Московский физико-технический институт
Опубликован: 12.12.2007 | Доступ: свободный | Студентов: 4748 / 1274 | Оценка: 4.34 / 4.14 | Длительность: 13:57:00
ISBN: 978-5-94774-827-7
Лекция 13:

Система управления доступом

< Лекция 12 || Лекция 13: 123 || Лекция 14 >
Аннотация: Подсистема защиты данных является одной из наиболее важных. В центре системы безопасности ОС Windows находится система контроля доступа. Реализованные модели дискреционного и ролевого доступа являются удобными и широко распространены, однако не позволяют формально обосновать безопасность приложений в ряде случаев, представляющих практический интерес. С каждым процессом или потоком, то есть активным компонентом (субъектом), связан маркер доступа, а у каждого защищаемого объекта (например, файла) имеется дескриптор защиты. Проверка прав доступа обычно осуществляется в момент открытия объекта и заключается в сопоставлении прав субъекта списку прав доступа, который хранится в составе дескриптора защиты объекта

Введение

Известно, что одним из важнейших компонентов системы безопасности ОС Windows является система контроля и управления дискреционным доступом. Для ее описания принято использовать формальные модели. Хотя применение формальных моделей защищенности не позволяет строго обосновать безопасность информационных систем (ИС) для ряда наиболее интересных случаев, они формируют полезный понятийный аппарат, который может быть применен для декомпозиции и анализа исследуемой системы.

Для построения формальных моделей безопасности принято представлять ИС в виде совокупности взаимодействующих сущностей - субъектов (s) и объектов (o).

Защищаемые объекты Windows включают: файлы, устройства, каналы, события, мьютексы, семафоры, разделы общей памяти, разделы реестра ряд других. Сущность, от которой нужно защищать объекты, называется "субъектом". Субъектами в Windows являются процессы и потоки, запускаемые конкретными пользователями. Субъект безопасности - активная системная составляющая, а объект - пассивная.

Помимо дискреционного доступа Windows поддерживает управление привилегированным доступом. Это означает, что в системе имеется пользователь-администратор с неограниченными правами. Кроме того, для упрощения администрирования (а также для соответствия стандарту POSIX) пользователи Windows объединены в группы. Принадлежность к группе связана с определенными привилегиями, например, привилегия выключать компьютер. Пользователь, как член группы, облекается, таким образом, набором полномочий, необходимых для его деятельности, и играет определенную роль. Подобная стратегия называется управление ролевым доступом.

Для того чтобы выяснить, в какой мере комбинация в виде управления дискреционным и ролевым доступом служит гарантией защиты для выполняемых программ, желательно иметь представление о формальных моделях, используемых при построении системы безопасности ОС Windows. Возможности формальных моделей проанализированы в приложении.

Основной вывод из анализа применяемых в ОС Windows моделей контроля доступа (комбинация дискреционной и ролевой): нельзя формально обосновать безопасность ИС в случаях, представляющих практический интерес. Необходимо обосновывать безопасность конкретной системы путем ее активного исследования.

Ключевая цель системы защиты Windows - следить за тем, кто и к каким объектам осуществляет доступ. Система защиты хранит информацию, относящуюся к безопасности для каждого пользователя, группы пользователей и объекта. Модель защиты ОС Windows требует, чтобы субъект на этапе открытия объекта указывал, какие операции он собирается выполнять в отношении этого объекта. Единообразие контроля доступа к различным объектам (процессам, файлам, семафорам и др.) обеспечивается тем, что с каждым процессом (потоком) связан маркер доступа, а с каждым объектом - дескриптор защиты. Маркер доступа в качестве параметра имеет идентификатор пользователя, а дескриптор защиты - списки прав доступа. ОС может контролировать попытки доступа, которые прямо или косвенно производятся процессами и потоками, инициированными пользователем.

ОС Windows отслеживает и контролирует доступ к разнообразным объектам системы (файлы, принтеры, процессы, именованные каналы и т.д.). Помимо разрешающих записей, списки прав доступа содержат и запрещающие записи, чтобы пользователь, которому доступ к объекту запрещен, не смог получить его как член какой-либо группы, которой этот доступ предоставлен.

