1.2. Понятие защищенной операционной системы

Основные определения

Мы будем называть операционную систему защищенной, если она предусматривает средства защиты от основных классов угроз, описанных в § 1.1. Защищенная операционная система обязательно должна содержать средства разграничения доступа пользователей к своим ресурсам, а также средства проверки подлинности пользователя, начинающего работу с операционной системой. Кроме того, защищенная операционная система должна содержать средства противодействия случайному или преднамеренному выводу операционной системы из строя.

Если операционная система предусматривает защиту не от всех основных классов угроз, а только от некоторых, такую операционную систему будем называть частично защищенной. Например, операционная система MS-DOS с установленным антивирусным пакетом является частично защищенной системой - она защищена от компьютерных вирусов.

Мы будем называть политикой безопасности набор норм, правил и практических приемов, регулирующих порядок хранения и обработки ценной информации. В применении к операционной системе политика безопасности определяет то, какие пользователи могут работать с операционной системой, какие пользователи имеют доступ к каким объектам операционной системы, какие события должны регистрироваться в системных журналах и т.д.

Адекватной политикой безопасности будем называть такую политику безопасности, которая обеспечивает достаточный уровень защищенности операционной системы. Следует особо отметить, что адекватная политика безопасности - это не обязательно та политика безопасности, при которой достигается максимально возможная защищенность системы.

Подходы к построению защищенных операционных систем

Существуют два основных подхода к созданию защищенных операционных систем - фрагментарный и комплексный.

При фрагментарном подходе вначале организуется защита от одной угрозы, затем от другой т.д. Примером фрагментарного подхода может служить ситуация, когда за основу берется незащищенная операционная система (например. Windows-95), на нее устанавливаются антивирусный пакет, система шифрования, система регистрации действий пользователей и т.д.

Основной недостаток фрагментарного подхода очевиден - при применении этого подхода подсистема защиты операционной системы представляет собой набор разрозненных программных продуктов, как правило, произведенных разными производителями. Эти программные средств работают независимо друг от друга, организовать их тесное взаимодействие практически невозможно. Кроме того, отдельные элементы такой подсистемы защиты могут некорректно работать в присутствии друг друга, что приводит к резкому снижению надежности системы. Поскольку подсистема защиты, созданная на основе фрагментарного подхода, не является неотъемлемым компонентом операционной системы, при отключении отдельных защитных функций в результате несанкционированных действий пользователя-нарушителя остальные элементы операционной систем продолжают нормально работать, что еще более снижает надежность защиты.

При комплексном подходе к организации защиты системы защитные функции вносятся в операционную систему на этапе проектирования архитектуры операционной системы 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. Поскольку подсистема защиты разрабатывается и тестируется в совокупности, конфликт 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 операционной системы, что не позволяет злоумышленнику отключать защитные функции системы. При использовании фрагментарного подхода такая организация подсистемы защиты невозможна.

Как правило, подсистему защиты операционной системы, созданную на основе комплексного подхода, проектируют так, что отдельные ее элементы заменяемы и соответствующие программные модули могут быть заменены другими модулями, реализующими предусмотренный интерфейс взаимодействия соответствующего программного модуля с другими элементами подсистемы защиты.

Административные меры защиты

Организация эффективной и надежной защиты операционной системы невозможна с помощью одних только программно-аппаратных средств. Эти средства обязательно должны дополняться административными мерами защиты. Без постоянной квалифицированной поддержки со стороны администратора даже самая надежная программно-аппаратная защита оборачивается фикцией.

Основные административные меры защиты.

1. Постоянный контроль корректности функционирования операционной системы, особенно ее подсистемы защиты. Такой контроль наиболее удобно организовать, если операционная система поддерживает регистрацию событий (event logging). В этом случае операционная система автоматически регистрирует в специальном журнале (или нескольких журналах) наиболее важные события, произошедшие в процессе функционирования системы.

2. Организация и поддержание адекватной политики безопасности. Политика безопасности должна постоянно корректироваться, оперативно реагируя на изменения в конфигурации операционной системы, установку, удаление и изменение конфигурации прикладных программных продуктов и расширений операционной системы, попытки злоумышленников преодолеть защиту операционной системы и т.д.

3. Инструктирование пользователей операционной системы о необходимости соблюдения мер безопасности при работе с операционной системой и контроль за соблюдением этих мер.

4. Регулярное создание и обновление резервных копий программ и данных операционной системы.

