電子工程職稱論文發(fā)表淺析Linux訪問控制機制

　　摘 要： 從操作系統(tǒng)的訪問控制機制角度出發(fā)，探討Linux系統(tǒng)的安全性。以Linux的通用訪問控制框架為基礎(chǔ)，增加一層訪問控制，實現(xiàn)一個具有可擴展性的訪問控制體系結(jié)構(gòu)，并定義和實現(xiàn)相應(yīng)的功能模塊，達(dá)到增強Linux系統(tǒng)安全訪問的目的。

　　關(guān)鍵詞： Linux; 操作系統(tǒng); 安全訪問; 訪問控制機制

　　0 引言

　　操作系統(tǒng)的安全功能主要是實現(xiàn)訪問控制。訪問控制是實現(xiàn)既定安全策略的系統(tǒng)安全技術(shù)，它對所有資源訪問請求進(jìn)行仲裁，即根據(jù)安全策略的要求，對每個資源訪問請求做出是否許可的判斷，能有效地阻止非法用戶訪問系統(tǒng)資源和合法用戶非法使用資源。TCSEC(Trusted Computer System Evaluation Criteria，可信計算機系統(tǒng)評估準(zhǔn)則)把訪問控制作為評價系統(tǒng)安全的主要指標(biāo)之一，具有不可替代的作用[1]。Linux是多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，本文從增強操作系統(tǒng)訪問控制功能的角度，探討Linux系統(tǒng)訪問控制機制的安全性及其改進(jìn)措施。

　　1 Linux訪問控制機制分析

　　Linux系統(tǒng)在訪問控制方面采用基于保護(hù)位的自主型訪問控制，只能對user，group，other定義三種權(quán)限r(nóng)ead，write，execute，并且root不受權(quán)限限制。在安全訪問方面存在如下缺點。

　　⑴ 超級用戶的權(quán)利太大。入侵者可以利用應(yīng)用程序的漏洞，不通過身份認(rèn)證就可以成為超級用戶，這個假冒的超級戶就可以輕松地修改系統(tǒng)的設(shè)置，安置后門，進(jìn)而破壞系統(tǒng)。

　　⑵ 系統(tǒng)上的重要文件可以很容易地被修改。在操作系統(tǒng)上有很多重要的系統(tǒng)文件，如管理認(rèn)證的系統(tǒng)程序(/bin/login)、存放系統(tǒng)用戶口令的系統(tǒng)配置文件(/etc/shadow，/etc/passwd)等。只要是Linux系統(tǒng)的超級用戶，就能夠做一切事情，包括替換系統(tǒng)的認(rèn)證程序，刪除系統(tǒng)的重要日志文件等。

　　⑶ 權(quán)限粒度太大，被保護(hù)對象太少，對進(jìn)程、設(shè)備等不加保護(hù)。

　　⑷ 由文件所有者自主設(shè)置權(quán)限，難以實現(xiàn)全局訪問控制，系統(tǒng)不能基于單個用戶決定設(shè)置訪問權(quán)限。

　　為了增強Linux操作系統(tǒng)的安全訪問特性，可以從多個方面采用不同的技術(shù)，如采用防火墻、入侵檢測等技術(shù)增強網(wǎng)絡(luò)安全，采用系統(tǒng)漏洞掃描對系統(tǒng)進(jìn)行安全分析與檢測，采用強制訪問控制、審計、客體重用等技術(shù)提高操作系統(tǒng)安全的安全級別等。總的來說，無論采用哪種技術(shù)及其綜合，都涉及到在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計上以通用訪問控制框架作為基礎(chǔ)，要考慮Linux操作系統(tǒng)在安全訪問控制方面的可擴展性、可適應(yīng)性和靈活性;在系統(tǒng)實現(xiàn)上，要考慮基于Linux安全框架的模塊機制實現(xiàn)系統(tǒng)功能模塊[2]。

　　2 擴展的訪問控制體系結(jié)構(gòu)