Пользователи системы для упрощения администрирования (а также для соответствия стандарту POSIX) объединены в группы. Пользователей и группы иногда называют участниками безопасности. Пользователи посредством порождаемых ими субъектов (процессов, потоков) осуществляют доступ к объектам (файлам, устройствам и др.). Изучение модели контроля доступа ОС Windows целесообразно начать с анализа характеристик субъектов и объектов, которые существенны для организации дискреционного доступа.

Инструментальные средства управления безопасностью

Прежде чем начать изучение API системы, имеет смысл сказать несколько слов об имеющихся полезных утилитах и инструментальных средствах.

Для управления системой безопасности в ОС Windows имеются разнообразные и удобные инструментальные средства. В частности, в рамках данной темы потребуется умение управлять учетными записями пользователей при помощи панели "Пользователи и пароли". Кроме того понадобится контролировать привилегии пользователей при помощи панели "Назначение прав пользователям". Рекомендуется также освоить работу с утилитой просмотра данных маркера доступа процесса WhoAmI.exe, утилитами просмотра и редактирования списков контроля доступа (cacls.exe, ShowACLs.exe, SubInACL,exe, SvcACL.exe), утилитой просмотра маркера доступа процесса PuList.exe и рядом других.

Обилие интерактивных средств не устраняет необходимости программного управления различными объектами в среде ОС Windows. Применение API системы позволяет лучше изучить ее особенности и создавать приложения, соответствующие сложным требованиям защиты. Примером могут служить различные сценарии ограничения доступа (применение ограниченных маркеров доступа, перевоплощение, создание объектов, не связанных с конкретным пользователем, и т.д.). Тем не менее, встроенные инструментальные возможности системы будут активно использоваться в качестве вспомогательных средств при разработке разнообразных программных приложений.

Пользователи и группы пользователей

Каждый пользователь (и каждая группа пользователей) системы должен иметь учетную запись (account) в базе данных системы безопасности. Учетные записи идентифицируются именем пользователя и хранятся в базе данных SAM (Security Account Manager) в разделе HKLM/SAM реестра.

Учетная запись пользователя содержат набор сведений о пользователе, такие, как имя, пароль (или реквизиты), комментарии и адрес. Наиболее важными элементами учетной записи пользователя являются: список привилегий пользователя в отношении данной системы, список групп, в которых состоит пользователь, и идентификатор безопасности SID (Security IDentifier). Идентификаторы безопасности генерируются при создании учетной записи. Они (а не имена пользователей, которые могут не быть уникальными) служат основой для идентификации субъектов внутренними процессами ОС Windows.

Учетные записи групп, созданные для упрощения администрирования, содержат список учетных записей пользователей, а также включают сведения, аналогичные сведениям учетной записи пользователя (SID группы, привилегии члена группы и др.).

Создание учетной записи пользователя

Основным средством создания учетной записи пользователя служит Win32-функция NetUserAdd, принадлежащая семейству сетевых ( Net ) функций ОС Windows, подробное описание которой имеется в MSDN. При помощи Net -функций можно управлять учетными записями пользователей, как на локальной, так и на удаленной системе (более подробно об использовании Net -функций можно прочитать в [ Рихтер ] , [ Рихтер, Кларк ] ).

Для успешного применения Net -функций достаточно знать следующее. Во-первых, Net -функции входят в состав библиотеки NetApi32.Lib, которую нужно явным образом добавить в проект, а прототипы функций объявлены в заголовочном файле Lm.h. Во-вторых, Net -функции поддерживают строки только в формате Unicode (см. "Разработка Win32 приложений. Инструментальные средства изучения системы" ). Наконец, информацию об учетной записи Net -функции нужно передавать с помощью специализированных структур, наименее сложная из которых структура USER_INFO_1.

Прогон программы создания новой учетной записи

Для иллюстрации рассмотрим несложную программу, задача которой - создать новую учетную запись для пользователя "ExpUser".

