наверх

Главная, «Открытые системы», № 10, 2001 20925 прочтений

На страже конфиденциальной информации

Одна из актуальных задач российских разработчиков — создание защищенных систем, предназначенных для работы организаций, обрабатывающих конфиденциальную информацию. Отечественная ОС МСВС может служить основой таких защищенных автоматизированных систем.

Ключевые слова / keywords: Безопасные архитектуры, Защита информации, Информационная безопасность, Операционные системы, Платформы, Information security1, Operating systems

Андрей Тюлин, Игорь Жуков, Дмитрий Ефанов

РЕКЛАМА

Одна из актуальных проблем, стоящих сегодня перед отечественными разработчиками, — это создание защищенных автоматизированных систем, предназначенных для автоматизации работы государственных и бюджетных организаций, обрабатывающих конфиденциальную информацию. В статье рассматривается отечественная Unix-подобная операционная система МСВС, которая может служить основой защищенных автоматизированных систем.

МСВС 3.0 — защищенная многопользовательская многозадачная ОС с разделением времени, разработанная на основе Linux. Операционная система обеспечивает многоуровневую систему приоритетов с вытесняющей многозадачностью, виртуальную организацию памяти и полную сетевую поддержку; работает с многопроцессорными (SMP — symmetrical multiprocessing) и кластерными конфигурациями на платформах Intel, MIPS и SPARC. Особенность МСВС 3.0 — встроенные средства защиты от несанкционированного доступа, удовлетворяющие требованиям Руководящего документа Гостехкомиссии при Президенте РФ по классу 2 средств вычислительной техники [1]. Средства защиты включают мандатное управление доступом, списки контроля доступа, ролевую модель и развитые средства аудита (протоколирования событий).

Файловая система МСВС 3.0 поддерживает имена файлов длинной до 256 символов с возможностью создания русскоязычных имен файлов и каталогов, символьные ссылки, систему квот и списки прав доступа. Существует возможность монтирования файловых систем FAT и NTFS, а также ISO-9660 (компакт-диски). Механизм квотирования позволяет контролировать использование пользователями дискового пространства, количество запускаемых процессов и объем памяти, выделяемой каждому процессу. Система может быть настроена на выдачу предупреждений при приближении запрошенных пользователем ресурсов к заданной квоте.

В состав МСВС 3.0 входит графическая система на основе X Window. Для работы в графической среде поставляются два оконных менеджера: IceWM и KDE. Большинство программ в МСВС ориентировано на работу в графической среде, что создает благоприятные условия не только для работы пользователей, но также и для их перехода с ОС Windows на МСВС.

МСВС 3.0 поставляется в конфигурации, которая кроме ядра включает набор дополнительных программных продуктов. Сама операционная система используется как базовый элемент организации автоматизированных рабочих мест (АРМ) и построении автоматизированных систем. Дополнительное программное обеспечение может устанавливаться по выбору, и ориентировано на максимальную автоматизацию управления и администрирования домена, что позволяет уменьшить затраты на обслуживание АРМов и сконцентрироваться на выполнении пользователями их целевой задачи. Программа инсталляции позволяет установить ОС с загрузочного компакт-диска или по сети по протоколу FTP. Обычно сначала с дисков устанавливается и настраивается инсталляционный сервер, а затем по сети происходит инсталляция остальных компьютеров. Инсталляционный сервер в работающем домене выполняет задачу обновления и восстановления ПО на рабочих местах. Новая версия выкладывается только на сервере и затем происходит автоматическое обновление ПО на рабочих местах. При повреждении ПО на рабочих местах (например, при удалении файла программы или несовпадении контрольных сумм исполняемых или конфигурационных файлов), автоматически происходит повторная установка соответствующего ПО.

Рис. 1. Программа инсталляции ОС МСВС 3.0

При инсталляции администратору предлагается выбрать либо один из стандартных типов инсталляции, либо настраиваемую инсталляцию. Стандартные типы используются при установке на стандартные рабочие места и охватывают основные типовые варианты организации рабочих мест на базе ОС МСВС 3.0 (рис. 1). Каждый стандартный тип определяет набор инсталлируемых программных продуктов, конфигурацию диска, набор файловых систем и ряд системных настроек. Настраиваемая инсталляция позволяет явно задать все указанные характеристики конечной системы вплоть до выбора индивидуальных программных пакетов. При выборе настраиваемой инсталляции можно установить МСВС 3.0 на компьютер с уже установленной другой операционной системой (например, Windows NT).