5. Постоянный контроль изменений в конфигурационных данных и политике безопасности операционной системы. Информацию об этих изменениях целесообразно хранить на неэлектронных носителях информации для того, чтобы злоумышленнику, преодолевшему защиту операционной системы, было труднее замаскировать свои несанкционированные действия.

Адекватная политика безопасности

Задача выбора и поддержания адекватной политики безопасности является одной из наиболее важных задач администратора операционной системы. Если принятая в операционной системе политика безопасности неадекватна, это может приводить к несанкционированному доступу пользователя-злоумышленника к ресурсам системы, а также к снижению надежности функционирования операционной системы. С другой стороны, не всякая адекватная политика безопасности применима на практике.

В общем случае верно следующее утверждение: чем лучше операционная система защищена, тем труднее с ней работать пользователям и администраторам. Это обусловлено следующими факторами.

1. Система защиты, не обладающая интеллектом, не всегда способна определить, является ли некоторое действие пользователя злонамеренным. Поэтому система защиты либо не пресекает некоторые виды несанкционированного доступа, либо запрещает некоторые вполне легальные действия пользователей. Чем выше защищенность системы, тем шире класс тех легальных действий пользователей, которые рассматриваются подсистемой защиты как несанкционированные. Например, если некоторому пользователю запрещено создавать файлы на жестком диске, этот пользователь не сможет запустить ни одну программу, которой для нормального функционирования необходимо создавать временные файлы. С точки зрения рассматриваемой политики безопасности создание временного файла является несанкционированным действием, и в том, что оно пресекается, нет ошибки. Просто в данной политике безопасности класс несанкционированных действий настолько широк, что это препятствует нормальной работе пользователей с операционной системой.

2. Любая система, в которой предусмотрены функции защиты информации, требует от администраторов определенных усилий, направленных на поддержание адекватной политики безопасности. Чем больше в операционной системе защитных функций, тем больше времени и средств нужно тратить на поддержание защиты.

3. Подсистема защиты операционной системы, как и любой другой программный пакет, потребляет аппаратные ресурсы компьютера. Чем сложнее устроены защитные функции операционной системы, тем больше процессорного времени, оперативной памяти и других аппаратных ресурсов компьютера затрачивается на поддержание функционирования подсистемы защиты и тем меньше ресурсов остается на долю прикладных программ. В отдельных случаях, например, если в операционной системе поддерживается полномочное разграничение доступа с контролем информационных потоков, подсистема защиты операционной системы может потреблять более половины аппаратных ресурсов компьютера.

4 Поддержание слишком жесткой политики безопасности может негативно сказаться на надежности функционирования операционной системы. Один из примеров такой политики безопасности описан в Windows NТ FAQ. Windows NT позволяет администраторам ограничивать права системных процессов на доступ к объектам операционной системы. Если запретить псевдопользователю SISTEM, от имени которого выполняются системные процессы, доступ к исполняемым файлам системных процессов, операционная система, как и следовало ожидать, не сможет загрузиться. В данном случае чрезмерно жесткая политика безопасности приводит к моментальному краху операционной системы, в других случая подобная политика безопасности может приводить к трудновыявляемым ошибкам и сбоям в процессе функционирования операционной системы, что еще более опасно.

Таким образом, при определении адекватной политики безопасности не следует пытаться достигнуть максимально возможного уровня защищенности операционной системы. Оптимальная адекватная политика безопасности – это такая политика безопасности, которая не только позволяет злоумышленникам выполнять несанкционированные действия, но и не приводит к вышеописанным негативным эффектам.

Не существует единой адекватной политики безопасности на все случаи жизни. То, какая политика безопасности будет адекватной, определяется не только архитектурой операционной системы, но и ее конфигурацией, установленными прикладными программами и т.д. Политика безопасности, адекватная для некоторой операционной системы, скорее всего, будет неадекватна для другого экземпляра той же операционной системы. Большинство современных операционных систем достаточно универсальны и могут применяться для решения самых различных задач. Одна и та же операционная система может использоваться для обеспечения функционирования и автоматизированной банковской системы, и Web-сервера, и системы электронного документооборота. Очевидно, что угрозы безо­пасности для всех трех применений операционной системы совершенно различны, и, следовательно, адекватная политика безопасности в каждом случае будет своя.

Определение и поддержание адекватной политики безопасности операционной системы в общем случае можно разделить на ряд этапов.

