Модели управления доступом. Реализация модели конечного автомата

Представления модели управления доступом как конечного автомата получили предпочтение из-за того, что они представляют компьютерную систему способом, имитирующим работу операционной системы и аппаратуры. Переменная состояния является абстракцией для каждого бита и байта в системе, изменяющихся по мере работы системы. Функции переходов из состояния в состояние - это абстракция обращений к операционной системе, явно описывающие то, как состояние может (или не может) изменяться.

Модель управления доступом работает не со всеми переменными состояния и функциями системы. Выбор для моделирования переменных и функций, имеющих отношение к безопасности, остается за разработчиком модели.

Разработка модели управления доступом включает в себя определение элементов модели (переменных, функций, правил и т.д) а также безопасного начального состояния. Математически доказывается, что начальное состояние безопасно и что все функции безопасны, после чего путем математической индукции делается вывод о том, что если система первоначально находилась в безопасном состоянии, система останется в безопасном состоянии независимо от того, какие функции и в каком порядке будут выполнены.

Таким образом, в разработке модели управления доступом можно выделить следующие шаги:

1. Определение переменных состояния, имеющих отношение к безопасности. Обычно переменные состояния представляют субъекты и объекты системы, их атрибуты безопасности и права доступа между субъектами и объектами.

2. Определение условий для безопасного состояния. Это определение является выражением отношений между значениями переменных состояния, истинность которого должна обеспечиваться при переходах состояния.

3. Определение функций переходов из состояния в состояние. Эти функции описывают допустимые способы изменения переменных состояния. Они также называются правилами изменения доступа, поскольку их цель состоит в указании изменений, которые может производить система, а вовсе не в определении всех возможных изменений. Правила могут быть очень общими и могут допускать наличие функций, которых нет в реальной системе, однако система не может менять переменные состояния каким-либо способом, который не допускается функциями.

Можно выделить несколько характерных черт функций перехода:

· назначение функции - определение взаимосвязи между переменными в предыдущем и новом состояниях;

· функция не задает какого-либо конкретного порядка в выполнении алгоритма операции. Иными словами, функция может рассматриваться как определение того, что произойдет с состоянием по завершении операции;

· функция элементарна. Это значит, что ее эффект не разделяем на более мелкие действия и не прерываем. Указанное изменение состояния происходит моментально, т.е. какого-либо промежутка времени, "в течение" которого происходил бы переход состояния, определить невозможно.

Следует помнить, что каждая дополнительная переменная состояния и сопутствующие ей операции существенно усложняют как саму модель, так и доказательство ее свойств. Модель управления доступом предполагает представление только поведения системы, связанного с безопасностью.

4. Доказывается, что функции обеспечивают сохранение безопасного состояния. Чтобы удостовериться в том, что модель является безопасной, необходимо для каждой функции перехода доказать, что, если система находится в безопасном состоянии до начала выполнения функции перехода, то система останется в безопасном состоянии по ее завершению.

5. Определение начального состояния. Математически начальное состояние выражается как множество начальных значений всех переменных состояния системы. Простейшим начальным состоянием является состояние вообще без каких-либо субъектов и объектов. При этом нет необходимости определять начальные значения каких-либо других переменных состояния, поскольку состояние будет безопасным независимо от их значений. Более реалистичное безопасное начальное состояние предполагает наличие некоторого начального (произвольного) множества субъектов и объектов.

6. Доказывается, что начальное состояние безопасно в соответствии с определением.

Межсетевой экран – метод обеспечения безопасности

Рассмотрим структуру информационной системы предприятия (организации). В общем случае она представляет собой неоднородный набор (комплекс) из различных компьютеров, управляемых различными операционными системами и сетевого оборудования, осуществляющего взаимодействие между компьютерами. Поскольку описанная система весьма разнородна (даже компьютеры одного типа и с одной ОС могут, в соответствии с их назначением, иметь совершенно различные конфигурации), вряд ли имеет смысл осуществлять защиту каждого элемента в отдельности. В связи с этим предлагается рассматривать вопросы обеспечения информационной безопасности для локальной сети в целом. Это оказывается возможным при использовании межсетевого экрана (firewall).

Концепция межсетевого экранирования формулируется следующим образом. Пусть имеется два множества информационных систем. Экран - это средство разграничения доступа клиентов из одного множества к серверам из другого множества. Экран выполняет свои функции, контролируя все информационные потоки между двумя множествами систем (рис. 1).

Рис. 1. Экран как средство разграничения доступа

В простейшем случае экран состоит из двух механизмов, один из которых ограничивает перемещение данных, а второй, наоборот, ему способствует (осуществляет перемещение данных). В общем случае экран (полупроницаемую оболочку) удобно представлять себе как последовательность фильтров. Каждый из них может задержать (не пропустить) данные, а может и сразу "перебросить" их "на другую сторону". Кроме того, допускается передача порции данных на следующий фильтр для продолжения анализа, или обработка данных от имени адресата и возврат результата отправителю (рис.2).

Рис. 2. Экран как последовательность фильтров

Помимо функций разграничения доступа, экраны осуществляют также протоколирование информационных обменов.

Обычно экран не является симметричным, для него определены понятия "внутри" и "снаружи". При этом задача экранирования формулируется как защита внутренней области от потенциально враждебной внешней. Так, межсетевые экраны устанавливают для защиты локальной сети организации, имеющей выход в открытую среду, подобную Internet. Другой пример экрана - устройство защиты порта, контролирующее доступ к коммуникационному порту компьютера.

Экранирование позволяет поддерживать доступность сервисов внутренней области, уменьшая или вообще ликвидируя нагрузку, индуцированную внешней активностью. Уменьшается уязвимость внутренних сервисов безопасности, поскольку первоначально сторонний злоумышленник должен преодолеть экран, где защитные механизмы сконфигурированы особенно тщательно и жестко.

Экранирование дает возможность контролировать также информационные потоки, направленные во внешнюю область, что способствует поддержанию режима конфиденциальности.

Экранирующий маршрутизатор имеет дело с отдельными пакетами данных, поэтому иногда его называют пакетным фильтром. Решения о том, пропустить или задержать данные, принимаются для каждого пакета независимо, на основании анализа полей заголовков сетевого и (быть может) транспортного уровней, путем применения заранее заданной системы правил. Еще один важный компонент анализируемой информации - порт, через который пакет поступил в маршрутизатор.

Современные маршрутизаторы (такие, как продукты компаний Bay Networks или Cisco) позволяют связывать с каждым портом несколько десятков правил и фильтровать пакеты как на входе (при поступлении в маршрутизатор), так и на выходе. В принципе, в качестве пакетного фильтра может использоваться и универсальный компьютер, снабженный несколькими сетевыми картами.

Основные достоинства экранирующих маршрутизаторов - дешевизна (на границе сетей маршрутизатор нужен практически всегда, дело лишь в том, чтобы задействовать его экранирующие возможности) Основной недостаток - ограниченность анализируемой информации и, как следствие, относительная слабость обеспечиваемой защиты.

Экранирующий транспорт позволяет контролировать процесс установления виртуальных соединений и передачу информации по ним. С точки зрения реализации экранирующий транспорт представляет собой довольно простую, а значит, надежную программу. Пример экранирующего транспорта - продукт TCP wrapper.

По сравнению с пакетными фильтрами, экранирующий транспорт обладает большей информацией, поэтому он может осуществлять более тонкий контроль за виртуальными соединениями (например, он способен отслеживать количество передаваемой информации и разрывать соединения после превышения определенного предела, препятствуя тем самым несанкционированному экспорту информации). Аналогично, возможно накопление более содержательной регистрационной информации. Главный недостаток - сужение области применимости, поскольку вне контроля остаются датаграммные протоколы. Обычно экранирующий транспорт применяют в сочетании с другими подходами, как важный дополнительный элемент.

Экранирующий шлюз, функционирующий на прикладном уровне, способен обеспечить наиболее надежную защиту. Как правило, экранирующий шлюз представляет собой универсальный компьютер, на котором функционируют программные агенты - по одному для каждого обслуживаемого прикладного протокола. При подобном подходе, помимо фильтрации, реализуется еще один важнейший аспект экранирования. Субъекты из внешней сети видят только шлюзовой компьютер; соответственно, им доступна только та информация о внутренней сети, которую шлюз считает нужным экспортировать. Шлюз на самом деле экранирует, то есть заслоняет, внутреннюю сеть от внешнего мира. В то же время субъектам внутренней сети кажется, что они напрямую общаются с объектами внешнего мира. Недостаток экранирующих шлюзов - отсутствие полной прозрачности, требующее специальных действий для поддержки каждого прикладного протокола. Примером инструментария для построения экранирующих шлюзов является TIS Firewall Toolkit компании Trusted Information Systems.

В гибридных системах, таких как Firewall-1 компании Sun Microsystems, действительно удается объединить лучшие качества экранирующих систем, то есть получить надежную защиту, сохранить прозрачность для приложений и удержать накладные расходы в разумных пределах. Кроме того, появляются и очень ценные новые возможности, такие как отслеживание передачи информации в рамках датаграммных протоколов.

Важным понятием экранирования является зона риска, которая определяется как множество систем, которые становятся доступными злоумышленнику после преодоления экрана или какого-либо из его компонентов. Как правило, для повышения надежности защиты экран реализуют как совокупность элементов, так что "взлом" одного из них еще не открывает доступ ко всей внутренней сети. Пример возможной конфигурации многокомпонентного экрана представлен на рис. 3.

Рис. 3 Многокомпонентный экран

В современном компьютерном сообществе атаки на информацию стали обыденной практикой. Злоумышленники используют как ошибки в написании и администрировании программ, так и методы социальной психологии для получения желаемой информации.