificar os cenários de aplicação destes sistemas. O objetivo, então, é proteger o acesso remoto a bases de dados, uma vez que as aplicações de bases de dados podem ser usados em ambientes de difícil controlo e o acesso físico às máquinas/rede nem sempre está protegido. Adicionalmente, o processo de autorização deve conceder dinamicamente as permissões adequadas aos utilizadores que não foram explicitamente autorizados para suportar grupos grandes de utilizadores que procuram aceder aos dados. Isto inclui cenários em que a definição dos requisitos de acesso é difícil devido à sua imprecisão, geralmente exigindo um especialista em segurança para autorizar cada utilizador individualmente. Este objetivo é atingido no processo de decisão de controlo de acesso com a integração e auditaria das políticas de acesso suaves baseadas na teoria de conjuntos difusos. Uma prova de conceito desta arquitetura é fornecida em conjunto com uma avaliação funcional e de desempenho.