В состав МСВС 3.0 входит единая система документации (ЕСД) с информацией о самых разных аспектах функционирования системы. ЕСД состоит из сервера документации и базы данных, содержащей тексты описаний, доступ к которым возможен через браузеры. При установке дополнительного программного обеспечения в базу данных ЕСД устанавливаются соответствующие справочные разделы. ЕСД может размещаться локально на каждом рабочем месте, либо в домене МСВС может быть выделен специальный сервер документации. Последний вариант полезно использовать в доменах МСВС большой размерности для экономии суммарного дискового пространства, упрощения процесса управления и обновления документации. Доступ к документации с остальных рабочих мест возможен через Web-браузер, поставляемый вместе с МСВС 3.0.

МСВС 3.0 русифицирована как в алфавитно-цифровом, так и в графическом режимах. Поддерживаются виртуальные терминалы, переключение между которыми осуществляется с помощью комбинации клавиш .

Ключевым моментом с точки зрения целостности системы является операция регистрации новых пользователей МСВС, когда определяются атрибуты пользователя, включая атрибуты безопасности, в соответствии с которыми система управления доступом будет в дальнейшем контролировать работу пользователя. Основу для мандатной модели составляет информация, вводимая при регистрации нового пользователя.

Рис. 2. Программа управления мандатным механизмом

Для реализации дискреционного управления доступом используются традиционные для Unix механизмы бит прав доступа и списков прав доступа (ACL — access control list). Оба механизма реализуются на уровне файловой системы МСВС 3.0 и служат для задания прав доступа к объектам файловой системы. Биты позволяют определять права для трех категорий пользователей (владелец, группа, остальные), однако, это не достаточно гибкий механизм и применяется при задании прав для большинства файлов ОС, одинаковым образом используемых основной частью пользователей. С помощью списков ACL можно задавать права на уровне отдельных пользователей и/или групп пользователей, и, тем самым, достичь существенной детализации в задании прав. Списки применяются при работе с файлами, для которых требуется, например, задать разные права доступа для нескольких определенных пользователей.

Рис. 3. Изменение атрибутов пользователя

Одним из существенных недостатков традиционных Unix-систем, с точки зрения безопасности, является наличие суперпользователя, имеющего самые широкие полномочия. Особенность МСВС 3.0 — децентрализация функций суперпользователя. Задача администрирования системы разделена на несколько частей, для выполнения которых существуют администраторы конфигурирования, безопасности и аудита. С точки зрения операционной системы эти администраторы являются обычными пользователями, которым предоставлена возможность запуска специальных административных программ и доступ к соответствующим конфигурационным файлам. Создание учетных записей системных администраторов происходит на этапе установки МСВС 3.0.

Каждый из администраторов отвечает за выполнение только своих задач, например, администратор конфигурирования управляет файловыми системами, сетевыми интерфейсами, настройкой системных служб и т.п. Администратор безопасности отвечает за политику безопасности и контролирует настройки системы, относящиеся к безопасности: минимальная длина пароля, количество неудачных попыток входа пользователя в систему и т.п. При этом протоколируются все события, имеющие отношение к безопасности, в том числе и действия администраторов. За управление аудитом отвечает администратор аудита, который может, например, «почистить» журналы аудита.

Децентрализация функций суперпользователя позволяет реализовать принцип «четырех глаз». Например, регистрация нового пользователя МСВС 3.0 выполняется в два этапа. Сначала администратор конфигурирования создает учетную запись для нового пользователя, а затем администратор безопасности регистрирует нового пользователя в базе данных системы защиты. Только после этого становится возможным вход нового пользователя в систему.

Для выполнения задач по администрированию в состав дистрибутива входит пакет «Средства администрирования», который включает программы по управлению пользователями, файлами, безопасностью, аудитом, общесистемными и сетевыми настройками.

