Проблемы обеспечения безопасности ОС

Большинство программных средств защиты информации являются прикладными программами. Для их выполнения требуется поддержка ОС. Окружение, в котором функционирует ОС, называется доверенной вычислительной базой (ДВБ). ДВБ включает в себя полный набор элементов, обеспечивающих информационную безопасность: ОС, программы, сетевое оборудование, средства физической защиты и даже организационные процедуры. Краеугольным камнем этой пирамиды является защищенная ОС.

Угрозы безопасности ОС

Организация эффективной и надежной защиты ОС невозможна без предварительного анализа возможных угроз ее безопасности. Угрозы безопасности ОС существенно зависят от условий эксплуатации системы, от того, какая информация хранится и обрабатывается в системе, и т. д. Например, если ОС используется для организации электронного документооборота, наиболее опасны угрозы, связанные с несанкционированным доступом (НСД) к файлам. Если же ОС используется как платформа провайдера Internet-услуг, очень опасны атаки на сетевое программное обеспечение ОС.

Угрозы безопасности ОС можно классифицировать по различным аспектам их реализации.

1. По цели атаки:
• несанкционированное чтение информации;
• несанкционированное изменение информации;
• несанкционированное уничтожение информации;
• полное или частичное разрушение ОС.

2. По принципу воздействия на операционную систему.
• использование известных (легальных) каналов получения информации; например угроза несанкционированного чтения файла, доступ пользователей к которому определен некорректно, т. е. разрешен доступ пользователю, которому согласно политике безопасности доступ должен быть запрещен;
• использование скрытых каналов получения информации; например угроза использования злоумышленником недокументированных возможностей ОС;
• создание новых каналов получения информации с помощью программных закладок.

3. По типу используемой злоумышленником уязвимости защиты:
• неадекватная политика безопасности, в том числе и ошибки администратора системы;
• ошибки и недокументированные возможности программного обеспечения ОС, в том числе и так называемые люки — случайно или преднамеренно встроенные в систему «служебные входы», позволяющие обходить систему защиты;
• ранее внедренная программная закладка.

4. По характеру воздействия на операционную систему:
• активное воздействие — несанкционированные действия злоумышленника в системе;
• пассивное воздействие — несанкционированное наблюдение злоумышленника за процессами, происходящими в системе.

Угрозы безопасности ОС можно также классифицировать по таким признакам, как: способ действий злоумышленника, используемые средства атаки, объект атаки, способ воздействия на объект атаки, состояние атакуемого объекта ОС на момент атаки. ОС может подвергнуться следующим типичным атакам:
сканированию файловой системы. Злоумышленник просматривает файловую систему компьютера и пытается прочесть (или скопировать) все файлы подряд. Рано или поздно обнаруживается хотя бы одна ошибка администратора. В результате злоумышленник получает доступ к информации, который должен быть ему запрещен;
подбору пароля. Существуют несколько методов подбора паролей пользователей:
— тотальный перебор;
— тотальный перебор, оптимизированный по статистике встречаемости символов или с помощью словарей;
— подбор пароля с использованием знаний о пользователе (его имени, фамилии, даты рождения, номера телефона и т. д.);
краже ключевой информации. Злоумышленник может подсмотреть пароль, набираемый пользователем, или восстановить набираемый пользователем пароль по движениям его рук на клавиатуре. Носитель с ключевой информацией (смарт-карта, Touch Memory и т. д.) может быть просто украден;
сборке мусора. Во многих ОС информация, уничтоженная пользователем, не уничтожается физически, а помечается как уничтоженная (так называемый мусор). Злоумышленник восстанавливает эту информацию, просматривает ее и копирует интересующие его фрагменты;
превышению полномочий. Злоумышленник, используя ошибки в программном обеспечении ОС или политике безопасности, получает полномочия, превышающие те, которые ему предоставлены в соответствии с политикой безопасности. Обычно это достигается путем запуска программы от имени другого пользователя;
программным закладкам. Программные закладки, внедряемые в ОС, не имеют существенных отличий от других классов программных закладок;
жадным программам — это программы, преднамеренно захватывающие значительную часть ресурсов компьютера, в результате чего другие программы не могут выполняться или выполняются крайне медленно. Запуск жадной программы может привести к краху ОС.