1. Анализ угроз. Администратор операционной системы рассматривает возможные угрозы безопасности данного экземпляра операционной системы. Среди возможных угроз выделяются наиболее опасные, защите от которых нужно уделять максимум сил и 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 несанкционированного доступа к некоторому объекту операционной системы можно решать средствами разграничения доступа, либо криптографическими средствами, либо используя некоторую комбинацию этих средств. Администратор должен сделать подобный выбор для каждой угрозы безопасности операционной системы, выбирая оптимальные средства защиты от каждой угрозы. Одновременно с этим адми­нистратор анализирует возможные побочные эффекты различных вариантов политики безопасности, оценивая, в какой мере в каждом варианте политики безопасности будут проявляться побочные негативные факторы. Как правило, администратору приходится идти на компромисс, смиряясь либо с недостаточной защищенностью операционной системы от отдельных угроз, либо с определенными трудностями пользователей при работе с системой.

3. Формальное определение политики безопасности. Администратор четко определяет, как конкретно должны выполняться требования, сформулированные на предыдущем этапе. Он решает, можно ли добиться выполнения этих требований только встроенными средствами операционной системы или необходима установка дополнительных пакетов защиты. В последнем случае выбирается требуемое программное обеспечение. Формулируются необходимые требования к конфигурации операционной системы, а также требования к конфигурации дополнительных пакетов защиты, если установка таких пакетов необходима. Кроме того, администратор должен предусмотреть порядок внесения необходимых изменений в политику безопасности в чрезвычайных ситуациях, например при обнаружении факта несанкционированного входа в систему пользователя-злоумышленника. Результатом данного этапа является развернутый перечень настроек конфигурации операционной системы и дополнительных пакетов защиты с указанием того, в каких ситуациях какие настройки должны быть выставлены.

4. Претворение в жизнь политики безопасности. К началу этого этапа у администратора операционной системы имеется четкое представление о том, какой должна быть адекватная политика безопасности. Задачей данного этапа является приведение конфигурации операционной системы и дополнительных пакетов защиты в соответствие с политикой безопасности, формально определенной на предыдущем этапе

5. Поддержание и коррекция политики безопасности. На данном этапе операционная система функционирует в соответствии с политикой безопасности, определенной на третьем этапе. В задачу администратора входит контроль соблюдения политики безопасности и внесение в нее необходимых изменений по мере появления изменений в функционировании операционной системы. Например, если в операционной системе устанавливается новый программный продукт, может потребоваться коррекция политики безопасности таким образом, чтобы этот программный продукт мог нормально функционировать.

Cтандарты защищенности операционных систем

Специальных стандартов защищенности операционных систем не существует. Для оценки защищенности операционных систем используются стандарты, разработанные для компьютерных систем вообще.

Наиболее известным стандартом безопасности компьютерных систем является документ под названием "Критерии безопасности компьютерных систем" (Trusted computer system evaluatii criteria), разработанный Министерством обороны США в 1983 г. Этот документ более известен под неформальным названием "Оранжевая книга». Согласно "Оранжевой книге" все защищенные компьютерные системы делятся на семь классов от D1 (минимальная защита, фактически отсутствие всякой защиты) до А1 (максимальная защита). Основные требования "Оранжевой книги" в применении к операционным системам можно сформулировать следующим образом (очень упрощенно).

Класс D1. Никаких требований. К этому классу относятся все операционные системы, не удовлетворяющие требованиям высших классов

Класс С1. В операционной системе поддерживается избирательное (дискреционное) разграничение доступа. Пользователь, начинающий работать с системой, должен подтвердить свою подлинность (аутентифицироваться).

Класс С2. Выполняются все требования класса С1. Все субъекты и объекты операционной системы имеют уникальные идентификаторы. Все действия всех субъектов доступа, не разрешенные явно, запрещены. События, потенциально опасные для поддержания защищенности операци­онной системы, регистрируются в специальном журнале (журнале аудита), работать с которым могут только привилегированные пользователи. Вся информация, удаляемая из оперативной памяти компьютера или с внешних носителей информации, удаляется физически и не может быть в дальнейшем доступна ни одному субъекту доступа.

Класс В1. Выполняются все требования класса С2. Поддерживается полномочное (мандатное) разграничение доступа к объектам операционной системы. Поддерживается маркировка экспортируемой информации.

