Реализация политики безопасности в автоматизированных банковских системах

Важнейшим понятием, которое должно быть оформлено документально, является политика безопасности.

Политика безопасности — набор законов, правил и практических рекомендаций, на основе которых строится управление, защита и распределение критичной информации в системе. Она должна охватывать все особенности процесса обработки информации, определяя поведение системы в различных ситуациях.

Политика безопасности представляет собой некоторый набор требований, прошедших соответствующую проверку, реализуемых при помощи организационных мер и программно-технических средств и определяющих архитектуру системы защиты. Ее реализация для конкретной АСОИБ осуществляется при помощи средств управления механизмами защиты.

Для конкретной организации политика безопасности должна быть индивидуальной, зависимой от конкретной технологии обработки информации, используемых программных и технических средств, расположения организации т.д.

Перед тем, как приступит к изложению материала введем некоторые определения.

Субъект — активный компонент системы, который может явиться причиной потока информации от объекта к субъекту или изменения состояния системы.

Объект — пассивный компонент системы, хранящий, принимающий или передающий информацию. Доступ к объекту подразумевает доступ к содержащейся в нем информации.

Основу политики безопасности составляет способ управления доступом, определяющий порядок доступа субъектов системы к объектам системы. Название этого способа, как правило, определяет название политики безопасности.

Для изучения свойств способа управления доступом создается его формальное описание — математическая модель. При этом модель должна отражать состояния всей системы, ее переходы из одного состояния в другое, а также учитывать, какие состояния и переходы можно считать безопасными в смысле данного управления. Без этого говорить о каких-либо свойствах системы, и тем более гарантировать их, по меньшей мере некорректно. Отметим лишь, что для разработки моделей применяется широкий спектр математических методов (моделирования, теории информации, графов, автоматов и другие).

В настоящее время лучше всего изучены два вида политики безопасности: избирательная и полномочная, основанные, соответственно на избирательном и полномочном способах управления доступом.

Кроме того, существует набор требований, усиливающий действие этих политик и предназначенный для управления информационными потоками в системе.

Следует отметить, что средства защиты, предназначенные для реализации какого-либо из названных выше способа управления доступом, только предоставляют возможности надежного управления доступом или информационными потоками. Определение прав доступа субъектов к объектам и/или информационным потокам (полномочий субъектов и атрибутов объектов, присвоение меток критичности и т. д.) входит в компетенцию администрации системы.

Для того, чтобы корректно воплотить в жизнь разработанную политику безопасности необходимо иметь надежные механизмы ее реализации. Естественно предположить, что все средства, отвечающие за реализацию политики безопасности, сами должны быть защищены от любого вмешательства в их работу. В противном случае говорить о надежности защиты будет трудно. Можно изменять их параметры, но в своей основе они должны оставаться в неприкосновенности.

Поэтому все средства защиты и управления должны быть объединены в так называемую достоверную вычислительную базу.

Достоверная вычислительная база (ДВБ) — это абстрактное понятие, обозначающее полностью защищенный механизм вычислительной системы (включая аппаратные и программные средства), отвечающий за поддержку реализации политики безопасности.

Средства защиты должны создавать ДВБ для обеспечения надежной защиты АСОИБ. В различных средствах защиты ДВБ может быть реализована по-разному. Способность реализации ДВБ к безотказной работе зависит от ее устройства и корректного управления, а ее надежность является залогом соблюдения политики безопасности в защищаемой системе.

Таким образом, ДВБ выполняет двойную задачу — поддерживает реализацию политики безопасности и является гарантом целостности механизмов защиты, то есть самой себя. ДВБ совместно используется всеми пользователями АСОИБ, однако ее модификация разрешена только пользователям со специальными полномочиями. К ним относятся администраторы системы и другие привилегированные сотрудники организации.

Процесс, функционирующий от имени ДВБ, является достоверным. Это означает, что система защиты безоговорочно доверяет этому процессу и все его действия санкционированы политикой безопасности. Именно поэтому задача номер один защиты ДВБ — поддержание собственной целостности; все программы и наборы данных ДВБ, должны быть надежно защищены от несанкционированных изменений.

Для поддержки политики безопасности и собственной защиты ДВБ должна обеспечить защиту субъектов (процессов) системы и защиту объектов системы в оперативной памяти и на внешних носителях.