Рис. 4. Программа управления файлами ОС МСВС 3.0

Первая задача, которая должна быть выполнена после установки МСВС 3.0, заключается в формировании администратором политики безопасности, реализуемой в данной организации. Одной из составляющих этой задачи является настройка механизма мандатного управления доступом. На рис. 2 показан вид программы управления мандатным механизмом, которая позволяет настроить множество мандатных атрибутов субъектов и объектов МСВС 3.0. В верхней части окна программы происходит настройка уровней безопасности, возможными значениями которых могут быть, например, «не конфиденциально» и «конфиденциально». В нижней части создается множество категорий, описывающих предметную область, к которой относится информация: «сотрудники» «технические средства» и т.п. Возможно создание надмножеств категорий (например, «Категория_1_2»), включающих в себя несколько отдельных категорий и других надмножеств. Работа с уровнями наиболее удобна при представлении их в десятичном виде, так как уровни имеют иерархическую организацию. В свою очередь, при работе с категориями удобно представление их в двоичном виде, так как категории — это не иерархическое множество.

На рис. 3 представлен вид одного из окон программы управления пользователями. Запуск этой программы возможен только администраторами конфигурирования и безопасности. При этом каждый из них может установить или изменить только те атрибуты пользователя, управление которыми входит в его компетенцию.

Рис. 5. Работа со списком прав доступа файла

На рис. 4 приведен пример окна программы управления файлами, позволяющего просматривать и изменять значения атрибутов файлов. Визуализация древовидной структуры файловой системы в левой части окна облегчает навигацию по ней и выбор нужного файла. В правой части показываются атрибуты выбранного файла, сгруппированные по своему функциональному назначению. Для каждой группы выделена отдельная закладка. В закладке «Основные» представлены такие традиционные для Unix атрибуты файла, как тип, размер, количество жестких ссылок, дискреционные атрибуты и временные метки. Особенностью файлов МСВС 3.0 является наличие мандатных атрибутов и расширение дискреционных атрибутов списком прав доступа. Мандатные атрибуты представлены в закладке «Мандатная метка». Для управления ACL файла выделена закладка «Права доступа». Причем, при выборе каталогов, для которых возможно создание ACL по умолчанию, активизируется закладка «Права доступа по умолчанию». На рис. 5 представлен вид окна работы с ACL файла. Возможно добавление как единичной записи для пользователя или группы, так и множества записей с одинаковыми правами доступа. Как и в случае предыдущей программы, запуск программы управления файлами возможен только администраторами конфигурирования и безопасности. Каждый из них может изменить только те атрибуты файла, управление которыми входит в его компетенцию.

Службы МСВС 3.0

МСВС, как и любая другая операционная система, служит для создания оптимальных условий для выполнения сервисов и приложений, обеспечивающих автоматизацию и повышение эффективности труда пользователей.

Рис. 6. Журнал учета печати документов

Одной из основных служб любой ОС является служба печати [2]. В состав МСВС 3.0 входит система печати, позволяющая осуществлять печать документов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к защищенным системам. Среди особенностей системы печати МСВС 3.0, отличающих ее от аналогичных систем, является поддержка механизма мандатного управления доступом, которая позволяет на этапе формирования задания на печать определить уровень конфиденциальности документа и автоматически направить задание на определенный принтер в соответствии с правилами печати, принятыми в данной организации. Каждый напечатанный лист автоматически маркируется учетными атрибутами документа, включающими фамилию пользователя, распечатавшего документ и имя компьютера, с которого было отправлено задание на печать. Одним из достоинств системы печати является ее инвариантность по отношению к приложениям, которые обращаются к службе печати. Это означает, что она не привязана к существующим приложениям и не изменяется при появлении новых приложений. Как следствие, приложения, выводящие на печать, должны учитывать маркировку листов и оставлять для этого свободное место. Факт печати регистрируется в специальном журнале учета размножения печатных документов. Для работы с этим журналом используется специальная программа, позволяющая просматривать, редактировать некоторые поля записей и распечатывать их (рис. 6).

Рис. 7. Программа генерации паролей

Важным элементом системы защиты МСВС 3.0 является система идентификации/аутентификации. Для успешной аутентификации пользователю необходимо ввести правильный пароль. Очевидно, качество выбранного пароля определяет стойкость системы к проникновению в нее злоумышленников. Для генерации паролей пользователей в состав МСВС 3.0 входит специальная программа (рис. 7).