Класс В2. Выполняются все требования класса В1. Подсистема защиты операционной системы реализует формально определенную и четко документированную модель безопасности. Осуществляется контроль скрытых каналов утечки информации. Интерфейс подсистемы защиты четко и формально определен, его архитектура и реализация полностью документированы. Выдвигаются более жесткие требования к идентификации, аутентификации и разграничению доступа.

Требованиям класса С2 удовлетворяют многие известные операционные системы: ряд версий UNIX, Wndows NT, OS/400, VAX/VMS и IBM MVS с пакетом RACF. Операционных систем для персональных компьютеров, удовлетворяющих требованиям более высоких классов защиты, очень мало. Это объясняется, с одной стороны, большой "ресурсоемкостью" подсистем защиты, соответствующих требованиям класса В1 и выше, и, с другой стороны, трудностями обеспечения нормального функционирования распространенного программного обеспечения в таких операционных системах. Если требования класса С2 позволяют применять в защищенной операционной системе программное обеспечение, разработанное для дру­гих программных сред (например, в Windows NT можно запускать Microsoft Office для Windows 95), то требования более высоких классов защиты настолько жестки, что заметно мешают функционированию прикладных программ, разработанных без учета этих требований. Например, текстовый редактор Microsoft Word, будучи запущен в операционной системе, удовлетворяющей требованиям класса В1, будет некорректно функционировать при одновременном открытии документов с различным грифом секретности.

К основным недостаткам "Оранжевой книги" относятся следующие:

- совершенно не рассматриваются криптографические средства защиты информации;

- практически не рассматриваются вопросы обеспечения защиты системы от атак, направленных на временный вывод системы из строя (атаки класса "отказ в обслуживании");

- не уделяется должного внимания вопросам защиты защищаемой системы от негативных воздействий программных закладок и компьютерных вирусов;

- недостаточно подробно рассматриваются вопросы взаимодействия нескольких экземпляров защищенных систем в локальной или глобальной вычислительной сети;

- требования к средствам защиты от утечки конфиденциальной информации из защищенной системы ориентированы на хранение конфиденциальной информации в базах данных и мало приемлемы для защиты электронного документооборота.

Стандарты защищенности и адекватная политика безопасности

Если операционная система сертифицирована по какому-либо классу защищенности некоторой системы стандартов, это вовсе не означает, что информация, хранящаяся и обрабатывающаяся в этой системе, защищена согласно соответствующему классу. Защищенность операционной системы определяется не только ее архитектурой, но и текущей политикой безопасности.

Как правило, сертификация операционной системы по некоторому классу защиты сопровождается составлением требований к адекватной политике безопасности, при неукоснительном выполнении которой защищенность конкретного экземпляра операционной системы будет соответствовать требованиям соответствующего класса защиты.

Для примера рассмотрим некоторые требования к конфигурации операционной системы Windows NT, которые должны выполняться для соответствия защищенности операционной системы классу С2 "Оранжевой книги":

- загрузка компьютера невозможна без ввода пароля;

- на жестких дисках используется только файловая система NTFS;

- запрещено использование паролей короче шести символов;

- запрещена эмуляция OS/2 и POS1X;

- запрещен анонимный и гостевой доступ;

- запрещен запуск любых отладчиков;

- тумблер питания и кнопка RESET недоступны пользователям;

- запрещено завершение работы операционной системы без входа пользователя в систему;

- политика безопасности в отношении аудита построена таким образом, что при переполнении журнала безопасности операционная система прекращает работу (зависает). После этого восстановление работоспособности системы может быть произведено только администратором;

- запрещено разделение между пользователями ресурсов сменных носителей информации (флоппи-дисков, CD-ROM и т.д.);

- запись в системную директорию и файлы инициализации операционной системы разрешена только администраторам и системным процессам.

Определяя адекватную политику безопасности, администратор опе­рационной системы должен в первую очередь ориентироваться на защиту операционной системы от конкретных угроз ее безопасности. К сожалению, в настоящее время часто встречается ситуация, когда администратор формирует требования к политике безопасности исходя не из комплекса угроз, защиту от которых нужно реализовать, а из некоторых абстрактных рекомендаций по поддержанию безопасности той или иной операционной системы. Наиболее часто в качестве таких рекомендаций берут требования различных стандартов безопасности компьютерных систем - наиболее "популярными" являются стандарты "Оранжевой книги". В результате не исключена ситуация, когда операционная система, сертифицированная по очень высокому классу защиты, оказывается уязвимой для некоторых угроз даже при соответствии политики безопасности требованиям соответствующего класса защиты.