#ifndef UNICODE
#define UNICODE
#endif

#include <stdio.h>
#include <windows.h> 
#include <lm.h>


BOOL CreateUser(PWSTR pszName, PWSTR pszPassword) {
  USER_INFO_1 ui = {0};
  NET_API_STATUS nStatus;
  ui.usri1_name = pszName;              // имя пользователя
  ui.usri1_password = pszPassword;      // пароль пользователя
  ui.usri1_priv = USER_PRIV_USER;       // обычный пользователь

  nStatus = NetUserAdd(NULL, 1, (LPBYTE)&ui, NULL);
  return (nStatus == NERR_Success);
}


void main() {
   if(!CreateUser(L"ExpUser", L"123"))
      printf("A system error has occurred");
   }

Результат работы программы - создание нового пользователя - можно проконтролировать при помощи апплета панели управления "Локальные пользователи". После создания пользователя целесообразно наделить его минимальным набором прав, например, правом входа в систему. Самое разумное - включить пользователя в какую-либо группу, например, в группу обычных пользователей. В этом случае вновь созданный пользователь получит привилегии члена данной группы. Это можно сделать при помощи того же апплета. О том, как обеспечить пользователя необходимыми привилегиями программным образом, будет рассказано ниже.

Для удаления учетной записи пользователя используется функция NetUserDel.

Написание, компиляция и прогон программы, удаляющей из системы учетную запись

На основе предыдущей программы рекомендуется написать программу удаления учетной записи конкретного пользователя.

В заключение данного раздела хотелось бы еще раз подчеркнуть, что, хотя Net -функции позволяют работать с именами учетных записей, остальная часть системы для идентификации учетной записи использует идентификатор безопасности SID.

Идентификатор безопасности SID

Структура идентификатора безопасности

SID пользователя (и группы) является уникальным внутренним идентификатором и представляют собой структуру переменной длины с коротким заголовком, за которым следует длинное случайное число. Это числовое значение формируется из ряда параметров, причем утверждается [ Руссинович ] , что вероятность появления двух одинаковых SID практически равна нулю. В частности, если удалить пользователя в системе, а затем создать его под тем же именем, то SID вновь созданного пользователя будет уже другим.

Узнать свой идентификатор безопасности пользователь легко может при помощи утилит whoami или getsid из ресурсов Windows. Например, так:

> whoami /user /sid

При помощи команды whoami /all можно получить всю информацию из маркера доступа процесса, см. следующие разделы.

Задание

Выполните следующую последовательность действий.

  1. Создайте учетную запись пользователя при помощи инструментальных средств ОС Windows
  2. Выясните значение его SID'а.
  3. Затем удалите эту учетную запись и вновь создайте под тем же именем.
  4. Сравните SID нового пользователя с предыдущим значением SID'а.
< Лекция 12 || Лекция 13: 123 || Лекция 14 >
Ирина Оленина
Ирина Оленина
Николай Сергеев
Николай Сергеев

Здравствуйте! Интересует следующий момент. Как осуществляется контроль доступа по тому или иному адресу с точки зрения обработки процессом кода процесса. Насколько я понял, есть два способа: задание через атрибуты сегмента (чтение, запись, исполнение), либо через атрибуты PDE/PTE (чтение, запись). Но как следует из многочисленных источников, эти механизмы в ОС Windows почти не задействованы. Там ключевую роль играет менеджер памяти, задающий регионы, назначающий им атрибуты (PAGE_READWRITE, PAGE_READONLY, PAGE_EXECUTE, PAGE_EXECUTE_READ, PAGE_EXECUTE_READWRITE, PAGE_NOACCESS, PAGE_GUARD: их гораздо больше, чем можно было бы задать для сегмента памяти) и контролирующий доступ к этим регионам. Непонятно, на каком этапе может включаться в работу этот менеджер памяти? Поскольку процессор может встретить инструкцию: записать такие данные по такому адресу (даже, если этот адрес относится к региону, выделенному менеджером памяти с атрибутом, например, PAGE_READONLY) и ничего не мешает ему это выполнить. Таким образом, менеджер памяти остается в стороне не участвует в процессе...

Алексей Мендрин
Алексей Мендрин
Украина
Владислав Кияновский
Владислав Кияновский
Израиль, Ашдод