Защита ДВБ строится на основе концепции иерархической декомпозиции системы. Сущность концепции заключается в том, что реальная система представляется как совокупность иерархически упорядоченных абстрактных уровней; при этом функции каждого уровня реализуются компонентами более низкого уровня. Компоненты определенного уровня зависят только от компонентов более низких уровней и их внутренняя структура полагается недоступной с более высоких уровней. Связь уровней организуется через межуровневый интерфейс.

Структура компонентов системы и связи между ними являются жестко фиксированными; их изменение, дублирование, уничтожение невозможны. Компоненты более высоких уровней привязаны к компонентам более низких уровней, те, в свою очередь, к элементам физической реализации (устройствам ввода-вывода, процессору и др.). Связи между различными компонентами определяются спецификациями межуровневого интерфейса и также не могут изменяться. Это является дополнительной мерой обеспечения целостности ДВБ.

Компоненты верхних уровней обычно описывают интерфейс пользователя. Сюда входят различные редакторы, компиляторы, интерпретаторы командных языков, утилиты и т. д. Средние уровни обычно реализуют ввод-вывод на уровне записей, работу с файлами и виртуальной памятью. Компоненты нижних уровней реализуют планирование и диспетчеризацию процессов, распределение ресурсов, ввод-вывод на физическом уровне, обработку прерываний и т. д. Компонентами нулевого уровня можно считать элементы физической реализации: особенности архитектуры процессора, состав и назначение регистров (общих и привилегированных), физическую реализацию некоторых функций и т. д. Множество компонентов всех уровней, кроме верхнего, а также средства управления ими и составляют ДВБ.

Пользователь, находясь на самом высоком уровне, может только послать запрос на выполнение какой-либо операции. Этот запрос будет разрешен к выполнению компонентами более низких уровней только в том случае, если, пройдя обработку корректности на всех промежуточных уровнях, он не был отвергнут, то есть не сможет нарушить существующую политику безопасности. При этом каждая функция может быть выполнена только определенными компонентами на определенном уровне, что определяется архитектурой системы в целом.

Необходимость защиты внутри отдельных компонентов системы очевидна: каждый из них должен проверять корректность обращения к реализуемой им функции.

Особенность применения концепции иерархической декомпозиции заключается в следующем:

• 1. Каждый компонент должен выполнять строго определенную функцию;
• 2. Каждая функция с помощью операции декомпозиции может быть разбита на ряд подфункций, которые реализуются и защищаются отдельно. Этот процесс может насчитывать несколько этапов;
• 3. Основная «тяжесть» защиты приходится на межуровневый интерфейс, связывающий декомпозированные подфункции в единое целое; горизонтальные ссылки должны быть сведены до минимума. Помимо защиты самой себя ДВБ также должна обеспечить надежную защиту пользователей системы (в частности, друг от друга). Для защиты пользователей используются те же самые механизмы, что и для защиты ДВБ. Теми же остаются и цели защиты: субъектов и объектов пользователей, в оперативной памяти и на внешних носителях. Рассмотрим подробнее принципы такой защиты.

Защита субъектов осуществляется с помощью межуровневого интерфейса: в зависимости от выполняемой им функции система переводит его на соответствующий уровень. Уровень, в свою очередь, определяет и степень управляемости процесса пользователем, который находится на самом верхнем уровне — чем ниже уровень процесса, тем меньше он управляем с более верхних уровней и тем больше он зависит от ОС.

Любые попытки защиты оперативной памяти приводят к необходимости создания виртуальной памяти в том или ином виде. Здесь используется та же концепция иерархической декомпозиции, чтобы отделить реальную память, содержащую информацию, от той, которая доступна пользователям. Соответствие между виртуальной и физической памятью обеспечивается диспетчером памяти. При этом различные области памяти могут являться компонентами разных уровней — это зависит от уровня программ, которые могут обращаться к этим областям.

Пользователи и их программы могут работать только с виртуальной памятью. Доступ к любому участку физической оперативной памяти (в том числе и принадлежащему ДВБ), контролируется диспетчером памяти. При трансляции виртуального адреса в физический проверяются права доступа к указанному участку. Надежность разделения оперативной памяти во многом обеспечивается за счет надежности функции, отображающей виртуальные адреса в физические: адресные пространства различных пользователей и системы не должны перекрываться в физической памяти.

Доступ к информации на внешних носителях осуществляется с помощью подсистемы ввода-вывода; программы этой подсистемы являются компонентами нижних и средних уровней ДВБ. При получении имени файла (адреса записи) в первую очередь проверяются полномочия пользователя на доступ к запрашиваемым данным. Принятие решение на осуществление доступа осуществляется на основе информации, хранящейся в базе данных защиты. Сама база данных является частью ДВБ, доступ к ней также контролируется.

ДВБ должна быть организована таким образом, чтобы только ее компоненты могли выполнить запрос, причем только тот, который содержит корректные параметры.

Одним из необходимых условий реализации ДВБ в средствах защиты является наличие мультирежимного процессора (то есть процессора, имеющего привилегированный и обычный режим работы) о аппаратной поддержкой механизма переключения режимов, и различных способов реализации виртуальной памяти.

Достоверная вычислительная база состоит из ряда механизмов защиты, позволяющих ей обеспечивать поддержку реализации политики безопасности.

Основой ДВБ является ядро безопасности — элементы аппаратного и программного обеспечения, защищенные от модификации и проверенные на корректность, которые разделяют все попытки доступа субъектов к объектам.

Ядро безопасности является реализацией концепции монитора ссылок (reference monitor) — абстрактной концепции механизма защиты.

Основными функциями, которые должно выполнять ядро безопасности совместно с другими службами ОС, являются:

1. Идентификация, аутентификация и авторизация субъектов и объектов системы.

Эти функции необходимы для подтверждения подлинности субъекта, законности его прав на данный объект или на определенные действия, а также для обеспечения работы субъекта в системе.

• — Идентификация — процесс распознавания элемента системы, обычно с помощью заранее определенного идентификатора или другой априорной информации; каждый субъект или объект должен быть однозначно идентифицируем.
• — Аутентификация — проверка идентификации пользователя, процесса, устройства или другого компонента системы (обычно осуществляется перед разрешением доступа); а также проверка целостности данных при их хранении или передаче для предотвращения несанкционированной модификации.
• — Авторизация — предоставление субъекту прав на доступ к объекту.

Эти функции необходимы для поддержания разрешительного порядка доступа к системе и соблюдения политики безопасности: авторизованный (разрешенный) доступ имеет только тот субъект, чей идентификатор удовлетворяет результатам аутентификации. Они выполняются как в процессе работы (при обращении к наборам данных, устройствам, ресурсам), так и при входе в систему.

2. Контроль входа пользователя в систему и управление паролями. Эти функции являются частным случаем перечисленных выше: при входе в систему и вводе имени пользователя осуществляется идентификация, при вводе пароля — аутентификация и, если пользователь с данными именем и паролем зарегистрирован в системе, ему разрешается доступ к определенным объектам и ресурсам (авторизация). Однако при входе в систему существуют отличия при выполнении этих функций. Они обусловлены тем, что в процессе работы система уже имеет информацию о том, кто работает, какие у него полномочия (на основе информации в базе данных защиты) и т. д. и поэтому может адекватно реагировать на запросы субъекта. При входе в систему это все только предстоит определить. В данном случае возникает необходимость организации «достоверного маршрута» — пути передачи идентифицирующей информации от пользователя к ядру безопасности для подтверждения подлинности. Как показывает практика, вход пользователя в систему — одно из наиболее уязвимых мест защиты; известно множество случаев взлома пароля, входа без пароля, перехвата пароля и т. д. Поэтому при выполнении входа и пользователь, и система должны быть уверены, что они работают непосредственно друг с другом, между ними нет других программ и вводимая информация истинна.

Достоверный маршрут реализуется привилегированными процедурами ядра безопасности, чья работа обеспечивается механизмами ДВБ, а также некоторыми другими механизмами, выполняющими вспомогательные функции. Они проверяют, например, что терминал, с которого осуществляется вход в систему, не занят никаким другим пользователем, который имитировал окончание работы.

3. Регистрация и протоколирование. Аудит.