Для осуществления мониторинга компьютеров домена применяется система контроля функционирования (КФ), состоящая из сервера и специальных агентов. Агенты устанавливаются на компьютеры домена и сообщают серверу об их состоянии. Система КФ позволяет получать информацию о различных аспектах функционирования компьютеров (состояние процессов, дисковой подсистемы, подсистем ядра) и контролировать работоспособность сетевых служб (ftp, ssh и т.д.). Информация, поступающая на сервер, накапливается в специальных журналах, что позволяет наблюдать не только текущее состояние домена, но и изучать его состояние за весь период функционирования системы.

Домен МСВС

МСВС 3.0 используется для создания доменов, на основе которых создаются защищенные автоматизированные системы. Физически домен реализуется в виде локальной сети компьютеров, большинство из которых служит для организации рабочих мест пользователей. Некоторые из них необходимы для организации ресурсов общего пользования, таких как файловый сервер, сервер баз данных, сервер печати, почтовый сервер. Логически домен МСВС представляет собой множество компьютеров, реализующих единую политику безопасности и образующих единое пространство администрирования. Единая политика безопасности подразумевает, что на всех компьютерах домена поддерживаются единые множества субъектов и объектов доступа, атрибутов безопасности, а также действуют единые правила дискреционного и мандатного управления доступом. В этом смысле, домен МСВС является также доменом безопасности.

Единое пространство администрирования подразумевает единообразное администрирование информационных ресурсов (компьютеров) домена МСВС. Его основой является единое пространство пользователей домена МСВС.

  • Для каждого пользователя домена на его рабочем месте поддерживается учетная запись, включающая необходимую информацию о пользователе (логическое имя, пароль, Ф.И.О. и атрибуты безопасности пользователя). Данная информация используется для выполнения процедур идентификации/аутентификации пользователя при его входе в домен МСВС.
  • На каждом компьютере домена с общими ресурсами (сервере), на котором может работать данный пользователь, для него существует точно такая же учетная запись, как и на его рабочем месте.
  • На рабочем месте администратора безопасности поддерживается база данных с информацией о всех пользователях домена, включающая их учетную запись, расширенную информацию (например, должность, название/номер отдела), а также имя его компьютера и всех серверов, к которым он имеет доступ.

Таким образом, учетная запись является единой для данного пользователя в рамках домена МСВС и именно через нее происходит управление доступом пользователя к информационным ресурсам домена.

Гетерогенные домены

На данный момент при разработке защищенной автоматизированной системы за основу берутся существующие локальные сети, в которых, как правило, доминируют серверы и рабочие места на базе Windows NT. Невозможность мгновенного перехода организации на платформу МСВС порождает проблему ее интеграции с Windows. Здесь можно выделить два аспекта: выбор оптимальной стратегии перехода на МСВС и технические сложности, которые сопутствуют этому переходу.

В результате анализа информационных потоков в защищенной автоматизированной системе можно выделить участки, наиболее важные с точки зрения безопасности. Прежде всего, к таким участкам относятся потоки импорта/экспорта информации, так как именно через эти потоки конфиденциальная информация (как полученная извне, так и порожденная внутри) попадает во внешний мир: серверы печати и экспорт информации на диски и ленты. Вторыми по значимости являются участки хранения информации: файловые серверы и рабочие станции пользователей.

В процессе превращения Windows-сети в защищенную автоматизированную систему в первую очередь должны модифицироваться те участки сети, которые являются наиболее критическими с точки зрения безопасности. Первым шагом является минимизация и контроль выходных информационных потоков. Как было сказано, МСВС 3.0 обладает развитой системой учета и контроля печати документов, и позволяет в сети, построенной на своей основе реализовать требования [1] по выдачи печатных документов на твердую копию.

Вторым шагом является перенос файловых серверов с платформы Windows. В МСВС 3.0 предусмотрена развитая система управления доступом пользователей к информационным ресурсам операционной системы, что позволяет организовать защиту данных пользователей на должном уровне.

При интеграции МСВС и Windows возникает целый ряд проблем технического характера, наиболее важными из которых являются проблемы совместимости схем идентификации/аутентификации пользователей, принципов управления доступом пользователей, используемых в этих системах кириллических кодировок.