　　Linux的訪問控制機制是以通用訪問控制框架為基礎(chǔ)而設(shè)計的，分為三層：策略實施模塊AEF(Access Control Enforcenment Facility)、策略判斷模塊ADF(Access Control Decision Facility)、訪問控制信息模塊ACI(Access Control Information)。

　　為了增強Linux操作系統(tǒng)的訪問控制機制，在Linux原有的三層訪問控制機制的基礎(chǔ)之上，增加一層訪問控制，實現(xiàn)一個具有可擴展性的訪問控制體系結(jié)構(gòu)。其設(shè)計思想是：在內(nèi)核級動態(tài)地截獲訪問請求，然后，根據(jù)安全管理員制訂的訪問控制策略，判斷請求的操作是否被授權(quán)，從而實施增強的訪問控制，控制系統(tǒng)中用戶特別是超級用戶的訪問權(quán)限，增強對系統(tǒng)資源主要是文件和進(jìn)程的保護(hù)。

　　AEF實施各個訪問控制模型定義的安全策略，通過系統(tǒng)調(diào)用截獲訪問請求，然后擴展系統(tǒng)調(diào)用完成具體決策的實施。ADF是主決策模塊，它定義AEF和訪問控制模型之間的接口。該接口對于各種訪問控制模型來說，猶如一個軟總線，所有已實現(xiàn)了的訪問控制模塊通過它掛入策略判斷系統(tǒng);該接口為AEF提供了統(tǒng)一的策略判斷調(diào)用界面，屏蔽了具體的訪問控制模型。可以說，ADF是各種模型和AEF之間的橋梁。因為ADF只是一個接口，所以必須通過調(diào)用具體訪問控制模型的決策函數(shù)才能完成策略判斷。各個模塊在實施策略判斷時，需要參考各自的訪問控制規(guī)則，它們保存ACI中。在本體系結(jié)構(gòu)中，ACI只是一個文件，為了保證信息的安全性，它存放在特殊目錄中，并通過某種方式加以保護(hù)。

　　擴展的訪問控制體系結(jié)構(gòu)通過內(nèi)核安全模塊實現(xiàn)與操作系統(tǒng)的無縫集成，保證Linux系統(tǒng)安全性、高效率、用戶透明性，主要具有如下特點。

　　⑴ 可擴展性：該體系結(jié)構(gòu)是開放的，可以根據(jù)應(yīng)用需要添加其他的訪問控制模型，只要這些模型遵循ADF定義的接口規(guī)則，該規(guī)則定義了請求的類型，客體類型。ADF定義的請求類型和客體類型是所有模型實現(xiàn)訪問控制功能的基礎(chǔ)，必須基于這些定義實現(xiàn)訪問控制功能，才能集成到該框架中，以協(xié)同工作。

　　⑵ 靈活性：在該體系結(jié)構(gòu)中可以實現(xiàn)多種訪問控制模型，用戶可以根據(jù)不同的管理需求選擇一種或多種模型，具有配置靈活性。

　　⑶ 功能強大：這依賴于各個訪問控制模型的功能。如基于用戶的訪問控制、基于角色的訪問控制、強制訪問控制、附加的訪問控制模型，可以克服現(xiàn)有系統(tǒng)在訪問控制方面的不足。

　　3 功能模塊的設(shè)計

　　遵循模塊化的設(shè)計思想實現(xiàn)擴展的訪問控制體系結(jié)構(gòu)，將相關(guān)的功能單元在同一模塊中實現(xiàn)。功能模塊的劃分及其模塊之間的關(guān)系。

　　⑴ 文件系統(tǒng)訪問控制(File System Access Control，F(xiàn)SAC)增強模塊：在操作系統(tǒng)的安全功能之上提供一個安全保護(hù)層。通過修改文件系統(tǒng)相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用，在核心層截取文件訪問請求，然后利用訪問控制模型中的ACL(Access Control List)，實施增強的訪問控制，以加強文件安全性、實現(xiàn)權(quán)限集中管理、限制root權(quán)限。

