Операционные системы. Управление ресурсами


Объектноориентированная модель доступа и механизмы защиты



10.2. Объектно-ориентированная модель доступа и механизмы защиты

В главе 7 мы рассмотрели модель управления доступом применительно к файловой системе. Управление доступом к файлам является частным случаем более общей модели управления доступом субъектов к объектам. Другой частный случай мы рассмотрели в главе 3 применительно к памяти. Модель рассматривает объекты - элементы системы, которым требуется защита, и субъекты - активные элементы, стремящиеся получить доступ к объектам. Типичный пример объекта - файл, типичный пример субъекта - процесс. Элемент, выступающий в одной ситуации, в роли субъекта, в другой ситуации может выступать в роли объекта. Так, например, необходимо обеспечивать защиту адресных пространств одних процессов (объектов) от других процессов (субъектов).

Механизмы защиты должны обеспечивать ограничение доступа субъектов к объектам: во-первых, доступ к объекту должен быть разрешен только для определенных субъектов, во-вторых, даже имеющему доступ субъекту должно быть разрешено выполнение только определенного набора операций.

Для обеспечения защиты могут применяться следующие механизмы:

  • кодирование объектов;
  • сокрытие местоположения объектов;
  • инкапсуляция объектов.

Кодирование предполагает шифрование информации, составляющей объект. Любой субъект может получить доступ к информации, но воспользоваться ею может лишь привилегированный субъект, знающий ключ к коду. Другой вариант защиты через кодирование предполагает, что расшифровка информации производится системными средствами, но только для привилегированных субъектов. Кодирование не защищает объект от порчи, поэтому оно может использоваться только для защиты узкого класса специфических объектов или в качестве дополнительного средства в сочетании с другими механизмами защиты. Рассмотрение способов кодирования не входит в задачи нашего пособия, оно должно происходить при изучении курса "Защита информации".

Сокрытие местоположения объекта предполагает, что адрес объекта в памяти системы известен только тем субъектам, которые имеют право доступа к объекту. Такие привилегированные субъекты могут выполнять любые операции над объектом. Непривилегированные субъекты могут запрашивать доступ к объекту и получать некий внутренний идентификатор объекта. Используя этот идентификатор, они могут выполнять над объектом ограниченный набор операций, но не непосредственно, а обращаясь к привилегированным субъектам. Примером такого механизма является сокрытие дескрипторов ресурсов. Местоположение (адрес в памяти) дескрипторов известно ОС, прикладные же процессы получают манипулятор ресурса, который, как правило, адресует дескриптор только косвенно (через таблицы). Если сокрытие является единственным механизмом защиты, то защиту нельзя назвать непроницаемой. Субъект может получить адрес объекта случайно или намеренно (получив доступ к внутренней документации).

Инкапсуляция предполагает полное закрытие для субъектов возможности оперирования с внутренним содержимым объектов. Субъект даже не должен знать структуры этого содержимого. Для каждого объекта, однако, определено множество допустимых операций над ним, которые реализуются монитором объекта. Объект, таким образом, предстает в виде "черного ящика" с четко специфицированными входами и выходами и с абсолютно непроницаемыми стенками. Механизм инкапсуляции может обеспечивать наиболее полную защиту, но его реализация требует решения двух важных вопросов: во-первых, как обеспечить "непрозрачность стенок", во-вторых, как принимать решения о предоставлении доступа или об отказе в нем.

Непроницаемость ящика обеспечивается чаще всего средствами защиты памяти. Область памяти, в которой расположен объект, делается недоступной для любых субъектов, кроме монитора, реализующего операции над объектом. Как мы знаем (см. главу 3), защита памяти поддерживается аппаратными средствами вычислительных систем, и защита объектов, таким образом, представляется реализованной на аппаратном уровне. Надежность такой защиты, однако, в значительной степени иллюзорна. Во-первых, память также представляет собой объект, нуждающийся в защите. От того, насколько сама защита памяти защищена от перепрограммирования ее произвольным субъектом, зависит эффективность всей системы защиты в целом. Во-вторых, аппаратно поддерживается только конечное число уровней защиты памяти, на практике же используются только два уровня: доступ к ограниченному подмножеству адресов и полный доступ. Если в системе имеется большое количество объектов разного типа, то каждый тип обеспечивается своим монитором. Если все мониторы работают с полным доступом, то нет гарантии в том, что монитор в результате, например, ошибки в нем не воздействует на объект, не предусмотренный в данной операции.

Наиболее надежным образом защита памяти достигается при помощи изоляции адресных пространств процессов и мониторов. Если таблицы дескрипторов ресурсов и сами ресурсы располагаются в отдельных адресных пространствах, то процесс просто не может получить к ним доступа, а может воздействовать на них только косвенно, передавая в системном вызове индекс элемента в недоступной для него таблице. Адресные пространства различных мониторов тоже могут быть изолированы друг от друга, что (при надежной изоляции) исключит воздействие ошибки в мониторе на другие ресурсы.

Для каждого объекта определено множество допустимых для него операций. Применительно к файлам, например, возможны в общем случае следующие операции:

  • Read - получение информации из объекта;
  • Write - обновление информации в объекте;
  • Append - добавление в объект новой информации (не изменяя старой);
  • Execute - интерпретация объекта как исполняемого кода;
  • Delete - уничтожение объекта;
  • Getinfo - получение информации об объекте;
  • Setinfo - установка информации об объекте;
  • Privilege - установка прав доступа к объекту (частный случай Setinfo, по понятным причинам выделенный в отдельную операцию).

Неизбыточный набор операций повышает надежность объекта, лишая потенциального "взломщика" возможностей воздействовать на объект. Так, например, для объекта "программа" могут отсутствовать операции Read и Write. Действие всех компьютерных вирусов заключаются в том, что они читают программный файл, как файл данных, и дописывают в него (как в файл данных) коды, выполняющие несанкционированные действия. Если программу невозможно читать и писать, то у вируса просто нет возможности "заразить" ее своим кодом.

Перечень всех операций, допустимых для данной пары субъект-объект, составляет привилегию доступа (access privilege) или право доступа (access right) данного субъекта к данному объекту.

Каждая пара субъект-объект при каждом акте доступа взаимодействует в определенном режиме доступа (access mode). Условием разрешения доступа является совпадение запрошенного субъектом режима доступа с его привилегиями по отношению к запрошенному объекту.

Проведение политики контроля доступа включает в себя процедуры аутентификации и авторизации, показанные на Рисунок 10.1.









Начало  Назад  Вперед