Первые две проблемы заключаются в том, что в среде Windows NT поддерживается схема входа пользователей в домен NT на основе единой базы данных, хранящейся на специальном управляющем сервере — контроллере домена. Данная схема принципиально отличается от схемы, используемой в МСВС. Кроме того, в архитектуре Windows NT отсутствует поддержка мандатного управления доступом и на нее невозможно отобразить множество атрибутов безопасности операционной системы МСВС. В Windows-системах используется кодировка CP1251, в то время как в МСВС 3.0 (как наследие от Linux) используется KOI8-R, однако, накопленные данные (для работы с которыми и требуется среда Windows), как правило, хранятся именно в CP1251. При этом представление данных пользователям, их ввод и редактирование происходит в среде МСВС, поэтому приходится осуществлять перекодирование «на лету». Кроме того, для решения задач управления данными (например, задача сортировки данных) кодировка CP1251 более приемлема, чем KOI8-R.

Рис. 8. Система терминального доступа к NT

Для построения защищенной автоматизированной системы на базе МСВС 3.0 с возможностью временной совместимости с NT была разработана система терминального доступа (рис. 8). Данная система позволяет организовать в МСВС работу с Windows-приложениями следующим образом: серверы файлов и печати, а также клиентские места строятся на базе МСВС 3.0, а для работы с Windows-приложениями выделяется сервер приложений на базе NT Terminal Server Edition, доступ к которому осуществляется специальным образом. Одно из достоинств данного варианта — это гибкость в организации работы пользователей, которые фактически получают возможность работать одновременно в двух операционных средах и использовать приложения каждой из них. Недостаток — необходимость создания сервера приложений со специальным доступом, что приводит к появлению ограничений в политике безопасности. В результате, задача интеграции МСВС и Windows NT решается путем создания домена МСВС с сервером приложений на базе NT и использования системы терминального доступа.

Рассмотрим теперь, как работает пользователь в гетерогенном домене МСВС. Пользователь входит в домен через свой АРМ. Для обращения к серверу приложений на базе Windows NT пользователь обращается к клиенту терминального доступа. В специальной базе данных, хранящейся на сервере приложений, имеется соответствие между именем пользователя и именем его компьютера, которое используется при подключении сетевых дисков для данного пользователя. В результате, работая в сеансе NT, пользователь в качестве сетевого диска на своем рабочем месте видит только содержимое своего домашнего каталога, а также общие ресурсы домена (файловые серверы и принтеры). Он может запускать приложения Windows, но будет работать только с ограниченным множеством файлов (своих или общих), хранящихся на компьютерах с МСВС 3.0.

Для организации печати конфиденциальных документов в домене выделяется сервер печати на базе МСВС, который отвечает за осуществление и учет печати, что предотвращает безучетное размножение выходных конфиденциальных документов. Для печати не конфиденциальной информации возможно подключение локальных принтеров к АРМ. Пользователь, работая с приложениями Windows или МСВС, посылает документ на печать, причем не имеет значения, где находится документ — на локальной машине или на сервере файлов. С помощью средств МСВС происходит анализ уровня конфиденциальности документа. Если документ является конфиденциальным, задание перенаправляется на сервер печати, если нет, — документ печатается локально.

Предложенные варианты позволяют организовать постепенный переход от информационной инфраструктуры на основе Windows NT к защищенным автоматизированным системам обработки информации на основе МСВС 3.0.

Литература

1. Гостехкомиссия России. Руководящий документ. Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации. Москва, 1992

2. Д.В. Ефанов. Система учета печати документов // АСУ и контроллеры. 2001, №1

Андрей Тюлин — сотрудник МО РФ. Игорь Жуков, Дмитрий Ефанов (defanov@mail.ru) — сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института автоматизации управления в непромышленной сфере (Москва).

Комментарии


Ранее в разделе

19/05/2016 №02

Купить выпуск

Анонс содержания
«Открытые системы»

Подписка:

«Открытые системы»

на месяцев

c

Средство массовой информации - www.osp.ru. Свидетельство о регистрации СМИ сетевого издания Эл.№ ФС77-62008 от 05 июня 2015 г. Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзором)