計算機安全技術-第12講 訪問控制技術

第5章訪問控制技術本章學習目標訪問控制的三個要素、7種策略、內容、模型訪問控制的安全策略與安全級別安全審計的類型、與實施有關的問題日志的審計WindowsNT操作系統中的訪問控制與安全審計5.1訪問控制概述訪問控制是在保障授權用戶能獲取所需資源的同時拒絕非授權用戶的安全機制。網絡的訪問控制技術是通過對訪問的申請、批準和撤銷的全過程進行有效的控制，從而確保只有合法用戶的合法訪問才能給予批準，而且相應的訪問只能執行授權的操作。訪問控制是計算機網絡系統安全防范和保護的重要手段，是保證網絡安全最重要的核心策略之一，也是計算機網絡安全理論基礎重要組成部分。5.1.1訪問控制的定義訪問控制是指主體依據某些控制策略或權限對客體本身或是其資源進行的不同授權訪問。訪問控制包括三個要素，即主體、客體和控制策略。主體S（Subject）是指一個提出請求或要求的實體，是動作的發起者，但不一定是動作的執行者。主體可以是某個用戶，也可以是用戶啟動的進程、服務和設備。客體O（Object）是接受其他實體訪問的被動實體。客體的概念也很廣泛，凡是可以被操作的信息、資源、對象都可以認為是客體。在信息社會中，客體可以是信息、文件、記錄等的集合體，也可以是網路上的硬件設施，無線通信中的終端，甚至一個客體可以包含另外一個客體?？刂撇呗钥刂撇呗訟（Attribution）是主體對客體的訪問規則集，即屬性集合。訪問策略實際上體現了一種授權行為，也就是客體對主體的權限允許。訪問控制的目的是為了限制訪問主體對訪問客體的訪問權限，從而使計算機網絡系統在合法范圍內使用；它決定用戶能做什么，也決定代表一定用戶身份的進程能做什么。為達到上述目的，訪問控制需要完成以下兩個任務：識別和確認訪問系統的用戶。決定該用戶可以對某一系統資源進行何種類型的訪問7種訪問控制策略入網訪問控制。網絡的權限控制。目錄級安全控制。屬性安全控制。網絡服務器安全控制。網絡監測和鎖定控制。網絡端口和節點的安全控制。5.1.2訪問控制的內容訪問控制的實現首先要考慮對合法用戶進行驗證，然后是對控制策略的選用與管理，最后要對非法用戶或是越權操作進行管理。所以，訪問控制包括認證、控制策略實現和審計三個方面的內容。認證：包括主體對客體的識別認證和客體對主體檢驗認證。控制策略的具體實現：如何設定規則集合從而確保正常用戶對信息資源的合法使用，既要防止非法用戶，也要考慮敏感資源的泄漏，對于合法用戶而言，更不能越權行使控制策略所賦予其權利以外的功能。安全審計：使系統自動記錄網絡中的“正?！辈僮鳌ⅰ胺钦！辈僮饕约笆褂脮r間、敏感信息等。審計類似于飛機上的“黑匣子”，它為系統進行事故原因查詢、定位、事故發生前的預測、報警以及為事故發生后的實時處理提供詳細可靠的依據或支持。5.2訪問控制模型自主訪問控制模型強制訪問控制模型基于角色的訪問控制模型其他訪問控制模型基于任務的訪問控制模型基于對象的訪問控制模型

5.2.1自主訪問控制模型自主訪問控制模型（DiscretionaryAccessControlModel，DACModel）是根據自主訪問控制策略建立的一種模型，它基于對主體或主體所屬的主體組的識別來限制對客體的訪問，也就是由擁有資源的用戶自己來決定其他一個或一些主體可以在什么程度上訪問哪些資源。自主訪問控制又稱為任意訪問控制，一個主體的訪問權限具有傳遞性。訪問控制表（AccessControlList，ACL）是基于訪問控制矩陣中列的自主訪問控制。它在一個客體上附加一個主體明細表，來表示各個主體對這個客體的訪問權限。5.2.2強制訪問控制模型自主訪問控制的最大特點是自主，即資源的擁有者對資源的訪問策略具有決策權，因此是一種限制比較弱的訪問控制策略。這種方式給用戶帶來靈活性的同時，也帶來了安全隱患。和DAC模型不同的是，強制訪問控制模型（MandatoryAccessControlModel，MACModel）是一種多級訪問控制策略，它的主要特點是系統對主體和客體實行強制訪問控制：系統事先給所有的主體和客體指定不同的安全級別，比如絕密級、機密級、秘密級和無密級。在實施訪問控制時，系統先對主體和客體的安全級別進行比較，再決定主體能否訪問該客體。所以，不同級別的主體對不同級別的客體的訪問是在強制的安全策略下實現的。5.2.3基于角色的訪問控制模型在上述兩種訪問控制模型中，用戶的權限可以變更，但必須在系統管理員的授權下才能進行。然而在具體實現時，往往不能滿足實際需求。主要問題在于：同一用戶在不同的場合需要以不同的權限訪問系統，而變更權限必須經系統管理員授權修改，因此很不方便。當用戶量大量增加時，系統管理將變得復雜、工作量急劇增加，容易出錯。不容易實現系統的層次化分權管理，尤其是當同一用戶在不同場合處在不同的權限層次時，系統管理很難實現。除非同一用戶以多個用戶名注冊。但是如果企業的組織結構或是系統的安全需求出于變化的過程中時，那么就需要進行大量繁瑣的授權變動，系統管理員的工作將變得非常繁重，更主要的是容易發生錯誤造成一些意想不到的安全漏洞。角色的概念在基于角色的訪問控制模型中，角色（role）定義為與一個特定活動相關聯的一組動作和責任。系統中的主體擔任角色，完成角色規定的責任，具有角色擁有的權限。一個主體可以同時擔任多個角色，它的權限就是多個角色權限的總和。基于角色的訪問控制就是通過各種角色的不同搭配授權來盡可能實現主體的最小權限。最小權限指主體在能夠完成所有必需的訪問工作基礎上的最小權限。5.2.4其他訪問控制模型1、基于任務的訪問控制模型（TaskbasedAccessControlModel，TBACModel）。TBAC是從應用和企業層角度來解決安全問題，以面向任務的觀點，從任務（活動）的角度來建立安全模型和實現安全機制，在任務處理的過程中提供動態實時的安全管理。其訪問控制策略及其內部組件關系一般由系統管理員直接配置，支持最小特權原則和最小泄漏原則，在執行任務時只給用戶分配所需的權限，未執行任務或任務終止后用戶不再擁有所分配的權限；而且在執行任務過程中，當某一權限不再使用時，將自動收回該權限。2．基于對象的訪問控制模型基于對象的訪問控制模型（ObjectBasedAccessControlModel，OBACModel）。OBAC模型從受控對象的角度出發，將主體的訪問權限直接與受控對象相關聯，一方面定義對象的訪問控制表，增、刪、修改訪問控制項易于操作；另一方面，當受控對象的屬性發生改變，或者受控對象發生繼承和派生行為時，無須更新訪問主體的權限，只需要修改受控對象的相應訪問控制項即可，從而減少了主體的權限管理，減輕了由于信息資源的派生、演化和重組等帶來的分配、設定角色權限等的工作量。5.3訪問控制的安全策略

與安全級別訪問控制的安全策略有以下兩種實現方式：基于身份的安全策略和基于規則的安全策略。這兩種安全策略建立的基礎都是授權行為。5.3.1安全策略實施原則：訪問控制安全策略的實施原則圍繞主體、客體和安全控制規則集三者之間的關系展開。最小特權原則。是指主體執行操作時，按照主體所需權利的最小化原則分配給主體權力。最小特權原則的優點是最大限度地限制了主體實施授權行為，可以避免來自突發事件、錯誤和未授權主體的危險。也就是說，為了達到一定目的，主體必須執行一定操作，但他只能做他所被允許做的，其他除外。最小泄漏原則。是指主體執行任務時，按照主體所需要知道的信息最小化的原則分配給主體權力。多級安全策略。是指主體和客體間的數據流向和權限控制按照安全級別的絕密（TS）、秘密（S）、機密（C）、限制（RS）和無級別（U）5級來劃分。多級安全策略的優點是避免敏感信息的擴散。具有安全級別的信息資源，只有安全級別比它高的主體才能夠訪問?；谏矸莸陌踩呗曰谏矸莸陌踩呗允沁^濾對數據或資源的訪問，只有能通過認證的那些主體才有可能正常使用客體的資源?；谏矸莸陌踩呗园ɑ趥€人的策略和基于組的策略，主要有兩種基本的實現方法，分別為能力表和訪問控制表?；趥€人的策略?；趥€人的策略是指以用戶個人為中心建立的一種策略，由一些列表組成。這些列表針對特定的客體，限定了哪些用戶可以實現何種安全策略的操作行為?；诮M的策略?；诮M的策略是基于個人的策略的擴充，指一些用戶被允許使用同樣的訪問控制規則訪問同樣的客體。基于規則的安全策略基于規則的安全策略中的授權通常依賴于敏感性。在一個安全系統中，數據或資源應該標注安全標記。代表用戶進行活動的進程可以得到與其原發者相應的安全標記。在實現上，由系統通過比較用戶的安全級別和客體資源的安全級別來判斷是否允許用戶進行訪問。5.3.2安全級別安全級別有兩個含義，一個是主、客體系統資源的安全級別，分為有層次的安全級別和無層次的安全級別；另一個是訪問控制系統實現的安全級別，這和《可信計算機系統評估標準》的安全級別是一樣的，分為D，C（C1，C2），B（B1，B2，B3）和A共4類7級，由低到高。5.4安全審計計算機網絡安全審計是通過一定的策略，利用記錄和分析系統活動和用戶活動的歷史操作事件，按照順序檢查、審查和檢驗每個事件的環境及活動，其中系統活動包括操作系統和應用程序進程的活動；用戶活動包括用戶在操作系統中和應用程序中的活動，如用戶使用何種資源、使用的時間、執行何種操作等方面，發現系統的漏洞并改進系統的性能和安全。審計是計算機網絡安全的重要組成部分。5.4.1安全審計概述安全審計的目標：對潛在的攻擊者起到震懾和警告的作用；對于已經發生的系統破壞行為，提供有效的追究責任的證據，評估損失，提供有效的災難恢復依據；為系統管理員提供有價值的系統使用日志，幫助系統管理員及時發現系統入侵行為或潛在的系統漏洞。安全審計的類型有三種：系統級審計、應用級審計和用戶級審計。系統級審計。系統級審計的內容主要包括登錄（成功和失?。?、登錄識別號、每次登錄嘗試的日期和時間、每次退出的日期和時間、所使用的設備、登錄后運行的內容（如用戶啟動應用的嘗試，無論成功或失敗）。典型的系統級日志還包括和安全無關的信息，如系統操作、費用記賬和網絡性能。應用級審計。系統級審計可能無法跟蹤和記錄應用中的事件，也可能無法提供應用和數據擁有者需要的足夠的細節信息。通常，應用級審計的內容包括打開和關閉數據文件，讀取、編輯和刪除記錄或字段的特定操作以及打印報告之類的用戶活動。用戶級審計。用戶級審計的內容通常包括：用戶直接啟動的所有命令、用戶所有的鑒別和認證嘗試、用戶所訪問的文件和資源等方面。安全審計系統的基本結構安全審計是通過對所關心的事件進行記錄和分析來實現的，因此審計過程包括審計發生器、日志記錄器、日志分析器和報告機制幾部分，如圖所示。系統事件安全事件應用事件網絡事件其他事件審計發生器審計發生器審計發生器審計發生器審計發生器日志

記錄器日志

分析器審計分析報告日志文件審計策略

和規則…5.4.2日志的審計日志的內容：日志系統可根據安全要求的強度選擇記錄下列事件的部分或全部：審計功能的啟動和關閉。使用身份驗證機制。將客體引入主體的地址空間。刪除客體。管理員、安全員、審計員和一般操作人員的操作。其他專門定義的可審計事件。通常，對于一個事件，日志應包括事件發生的日期和時間、引發事件的用戶（地址）、事件和源及目的的位置、事件類型、事件成敗等。安全審計的記錄機制不同的系統可采用不同的機制記錄日志。日志的記錄可以由操作系統完成，也可以由應用系統或其他專用記錄系統完成。但是，大部分情況都可用系統調用Syslog來記錄日志，也可以用SNMP記錄。Syslog由Syslog守護程序、Syslog規則集及Syslog系統調用三部分組成。日志素材Syslog系統調用Syslog守護程序Syslog規則集日志記錄

系統日志分析日志分析就是在日志中尋找模式，主要內容如下：潛在侵害分析。日志分析應能用一些規則去監控審計事件，并根據規則發現潛在的入侵。這種規則可以是由己定義的可審計事件的子集所指示的潛在安全攻擊的積累或組合，或者其他規則?；诋惓z測的輪廓。日志分析應確定用戶正常行為的輪廓，當日志中的事件違反正常訪問行為的輪廓，或超出正常輪廓一定的門限時，能指出將要發生的威脅。簡單攻擊探測。日志分析應對重大威脅事件的特征有明確的描述，當這些攻擊現象出現時，能及時指出。復雜攻擊探測。要求高的日志分析系統還應能檢測到多步入侵序列，當攻擊序列出現時，能預測其發生步驟審計事件查閱由于審計系統是追蹤、恢復的直接依據，甚至是司法依據，因此其自身的安全性十分重要。審計系統的安全主要是查閱和存儲的安全。審計事件的查閱應該受到嚴格的限制，不能篡改日志。通常通過以下不同的層次保證查閱的安全：審計查閱。審計系統以可理解的方式為授權用戶提供查閱日志和分析結果的功能。有限審計查閱。審計系統只能提供對內容的讀權限，因此應拒絕具有讀以外權限的用戶訪問審計系統可選審計查閱。在有限審計查閱的基礎上限制查閱的范圍。審計事件存儲審計事件的存儲也有安全要求，具體有如下幾種情況。受保護的審計蹤跡存儲。即要求存儲系統對日志事件具有保護功能，防止未授權的修改和刪除，并具有檢測修改/刪除的能力。審計數據的可用性保證。在審計存儲系統遭受意外時，能防止或檢測審計記錄的修改，在存儲介質存滿或存儲失敗時，能確保記錄不被破壞。防止審計數據丟失。在審計蹤跡超過預定的門限或記滿時，應采取相應的措施防止數據丟失。這種措施可以是忽略可審計事件、只允許記錄有特殊權限的事件、覆蓋以前記錄、停止工作等。5.4.3安全審計的實施為了確保審計數據的可用性和正確性，審計數據需要受到保護，因為不正確的數據也是沒用的。而且，如果不對日志數據進行及時審查，規劃和實施得再好的審計也會失去價值。審計應該根據需要（經常由安全事件觸發）定期審查、自動實時審查或兩者兼而有之。系統管理人員和系統管理員應該根據計算機安全管理的要求確定需要維護多長時間的審計數據，其中包括系統內保存的和歸檔保存的數據。與實施有關的問題包括：保護審計數據、審查審計數據和用于審計分析的工具。1．保護審計數據訪問在線審計日志必須受到嚴格限制。計算機安全管理人員和系統管理員或職能部門經理出于檢查的目的可以訪問，但是維護邏輯訪問功能的安全管理人員沒有必要訪問審計日志。防止非法修改以確保審計跟蹤數據的完整性尤其重要。使用數字簽名是實現這一目標的一種途徑。另一類方法是使用只讀設備。入侵者會試圖修改審計跟蹤記錄以掩蓋自己的蹤跡是審計跟蹤文件需要保護的原因之一。使用強訪問控制是保護審計跟蹤記錄免受非法訪問的有效措施。當牽涉到法律問題時，審計跟蹤信息的完整性尤為重要（這可能需要每天打印和簽署日志）。此類法律問題應該直接咨詢相關法律顧問。審計跟蹤信息的機密性也需要受到保護，如審計跟蹤所記錄的用戶信息可能包含諸如交易記錄等不宜披露的個人信息。強訪問控制和加密在保護機密性方面非常有效2．審查審計數據審計跟蹤的審查和分析可以分為在事后檢查、定期檢查或實時檢查。審查人員應該知道如何發現異常活動。如果可以通過用戶識別碼、終端識別碼、應用程序名、日期時間或其他參數組來檢索審計跟蹤記錄并生成所需的報告，那么審計跟蹤檢查就會比較容易。事后檢查。定期檢查。實時檢查。3．審計工具審計精選工具。此類工具用于從大量的數據中精選出有用的信息以協助人工檢查。在安全檢查前，此類工具可以剔除大量對安全影響不大的信息。這類工具通常可以剔除由特定類型事件產生的記錄，如由夜間備份產生的記錄將被剔除。趨勢/差別探測工具。此類工具用于發現系統或用戶的異?；顒?。可以建立較復雜的處理機制以監控系統使用趨勢和探測各種異常活動。例如，如果用戶通常在上午9點登錄，但卻有一天在凌晨4點半登錄，這可能是一件值得調查的安全事件。攻擊特征探測工具。此類工具用于查找攻擊特征，通常一系列特定的事件表明有可能發生了非法訪問嘗試。一個簡單的例子是反復進行失敗的登錄嘗試。5.5WindowsNT中的訪問控制

與安全審計5.5.1WindowsNT中的訪問控制1．WindowsNT的安全模型WindowsNT采用的是微內核（Microkernel）結構和模塊化的系統設計。有的模塊運行在底層的內核模式上，有的模塊則運行在受內核保護的用戶模式上。WindowsNT的安全模型

由4部分構成登錄過程（LogonProcess，LP）：接受本地用戶或者遠程用戶的登錄請求，處理用戶信息，為用戶做一些初始化工作。本地安全授權機構（LocalSecurityAuthority，LSA）：根據安全賬號管理器中的數據處理本地或者遠程用戶的登錄信息，并控制審計和日志。這是整個安全子系統的核心。安全賬號管理器（SecurityAccountManager，SAM）：維護賬號的安全性管理的數據庫。安全引用監視器（SecurityReferenceMonitor，SRM）：檢查存取合法性，防止非法存取和修改。這4部分在訪問控制的不同階段發揮各自不同的作用。2．WindowsNT的訪問控制過程（1）創建賬號。當一個賬號被創建時，WindowsNT系統為它分配一個安全標識（SID）。安全標識和賬號惟一對應，在賬號創建時創建，賬號刪除時刪除，而且永不再用。安全標識與對應的用戶和組的賬號信息一起存儲在SAM數據庫里。（2）登錄過程（LP）控制。每次用戶登錄時，用戶應輸入用戶名、口令和用戶希望登錄的服務器/域等信息，登錄主機把這些信息傳送給系統的安全賬號管理器，安全賬號管理器將這些信息與SAM數據庫中的信息進行比較，如果匹配，服務器發給客戶機或工作站允許訪問的信息，記錄用戶賬號的特權、主目錄位置、工作站參數等信息，并返回用戶的安全標識和用戶所在組的安全標識。工作站為用戶生成一個進程。（3）創建訪問令牌。當用戶登錄成功后，本地安全授權機構（LSA）為用戶創建一個訪問令牌，包括用戶名、所在組、安全標識等信息。以后用戶每新建一個進程，都將訪問并復制令牌作為該進程的訪問令牌。（4）訪問對象控制。當用戶或者用戶生成的進程要訪問某個對象時，安全引用監視器（SRM）將用戶/進程的訪問令牌中的安全標識（SID）與對象安全描述符（是NT為共享資源創建的一組安全屬性，包括所有者安全標識、組安全標識、自主訪問控制表、系統訪問控制表和訪問控制項）中的自主訪問控制表進行比較，從而決定用戶是否有權訪問該對象。在這個過程中應該注意：安全標識（SID）對應賬號的整個有效期，而訪問令牌只對應某一次賬號登錄。5.5.2WindowsNT中的安全審計WindowsNT的三個日志文件的物理位置如下：系統日志：包含所有系統相關事件的信息。%systemroot%\system32\config\sysevent.evt安全日志：包括有關通過NT可識別安全提供者和客戶的系統訪問信息。%systemroot%\system32\config\secevent.evt應用程序日志：包括用NTSecurityauthority注冊的應用程序產生的信息。%systemroot%\system32\config\appevent.evtNT審計子系統結構幾乎WindowsNT系統中的每一項事務都可以在一定程度上被審計，在WindowsNT中可以在Explorer和Usermanager兩個地方打開審計。在Explorer中，選擇Security，再選擇Auditing以激活DirectoryAuditing對話框，系統管理員可以在這個窗口選擇跟蹤有效和無效的文件訪問。在Usermanager中，系統管理員可以根據各種用戶事件的成功和失敗選擇審計策略，如登錄和退出、文件訪問、權限非法和關閉系統等。WindowsNT使用一種特殊的格式存放它的日志文件，這種格式的文件可以被事件瀏覽器（Eventviewer）讀取。事件瀏覽器可以在Administrativetool程序組中找到。系統管理員可以使用事件瀏覽器的Filter選項根據一定條件選擇要查看的日志條目。查看條件包括類別、用戶和消息類型。審計日志的記錄格式WindowsNT的審計日志由一系列的事件記錄組成。每一個事件記錄分為三個功能部分：頭、事件描述和可選的附加數據項。下圖顯示了一個事件記錄的結構。記錄頭數據時間用戶名計算機名事件ID源類型種類事件描述可變內容，依賴于事件，可以是問題的文本解釋和糾正措施的建議附加數據附加域。如果采用的話，包含以字節或字顯示的二進制數據及事件記錄的源應用產生的信息NT事件日志管理特征WindowsNT提供了大量特征給系統管理員去管理操作系統事件日志機制。例如，管理員能限制日志的大小并規定當文件達到容量上限時，如何去處理這些文件。選項包括：用新記錄去沖掉最老的記錄，停止系統直到事件日志被手工清除。當系統開始運行時，系統和應用事件日志也自動開始。當日志文件滿并且系統配置規定它們必須被手工清除時，日志停止。另一方面，安全事件日志必須由具有管理者權限的人啟動。利用NT的用戶管理器，可以設置安全審計規則。要啟用安全審計的