Понятие защищенной ОС

Операционную систему называют защищенной, если она предусматривает средства защиты от основных классов угроз. Защищенная ОС обязательно должна содержать средства разграничения доступа пользователей к своим ресурсам, а также средства проверки подлинности пользователя, начинающего работу с ОС. Кроме того, защищенная ОС должна содержать средства противодействия случайному или преднамеренному выводу ОС из строя.

Если ОС предусматривает защиту не от всех основных классов угроз, а только от некоторых, такую ОС называют частично защищенной.

Подходы к построению защищенных ОС

Существуют два основных подхода к созданию защищенных ОС — фрагментарный и комплексный. При фрагментарном подходе вначале организуется защита от одной угрозы, затем от другой и т. д. Примером фрагментарного подхода может служить ситуация, когда за основу берется незащищенная ОС (например, Windows 98), на нее устанавливаются антивирусный пакет, система шифрования, система регистрации действий пользователей и т. д.

При применении фрагментарного подхода подсистема защиты ОС представляет собой набор разрозненных программных продуктов, как правило, от разных производителей. Эти программные средства работают независимо друг от друга, при этом практически невозможно организовать их тесное взаимодействие. Кроме того, отдельные элементы такой подсистемы защиты могут некорректно работать в присутствии друг друга, что приводит к резкому снижению надежности системы.

При комплексном подходе защитные функции вносятся в ОС на этапе проектирования архитектуры ОС и являются ее неотъемлемой частью. Отдельные элементы подсистемы защиты, созданной на основе комплексного подхода, тесно взаимодействуют друг с другом при решении различных задач, связанных с организацией защиты информации, поэтому конфликты между ее отдельными компонентами практически невозможны. Подсистема защиты, созданная на основе комплексного подхода, может быть устроена так, что при фатальных сбоях в функционировании ее ключевых элементов она вызывает крах ОС, что не позволяет злоумышленнику отключать защитные функции системы. При фрагментарном подходе такая организация подсистемы защиты невозможна.

Как правило, подсистему защиты ОС, созданную на основе комплексного подхода, проектируют так, чтобы отдельные ее элементы были заменяемы. Соответствующие программные модули могут быть заменены другими модулями.

Административные меры защиты

Программно-аппаратные средства защиты ОС обязательно должны дополняться административными мерами защиты. Без постоянной квалифицированной поддержки со стороны администратора даже надежная программно-аппаратная защита может давать сбои. Перечислим основные административные меры защиты.
1. Постоянный контроль корректности функционирования ОС, особенно ее подсистемы защиты. Такой контроль удобно организовать, если ОС поддерживает автоматическую регистрацию наиболее важных событий (event logging) в специальном журнале.
2. Организация и поддержание адекватной политики безопасности. Политики безопасности ОС должна постоянно корректироваться, оперативно реагируя на попытки злоумышленников преодолеть защиту ОС, а также на изменения в конфигурации ОС, установку и удаление прикладных программ.
3. Инструктирование пользователей операционной системы о необходимости соблюдения мер безопасности при работе с ОС и контроль за соблюдением этих мер.
4. Регулярное создание и обновление резервных копий программ и данных ОС.
5. Постоянный контроль изменений в конфигурационных данных и политике безопасности ОС. Информацию об этих изменениях целесообразно хранить на неэлектронных носителях информации, для того чтобы злоумышленнику, преодолевшему защиту ОС, было труднее замаскировать свои несанкционированные действия.

В конкретных ОС могут потребоваться и другие административные меры защиты информации.

Адекватная политика безопасности

Выбор и поддержание адекватной политики безопасности являются одной из наиболее важных задач администратора ОС. Если принятая в ОС политика безопасности неадекватна, то это может привести к НСД злоумышленника к ресурсам системы и к снижению надежности функционирования ОС.