　　對于系統(tǒng)中的關(guān)鍵文件，如日志文件、口令文件、權(quán)限配置文件、安全模塊程序等，由于它們的作用至關(guān)重要，需要采取額外的措施加以更嚴(yán)格的保證，此部分功能由該模塊中的關(guān)鍵文件保護(hù)子層實現(xiàn)。文件系統(tǒng)保護(hù)是基礎(chǔ)服務(wù)，核心態(tài)下的其他功能模塊依賴于該模塊提供的保護(hù)功能[3]。

　　⑵ 進(jìn)程保護(hù)模塊。傳統(tǒng)的Linux沒有提供進(jìn)程保護(hù)機制。進(jìn)程的屬主和root可以用命令或系統(tǒng)調(diào)用殺死正在運行的進(jìn)程[4]。實際上，一些關(guān)鍵進(jìn)程如數(shù)據(jù)庫守護(hù)進(jìn)程、應(yīng)用程序進(jìn)程等應(yīng)該一直運行，不能被殺死。因此采用進(jìn)程防殺死技術(shù)和隱藏技術(shù)，以保護(hù)關(guān)鍵進(jìn)程。

　　⑶ 自身保護(hù)模塊。內(nèi)核模塊是實現(xiàn)訪問控制功能增強的載體，因此內(nèi)核模塊的安全性直接影響訪問控制功能能否成功實施、甚至影響系統(tǒng)的安全。鑒于訪問控制增強模塊的重要性和內(nèi)核模塊機制潛在的安全隱患，必須慎重考慮模塊的安全性問題，保證加載到核心的內(nèi)核模塊安全，使其不被發(fā)現(xiàn)、不被惡意卸載、不被插入惡意模塊。為此，采用模塊隱藏和內(nèi)核密封技術(shù)，以滿足系統(tǒng)模塊的安全性要求，增強系統(tǒng)自身的保護(hù)能力[5]。隱藏內(nèi)核模塊，使其不可見，從而降低模塊的安全風(fēng)險;內(nèi)核密封，防止內(nèi)核模塊的加載/卸載，阻斷惡意攻擊。另外，安全程序?qū)⒎湃胩厥饽夸洠ㄟ^程序文件的保護(hù)，防止刪除安全程序。

　　⑷ 配置管理工具。該模塊運行在用戶態(tài)，為安全管理員提供制定訪問控制策略的界面，提供管理系統(tǒng)的接口。使用策略配置工具，可以添加、刪除、更新、顯示某個客體的訪問控制列表項，訪問控制列表項定義了哪個主體可以以何種權(quán)限訪問某個客體。使用管理工具，可以將系統(tǒng)密封或者解封，查看系統(tǒng)運行狀態(tài)，配置系統(tǒng)運行參數(shù)等操作。

　　4 結(jié)束語

　　本文針對Linux訪問時存在的安全缺陷，以通用訪問控制框架為基礎(chǔ)，設(shè)計并實現(xiàn)了Linux訪問控制增強系統(tǒng)，拓展了Linux系統(tǒng)在訪問控制方面的可擴展性，可適應(yīng)性和靈活性。如實現(xiàn)的ACL模型，既可以根據(jù)訪問控制規(guī)則限制root權(quán)限，也可以基于單個用戶制定訪問控制策略。當(dāng)然，也可以進(jìn)一步實現(xiàn)其他更高級的訪問控制模型。實現(xiàn)的保護(hù)對象是文件和進(jìn)程，對系統(tǒng)中的其他對象如設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)程間通信也可以加以保護(hù)。比如，實現(xiàn)內(nèi)核級防火墻對網(wǎng)絡(luò)實施訪問控制，從而提高網(wǎng)絡(luò)安全性。這些方面有待于后續(xù)進(jìn)一步研究和實現(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 劉東輝，王樹明.Linux微內(nèi)核模型[J].微計算機信息，2007.8(23)：12-14

　　[2] 陳莉君.深入分析Linux內(nèi)核源代碼[M].人民郵電出版社，2002.

　　[3] 陳嶺，陳根才.在Linux文件系統(tǒng)中增加ACL功能[J].計算機應(yīng)用，2000.11(24)：56-57

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