Эти функции обеспечивают получение и анализ информации о состоянии ресурсов системы с помощью специальных средств контроля, а также регистрацию действий, признанных администрацией потенциально опасными для безопасности системы. Такими средствами могут быть различные системные утилиты или прикладные программы, выводящие информацию непосредственно на системную консоль или другое определенное для этой цели устройство, а также системный журнал. Кроме того, почти все эти средства контроля могут не только обнаружить какое-либо событие, но и фиксировать его.

Большинство систем защиты имеют в своем распоряжении средства управления системным журналом. Системный журнал является составной частью монитора ссылок и служит для контроля соблюдения политики безопасности. Он является одним из основных средств контроля, помогающим администратору предотвращать возможные нарушения в связи с тем, что:

• — способен оперативно фиксировать происходящие в системе события;
• — может помочь выявить средства и априорную информацию, использованные злоумышленником для нарушения;
• — может помочь определить, как далеко зашло нарушение, подсказать метод его расследования и способы исправления ситуации.

Содержимое системного журнала и других наборов данных, хранящих информацию о результатах контроля, должны подвергаться периодическому просмотру и анализу (аудит) с целью проверки соблюдения политики безопасности.

4. Противодействие «сборке мусора».

После окончания работы программы обрабатываемая информация не всегда полностью удаляется из памяти. Части данных могут оставаться в оперативной памяти, на дисках и лентах, других носителях. Они хранятся на диске до перезаписи или уничтожения. При выполнении этих действий на освободившемся пространстве диска находятся их остатки.

Хотя при искажении заголовка файла эти остатки прочитать трудно, однако, используя специальные программы и оборудование, такая возможность все-таки имеется. Этот процесс называется «сборкой мусора». Он может привести к утечке важной информации.

Для защиты от «сборки мусора» используются специальные средства, которые могут входить в ядро безопасности ОС или устанавливаться дополнительно.

5. Контроль целостности субъектов.

Согласно модели Белла-Лападулла множество субъектов системы есть подмножество множества объектов, то есть каждый субъект одновременно является объектом. При этом под содержимым субъекта обычно понимают содержимое контекста процесса, куда входит содержимое общих и специальных регистров (контекст процесса постоянно изменяется). Кроме содержимого или значения субъект имеет ряд специфических атрибутов: приоритет, список привилегий, набор идентификаторов и др. характеристики. В этом смысле поддержание целостности субъекта, то есть предотвращение его несанкционированной модификации, можно рассматривать как частный случай этой задачи для объектов вообще.

В то же время субъект отличается от объекта тем, что является, согласно определению, активным компонентом системы. В связи с этим для защиты целостности субъекта, в качестве представителя которого выступает процесс, вводится такое понятие как рабочая среда или область исполнения процесса. Эта область является логически защищенной подсистемой, которой доступны все ресурсы системы, относящиеся к соответствующему процессу. Другими словами, область исполнения процесса является виртуальной машиной. В рамках этой области процесс может выполнять любые санкционированные действия без опасения нарушения целостности. Таким образом, реализуется концепция защищенной области для отдельного процесса.

Контроль целостности обеспечивается процедурами ядра безопасности, контролируемыми механизмами поддержки ДВБ. Основную роль играют такие механизмы, как поддержка виртуальной памяти (для создания области данного процесса) и режим исполнения процесса (определяет его возможности в рамках данной области и вне ее).

Область исполнения процесса может содержать или вкладываться в другие подобласти, которые составляют единую иерархическую структуру системы. Процесс может менять области: это действие называется переключением области процесса. Оно всегда связано с переходом центрального процессора в привилегированный режим работы.

Механизмы поддержки областей исполнения процесса обеспечивают контроль их целостности достаточно надежно. Однако даже разделенные процессы должны иметь возможность обмениваться информацией. Для этого разработаны несколько специальных механизмов, чтобы можно было осуществлять обмен информацией между процессами без ущерба безопасности или целостности каждого из них. К таким механизмам относятся, например, кластеры флагов событий, почтовые ящики и другие системные структуры данных. Следует однако учитывать, что с их помощью может осуществляться утечка информации, поэтому если использование таких механизмов разрешено, их обязательно следует контролировать.

6. Контроль доступа.

Под контролем доступа будем понимать ограничение возможностей использования ресурсов системы программами, процессами или другими системами (для сети) в соответствии с политикой безопасности. Под доступом понимается выполнение субъектом некоторой операции над объектом из множества разрешенных для данного типа. Примерами таких операций являются чтение, открытие, запись набора данных, обращение к устройству и т. д.

Контроль должен осуществляться при доступе к:

• — оперативной памяти;
• — разделяемым устройствам прямого доступа;
• — разделяемым устройствам последовательного доступа;
• — разделяемым программам и подпрограммам;
• — разделяемым наборам данных.

Основным объектом внимания средств контроля доступа являются совместно используемые наборы данных и ресурсы системы. Совместное использование объектов порождает ситуацию «взаимного недоверия», при которой разные пользователи одного объекта не могут до конца доверять друг другу. Тогда, если с этим объектом что-нибудь случиться, все они попадают в круг подозреваемых.

Существует четыре основных способа разделения субъектов к совместно используемым объектам:

• 1. Физическое — субъекты обращаются к физически различным объектам (однотипным устройствам, наборам данных на разных носителях и т. д.).
• 2. Временное — субъекты с различными правами доступа к объекту получают его в различные промежутки времени.
• 3. Логическое — субъекты получают доступ к совместно используемому объекту в рамках единой операционной среды, но под контролем средств разграничения доступа, которые моделируют виртуальную операционную среду «один субъект — все объекты»; в этом случае разделение может быть реализовано различными способами разделение оригинала объекта, разделение с копированием объекта и т. д.
• 4. Криптографическое — все объекты хранятся в зашифрованном виде, права доступа определяются наличием ключа для расшифрования объекта.

Существует множество различных вариантов одних и тех же способов разделения субъектов, они могут иметь разную реализацию в различных средствах защиты.

Контроль доступа субъектов системы к объектам (не только к совместно используемым, но и к индивидуальным) реализуется с помощью тех же механизмов, которые реализуют ДВБ и осуществляется процедурами ядра безопасности.

Как уже отмечалось выше, настройка механизмов защиты — дело сугубо индивидуальное для каждой системы и даже для каждой задачи. Поэтому дать ее подробное описание довольно трудно. Однако существуют общие принципы, которых следует придерживаться, чтобы облегчить себе работу, так как они проверены практикой. Рассмотрим их:

1. Группирование.

Это объединение множества субъектов под одним групповым именем; всем субъектам, принадлежащим одной группе, предоставляются равные права. Принципы объединения пользователей в группы могут быть самые разные: одинаковый характер вычислений, работа над совместным проектом и т. д. При этом один и тот же субъект может входить в несколько различных групп, и, соответственно, иметь различные права по отношению к одному и тому же объекту. Механизм группирования может быть иерархическим. Это означает, что каждый субъект является членом нескольких групп, упорядоченных по отношению «быть подмножеством». Контроль за состоянием групп очень важен, поскольку члены одной группы имеют доступ к большому числу объектов, что не способствует их безопасности. Создание групп и присвоение групповых привилегий должно производиться администратором безопасности, руководителем группы или каким-либо другим лицом, несущим ответственность за сохранность групповых объектов.

2. Правила умолчания.

Большое внимание при назначении привилегий следует уделять правилам умолчания, принятым в данных средствах защиты; это необходимо для соблюдения политики безопасности. Во многих системах, например, субъект, создавший объект и являющийся его владельцем, по умолчанию получает все права на него. Кроме того, он может эти права передавать кому-либо. В различных средствах защиты используются свои правила умолчания, однако принципы назначения привилегий по умолчанию в большинстве систем одни и те же. Если в системе используется древовидная файловая структура, то необходимо принимать во внимание правила умолчания для каталогов. Корректное использование правил умолчания способствуют поддержанию целостности политики безопасности.

3. Минимум привилегий.

Это один из основополагающих принципов реализации любой политики безопасности, используемый повсеместно. Каждый пользователь и процесс должен иметь минимальное число привилегий, необходимых для работы. Определение числа привилегий для всех пользователей, с одной стороны, позволяющих осуществлять быстрый доступ ко всем необходимым для работы объектам, а, с другой, — запрещающих доступ к чужим объектам — проблема достаточно сложная. От ее решения во многом зависит корректность реализации политики безопасности.

4. Принцип «надо знать».

Этот принцип во многом схож с предыдущим. Согласно ему, полномочия пользователей назначаются согласно их обязанностям. Доступ разрешен только к той информации, которая необходима им для работы. Согласно принципу, пользователь должен знать обо всех доступных ему ресурсах. В том случае, если пользователь не знает о них, такие ресурсы должны быть отключены.

5. Объединение критичной информации.

Во многих системах сбор, хранение и обработка информации одного уровня производится в одном месте (узле сети, устройстве, каталоге). Это связано с тем, что проще защитить одним и тем же способом большой массив информации, чем организовать индивидуальную защиту для каждого набора данных. Для реализации этого принципа могут быть разработаны специальные программы, управляющие обработкой таких наборов данных. Это будет простейший способ построения защищенных областей.

6. Иерархия привилегий.

Контроль объектов системы может иметь иерархическую организацию. Такая организация принята в большинстве коммерческих систем.

При этом схема контроля имеет вид дерева, в котором узлы — субъекты системы, ребра — право контроля привилегий согласно иерархии, корень — администратор системы, имеющий право изменять привилегии любого пользователя.

Узлами нижележащих уровней являются администраторы подсистем, имеющие права изменять привилегии пользователей этих подсистем (в их роли могут выступать руководители организаций, отделов). Листьями дерева являются все пользователи системы. Вообще говоря, субъект, стоящий в корне любого поддерева, имеет право изменять защиту любого субъекта, принадлежащего этому поддереву.

Достоинство такой структуры — точное копирование схемы организации, которую обслуживает АСОИБ. Поэтому легко составить множество субъектов, имеющих право контролировать данный объект. Недостаток иерархии привилегий — сложность управления доступом при большом количестве субъектов и объектов, а также возможность получения доступа администратора системы (как высшего по иерархии) к любому набору данных.

7. Привилегии владельца.

При таком контроле каждому объекту соответствует единственный субъект с исключительным правом контроля объекта — владелец. Как правило, это его создатель. Владелец обладает всеми разрешенными для этого типа данных правами на объект, может разрешать доступ любому другому субъекту, но не имеет права никому передать привилегию на корректировку защиты. Однако такое ограничение не касается администраторов системы — они имеют право изменять защиту любых объектов.

Главным недостатком принципа привилегий владельца является то, что при обращении к объекту, пользователь должен предварительно получить разрешение у владельца (или администратора). Это может приводить к сложностям в работе (например; при отсутствии владельца или просто нежелании его разрешить доступ). Поэтому такой принцип обычно используется при защите личных объектов пользователей.

8. Свободная передача привилегий.

При такой схеме субъект, создавший объект, может передать любые права на него любому другому субъекту. Тот, в свою очередь, может передать все эти права другому субъекту.

Естественно, при этом возникают большие трудности в определении круга субъектов, имеющих в данный момент доступ к объекту (права на объект могут распространяться очень быстро и так же быстро исчезать), и поэтому такой объект легко подвергнуть несанкционированной обработке. В силу этих обстоятельств подобная схема применяется достаточно редко — в основном в исследовательских группах, работающих над одним проектом (когда все имеющие доступ к объекту заинтересованы в его содержимом).

В чистом виде рассмотренные принципы реализации политики безопасности применяются редко. Обычно используются их различные комбинации. Ограничение доступа к объектам в ОС включает в себя ограничение доступа к некоторым системным возможностям, например, ряду команд, программам и т. д., если при использовании их нарушается. политика безопасности. Вообще набор полномочий каждого пользователя должен быть тщательно продуман, исключены возможные противоречия и дублирования, поскольку большое количество нарушений происходит именно из-за этого. Может произойти утечка информации без нарушения защиты, если плохо была спроектирована или реализована политика безопасности.

Политика безопасности и механизмы поддержки ее реализации образуют единую защищенную среду обработки информации. Эта среда имеет иерархическую структуру, где верхние уровни представлены требованиями политики безопасности, далее следует интерфейс пользователя, затем идут несколько программных уровней защиты (включая уровни ОС) и. наконец, нижний уровень этой структуры представлен аппаратными средствами защиты. На всех уровнях, кроме верхнего, должны реализовываться требования политики безопасности, за что, собственно, и отвечают механизмы защиты.

В различных системах механизмы защиты могут быть реализованы по-разному; их конструкция определяется общей концепцией системы. Однако одно требование должно выполняться неукоснительно: эти механизмы должны адекватно реализовывать требования политики безопасности.