Известно утверждение: чем лучше защищена ОС, тем труднее с ней работать пользователям и администраторам. Это обусловлено следующими факторами:
• система защиты не всегда способна определить, является ли некоторое действие пользователя злонамеренным. Поэтому система защиты либо не пресекает некоторые виды НСД, либо запрещает некоторые вполне легальные действия пользователей. Чем выше защищенность системы, тем шире класс тех легальных действий пользователей, которые рассматриваются подсистемой защиты как несанкционированные;
• любая система, в которой предусмотрены функции защиты информации, требует от администраторов определенных усилий, направленных на поддержание адекватной политики безопасности. Чем больше в ОС защитных функций, тем больше времени и средств нужно тратить на поддержание защиты;
• подсистема защиты ОС, как и любой другой программный пакет, потребляет аппаратные ресурсы компьютера. Чем сложнее устроены защитные функции ОС, тем больше ресурсов компьютера (процессорного времени, оперативной памяти и др.) затрачивается на поддержание функционирования подсистемы защиты и тем меньше ресурсов остается на долю прикладных программ;
• поддержание слишком жесткой политики безопасности может негативно сказаться на надежности функционирования ОС. Чрезмерно жесткая политика безопасности может привести к трудно выявляемым ошибкам и сбоям в процессе функционирования ОС и даже к ее краху.

Оптимальная адекватная политика безопасности — это такая политика безопасности, которая не только не позволяет злоумышленникам выполнять несанкционированные действия, но и не приводит к описанным выше негативным эффектам.

Адекватная политика безопасности определяется не только архитектурой ОС, но и ее конфигурацией, установленными прикладными программами и т. д. Формирование и поддержание адекватной политики безопасности ОС можно разделить на ряд этапов.
1. Анализ угроз. Администратор ОС рассматривает возможные угрозы безопасности данного экземпляра ОС. Среди возможных угроз выделяются наиболее опасные, защите от которых нужно уделять максимум средств.
2. Формирование требований к политике безопасности. Администратор определяет, какие средства и методы будут применяться для защиты от тех или иных угроз. Например, защиту от НСД к некоторому объекту ОС можно решать либо средствами разграничения доступа, либо криптографическими средствами, либо используя некоторую комбинацию этих средств.
3. Формальное определение политики безопасности. Администратор определяет, как конкретно должны выполняться требования, сформулированные на предыдущем этапе. Формулируются необходимые требования к конфигурации ОС, а также требования к конфигурации дополнительных пакетов защиты, если установка таких пакетов необходима. Результатом данного этапа является развернутый перечень настроек конфигурации ОС и дополнительных пакетов защиты с указанием того, в каких ситуациях, какие настройки должны быть установлены.
4. Претворение в жизнь политики безопасности. Задачей данного этапа является приведение конфигурации ОС и дополнительных пакетов защиты в соответствие с политикой безопасности, формально определенной на предыдущем этапе.
5. Поддержание и коррекция политики безопасности. В задачу администратора на данном этапе входит контроль соблюдения политики безопасности и внесение в нее необходимых изменений по мере появления изменений в функционировании ОС.

Специальных стандартов защищенности ОС не существует. Для оценки защищенности ОС используются стандарты, разработанные для компьютерных систем вообще. Как правило, сертификация ОС по некоторому классу защиты сопровождается составлением требований к адекватной политике безопасности, при безусловном выполнении которой защищенность конкретного экземпляра ОС будет соответствовать требованиям соответствующего класса защиты.

Определяя адекватную политику безопасности, администратор ОС должен в первую очередь ориентироваться на защиту ОС от конкретных угроз ее безопасности.


Эта статья была опубликована Пятница, Сентябрь 11th, 2009 at 13:25 в рубрике Обеспечение безопасности операционных систем. Вы можете следить за ответами через RSS 2.0 feed.

Один ответ to “Проблемы обеспечения безопасности ОС”

  1. Trentone

    Хорошая статья.

    #9824

Написать ответ