Метод управления доступом к ресурсам вычислительной системы с учетом процесса как самостоятельного субъекта доступа

На сегодняшний день подавляющее большинство операционных систем (ОС), применяемых при построении вычислительной системы (ВС), обладают встроенными средствами защиты. Причем наблюдается общая тенденция усиления роли механизмов защиты [37, 41]. Тем не менее, даже при использовании последних версий ОС и прикладного программного обеспечения, нельзя гарантировать полную защиту от НСД, что подтверждается большим количеством известных атак на механизмы защиты ОС [49, 50, 53]. Статистика фактов несанкционированного доступа к информации (НСД) показывает, что большинство современных вычислительных систем достаточно уязвимы с точки зрения безопасности.

По этой причине, при построении защищенной вычислительной системы, актуальной является задача создания средств добавочной защиты ВС, что, в свою очередь, предполагает разработку усовершенствованных механизмов защиты.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка метода управления доступом к ресурсам вычислительной системы с учетом процесса, как самостоятельного субъекта доступа и реализующих его механизмов добавочной защиты вычислительных систем. В соответствии с поставленной целью основными задачами являются:

— Исследование методов управления доступом к ресурсам в существующих системах добавочной защиты вычислительных систем и в распространенных операционных системах с целью обнаружения причин уязвимостей.

— Разработка и исследование метода управления доступом к ресурсам вычислительной системы с учетом процесса, как самостоятельного субъекта доступа.

— Разработка и исследование механизмов добавочной защиты, реализующих такой метод:

— механизма управления доступом к ресурсам ВС;

— механизма обеспечения замкнутости программной среды;

— механизма локализации прав доступа приложений;

— механизма управления последовательностью запуска программ.

— Исследование способов противодействия атакам, направленным на несанкционированный доступ к ресурсам вычислительных систем с помощью разработанного метода.

— Исследование влияния разработанного метода управления доступом к ресурсам на производительность вычислительной системы.

Методы исследований основаны на теории вероятностей, теории массового обслуживания и математической статистики.

Научная новизна работы. В ходе выполнения работы получены следующие новые научные результаты:

— Предложен метод управления доступом к ресурсам вычислительной системы, с учетом процесса, как самостоятельного субъекта доступа.

— Разработаны математические модели рабочей станции без защиты и с системой защиты, реализующей предложенный метод, для исследования влияния предложенного метода на производительность вычислительной системы.

— На разработанных моделях показано, что реализация предложенного метода в ВС, за счет анализа прав процесса, увеличивает время обработки запроса на единицы процентов (до 10%).

— Сформулированы требования к построению и настройке подсистемы управления доступом с целью снижения потерь производительности ВС.

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:

— Разработаны механизмы добавочной защиты, реализующие предложенный метод управления доступом к ресурсам вычислительной системы и позволяющие решать широкий спектр задач обеспечения информационной безопасности современных вычислительных систем.

— Определены условия эффективного применения предложенного метода управления доступом и основывающихся на нем механизмов защиты в современных вычислительных системах.

— Предложены способы противодействия известным типам угроз, реализованные на основе предложенного метода, для защиты вычислительных систем от несанкционированного доступа.

— Разработаны математические модели для оценки характеристик функционирования систем защиты при различной нагрузке на ВС.

Основные результаты работы использованы в комплексных системах защиты корпоративных сетей МПС, ЗАО «Петер-стар», а также использованы в учебном процессе на кафедре ВТ СПбГУИТМО.

Основные положения, выносимые на защиту:

— Метод управления доступом к ресурсам вычислительной системы, с учетом процесса, как самостоятельного субъекта доступа, являющийся основой подсистемы разграничения прав доступа добавочной защиты вычислительной системы.

— Механизмы добавочной защиты, реализованные на основе предлагаемого метода;

— Результаты исследований эффективности предложенного метода.

Апробация работы. Научные и практические результаты диссертации доложены и обсуждены на:

— Ведомственной конференции «Проблемы обеспечения информационной безопасности на федеральном железнодорожном транспорте», 2001 г.

— XXXII научной и учебно-методической конференции СПбГИТМО (ТУ), посвященная 300-летию Санкт-Петербурга, 2003 г.

— VI Всероссийском форуме «Банковская безопасность: состояние и перспективы развития», 2003 г.

— Научно—практических семинарах НПП «Информационные технологии в бизнесе» .

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Рукопись содержит 104 страниц текста, 20 рисунков и 8 таблиц.

Список литературы

включает 54 наименования.

4.6 Выводы.

1. Реализация предлагаемого метода в рассматриваемой ВС, за счет анализа прав процесса, увеличивает время проверки прав доступа на единицы процентов (до 10%).

2. Характеристики математических моделей отличаются от характеристик реальной ВС на единицы процентов (до 4%) на практически значимом диапазоне параметров, что позволяет использовать эти модели для расчетов, при построении системы защиты, или ВС, использующей систему защиты.

3. Рост потери производительности, вызванный проверкой процессов, при увеличении длины списка ПРД, незначительный, по сравнению с общим ростом потерь производительности (10 — 14%).

4. При применении группировки имен ресурсов, удается снизить потери производительности в два раза.

Заключение

.

1. В рамках исследований, с целью выявить причины уязвимости со стороны известных типов атак, существующих механизмов РПД к ресурсам ВС, показано:

• ни одна из существующих популярных ОС для IBM PC совместимых персональных компьютеров не удовлетворяет требованиям нормативных документов по набору и функциям встроенных механизмов защиты от НСД.

• при использовании существующих добавочных средств защиты ОС невозможно корректно настроить диспетчер доступа;

• основной причиной, приводящей к подобным проблемам, является отсутствие разделения в ОС и/или в комплексах добавочной защиты понятий пользовательский и системный (привилегированный) процесс;

2. Разработан метод управления доступом к ресурсам вычислительной системы, учитывающий процесс как самостоятельный субъект доступа, позволяющий:

• разграничить права доступа процесса вне разграничений пользователей,.

• разграничить права доступа пользователей к ресурсам, вне разграничений процессов (права процесса «по умолчанию»);

• разграничить права доступа процессов к ресурсам в рамках заданных разграничений пользователей (совместное разграничение доступа процессов и пользователей);

3. Предложены новые механизмы добавочной защиты, использующие разработанный метод:

• механизм управления последовательностью событий (запуска программ);

• механизм локализации прав доступа приложений к ресурсам.

Показана возможность корректной настройки диспетчера доступа, в случае применения разработанного метода управления доступом.

4. Показано, что разработанный метод управления доступом позволяет эффективно противодействовать последствиям различного рода атак, направленных на НСД к ресурсам ВС, а также препятствовать осуществлению этих атак.

5. Проведено исследование характеристик защищенной вычислительной системы, на разработанных для этой цели математических моделях, и сделаны следующие выводы:

• Реализация предлагаемого метода в ВС, за счет анализа прав процесса, увеличивает время обработки запроса на единицы процентов (до 10%);

• Характеристики математических моделей отличаются от характеристик реальной ВС на единицы процентов (до 4%) на практически значимом диапазоне параметров, что позволяет использовать эти модели для расчетов, при построении системы защиты, или ВС, использующей систему защиты.