МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_______________________________________________________________________________________

Безопасность операционных систем.

Конспект лекций по курсу Безопасность операционных систем.

(специальность 090105.65 Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем)

Автор: Котов Ю.А.

Составил: Магданов Д.В. АБ-020

Новосибирск

2012

Оглавление:

1. Понятие об архитектуре аппаратных средств и её взаимосвязи с программным обеспечением.

2. Основные классы задач операционной системы.

3. Концептуальные основы операционных систем.

4. Средства и алгоритмы управления задачами ОС.

5. Задачи управления ресурсами.

6. Управление памятью в операционных системах.

7. Система ввода – вывода.

8. Защита информации и безопасность в ОС.

9. Криптография, шифры, перестановки.

10. Шифр гаммирования.

11. Стандартные шифры DES(Data encryption standart) и ГОСТ.

12. Шифры с открытым ключом.

13. Методы идентификации и аутентификации.

14. Специальные методы аутентификации и идентификации и управление доступом. Методы отражения атак.

1.Понятие об архитектуре аппаратных средств и её взаимосвязи с программным обеспечением.

Для того чтобы понять в чем заключается безопасность информационных систем и то, что с ней пишут, говорят и думают, и то, чем это безопасность является на самом деле, необходимо всесторонне рассмотреть главный объект – саму Операционную систему (ОС).

Принципы построение ЭВМ заключаются в следующем:

1. Принцип – цифровое представление данных (числа, символы, программы и все другие объекты). Двоичное представление данных.

2. Принцип адресуемости (адресности) памяти. К каждой ячейку памяти можно обратиться по адресу.

3. Принцип программного управления, когда управление самой ЭВМ осуществляется с помощью самих программ, находящихся в её памяти.

Все эти три принципа образуют первый важнейший постулат: Программы и данные неразличимы – это значит, что исполняемая программа может сформировать следующую исполняемую программу.

Машины, обладающие такой структурой – это Фон Неймановские машины. В настоящее время машин с такой структурой подавляющее большинство.

Структура Фон Неймана.

ВЗУ

УУ

АЛУ

ОЗУ

АЛУ – Арифметико-логическое устройство

УУ – Устройство управления

ВЗУ – Внешнее запоминающее устройство

ОЗУ – Оперативное запоминающее устройство

Принцип логического построение вычислительной системы (ВС).

Архитектура ВС – это общая логическая организация, определяющая процесс обработки данных, включая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения (ПО).

Виды обеспечения ВС:

1. Программное обеспечение (Software). Программа рассматривается как данные.

2. Аппаратное обеспечение (Hardware).

Любая вычислительная машина – это программно-аппаратный алгоритмический комплекс. И черта, на которую разделяются аппаратное обеспечение и программное обеспечение зависит от прикладного назначения нашей вычислительной машины.

Классификация ПО:

1. Системное ПО.

2. Прикладное ПО.

В состав системного ПО, как правило, включают:

1. Программные средства управление обработкой данных, в том числе операционные системы (ОС).

2. Обслуживающие и сервисные программы-утилиты.

3. Различные инструментальные программные средства.

Прикладное ПО представляет собой:

1. Прикладные программы общего назначения.

2. Прикладные программы пользователей.

Функционирование Прикладного ПО происходит под управлением Системного ПО, при этом, системные программы выполняют роль прослойки между железом и программами пользователя. Основной из них является ОС.

ОС – это система программ, предназначенная для обеспечения заданного уровня эффективности вычислительной системы за счет автоматизированного управления её работой и предоставляемых пользователю услуг.

К её основным функциям можно отнести:

1. Автоматическое выполнение действий по запуску задач в работу и их завершение.

2. Диспетчеризация или планирование обработки задач.

3. Распределение памяти между задачами.

4. Управление ходом выполнения задач.

5. Распределение задачам ресурсом вычислительной системы.

6. Синхронизация выполнения задач.

7. Поддержка выполнений операций ввода-вывода.

8. Ведение учета работы системы.

Реализация этих функций осуществляется с помощью специальных, супервизорных программ (мониторы, менеджеры).

Супервизорные программы являются частью ОС. Они управляют выполнением других машинных программ и потоком работ в системе управления данных.

Супервизор – это часть управляемой программы, координирующей распределение ресурсов.

ОС – первая программа, которая устанавливается на аппаратное обеспечение. Важнейший принцип загрузки, который является стандартным – для первоначальной загрузки “вшита” железная программа BIOS. Она загружает с установленного места внешнего запоминающего устройства определенное количество данных и помещает содержимое в фиксированные ячейки оперативной памяти, а потом передает на первую из них управление.

На этом этапе первоначальной загрузки можно весьма эффективно вмещаться в вычислительную систему. Но этот процесс:

1. Краткосрочен.

2. Фиксирован, значит, хорошо наблюдаем.

3. Программирование в машинных кодах трудоёмко.

Второй этап загрузки ОС связан с настройкой её логической структуры:

1. Первоначальные настройки.

2. Настройка пользовательской структуры.

Принципы работы вычислительных систем.

ОС зависит от прикладного назначения вычислительных систем. Существует три вида систем обработки данных, отличающихся друг от друга требованиями к скорости получения результатов решения задач:

1. Системы реального времени. В этих системах высокие требования к скоростям решения задач, функционированию, которые необходимо решать в темпе реального времени в реальных механических процессах и устройствах.

2. Системы оперативной обработки. В таких системах планирование заданий на обработку данных осуществляется исходя из требований минимального времени выполнения каждого полученного задания.

3. Системы пакетной обработки, в которых основным требованием является минимизация – простое оборудование при решении задач.

По типу локализации вычислительные системы делятся на:

1. Автономные.

2. Сетевые.

ОС сетевых систем должны иметь в своем составе средства передачи сообщений по каналам передачи данных, которые совершенно не нужны в автономных системах. На основе этих средств, сетевые ОС поддерживают распределение ресурсов между удаленными пользователями, подключенными к сети.

Как правило, эти функции реализуются с помощью алгоритмов, поддерживающих так называемые сетевые, коммуникационные протоколы.

Отметим болевые точки:

1. Появление в составе вычислительной системы канала передачи данных (аппаратура, линии связи).

2. Сетевые ОС – это многопользовательские ОС. Следовательно возникает задача защиты данных разных пользователей друг от друга.