【大学课件】操作系统的安全与保护
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第七章操作系统的安全与保护
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第七章 操作系统的安全与保护
7.1 安全性概述 7.2 安全策略 7.3 安全模型 7.4 安全机制 7.5 安全操作系统设计和开发 7.6 Linux安全机制 7.7 Windows 2003安全机制
7.1 安全性概述
❖ 什么是计算机系统的安全性? ❖ 影响计算机系统安全性的因素 ? ❖ 安全性和可靠性 ❖ 操作系统安全性的主要内容
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2自主访问控制策略
❖自主访问控制策略 ❖自主访问控制工具 ❖自主访问控制策略的缺点
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3强制访问控制策略
❖ 在强制访问控制机制下，系统内的 每个主体被赋予许可标记或访问标 记，以表示他对敏感性客体的访问 许可级别；
❖ 系统内的每个客体被赋予敏感性标 记，以反映该客体的安全级别。
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12
访问控制属性(2)
2)客体： (1)一般客体， (2)设备客体， (3)特殊客体。
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访问控制属性(3)
3)主客体属性：属性又称敏感标记 ❖ 主体属性：
(1)用户ID/用户组ID (2)用户访问许可级别 (3)用户需知属性 (4)角色 (5)权能列表
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访问控制属性(4)
状态机模型开发步骤
❖ 定义与安全有关的状态变量。 ❖ 定义安全状态需满足的条件。 ❖ 定义状态转移函数。 ❖ 证明转移函数能够维持安全状态。 ❖ 定义初始状态。 ❖ 依据安全状态的定义，证明初始状
态是安全的。
Baidu Nhomakorabea
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7.3.2 几种安全模型简介
1 基于访问控制矩阵的安全模型 1)Lampson访问控制矩阵模型 2)Graham-Denning模型 3)Harrison-Ruzzo-Ullman模型 2 基于格的安全模型 1)Bell-LaPadula模型 2)D.Denning信息流模型
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主体
客体 读
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7.4 安全机制
7.4.1 硬件安全机制 7.4.2 认证机制 7.4.3 授权机制 7.4.4 加密机制 7.4.5 审计机制
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7.4.1 硬件安全机制
1 主存保护 1)不支持虚拟主存的系统 (1)下界和上界寄存器法 (2)基址和限长寄存器法 (3)主存块的锁与进程的钥匙配 对法
应用 进程
用户空间
引用控制 数据库
引用监视程序
可信计算基 TCB
操作系统内核
资源
内核空间
引用监视程ppt课序件 工作原理
8
可信计算基 (2)
❖安全功能模块TSF ❖安全功能策略TSP ❖TSF实现
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7.2.2 访问支持策略
❖ 访问支持策略的作用
1 标识与鉴别
1)用户标识
2)用户鉴别
2 可记帐性
2)区分页面类型：Win32 API区分页面访问模式 -不可访问、只读、读写、只能执行、执行和读、 执行和读写。任何其他模式对页面的访问都会 造成违法；
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钥匙和主存锁
PSW的其余部分 钥匙 0110
进程
主存锁 0110
块 1101
块 0101
块
0110 块
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2)支持虚拟存储器的系统
❖虚存隔离技术 ❖分页虚拟存储管理 ❖分段虚拟存储管理 ❖段页式虚拟存储管理
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Windows分页虚存管理
1)区分内核模式页面和用户模式页面：内核模 式页面仅在核心态执行时才可访问，且仅用于 系统的数据结构，用户只能通过适当的内核函 数方可对其访问；
❖ 安全系统通过比较主、客体的相应
标记来决定是否授予一个主体对客
体的访问权限。ppt课件
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7.3 安全模型
7.3.1 安全模型概述 7.3.2 几种安全模型简介
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7.3.1 安全模型概述
❖什么是安全模型 ? ❖安全模型分类? ❖形式化开发途径 。 ❖非形式化开发途径 。
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(2)*特性规则：主体对客体进行写访问的必要条
件是客体的安全级支配主体的安全级，即客体的
保密级别不小于主体的保密级别，客体的范畴集
包含主体的全部范畴，或者说主体只能向上写，
不能向下写。如中校可发消息给将军的信箱告知
情况，但反之不允许。ppt课件
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Bell-LaPadula多级安全模型
安全 等级
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1)安全策略： 2)安全模型： 3)安全机制：
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操作系统面临的安全威胁
❖硬件 ❖软件 ❖数据 ❖网络和通信线路
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7.2 安全策略
7.2.1 安全需求和安全策略 7.2.2 访问支持策略 7.2.3 访问控制策略
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7.2.1 安全需求和安全策略
1 安全需求和策略 1)机密性 2)完整性 3)可记帐性 4)可用性
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BLP多级安全模型
❖什么是BLP模型? ❖BLP模型的安全策略?
1)自主安全策略 2)强制安全策略
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BLP模型两条基本规则
(1)简单安全规则：主体对客体进行读访问的必要 条件是主体的安全级支配客体的安全级，即主体 的安全级别不小于客体的保密级别，主体的范畴 集包含客体的全部范畴，或者说主体只能向下读， 不能向上读。如将军可阅读中校的文件，但反之 不允许。
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安全策略
什么是安全策略：
用于授权使用其计算机及信息资源的规
则，即有关管理、保护、分配和发布系 统资源及敏感信息的规定和实施细则， 一个系统可有一个或多个安全策略，其 目的是使安全需求得到保障。
安全策略分成两类：
1)军事安全策略
2)商业安全策略
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2 可信计算基(1)
所有系统调用 必须经过安全 检查
3 确切保证和连续保护
4 客体重用
5 隐蔽信道分析
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6 可信路径和可信恢复
用作身份标识和鉴别的三类信息
❖用户知道的信息 ❖用户拥有的东西 ❖用户的生物特征
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7.2.3 访问控制策略
1访问控制属性(1) ❖ 与访问控制策略相关的因素有：
主体、客体和主客体属性 1)主体： 普通用户 信息属主 系统管理员
❖客体属性 : (1)敏感性标记 (2)访问控制列表
❖外部状态 ❖数据内容和上下文环境
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4)用户与主体绑定
❖ 应用进程是固定为某特定用户服务的， 它在运行中代表该用户对客体资源进行 访问，其权限应与所代表的用户相同， 这一点可通过用户与主体绑定实现。
❖ 系统进程是动态地为所有用户提供服务 的，当应用进程进行系统调用时，它开 始执行内核函数，这时系统进程代表该 用户在执行，运行在核心态，拥有操作 系统权限。
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第七章 操作系统的安全与保护
7.1 安全性概述 7.2 安全策略 7.3 安全模型 7.4 安全机制 7.5 安全操作系统设计和开发 7.6 Linux安全机制 7.7 Windows 2003安全机制
7.1 安全性概述
❖ 什么是计算机系统的安全性? ❖ 影响计算机系统安全性的因素 ? ❖ 安全性和可靠性 ❖ 操作系统安全性的主要内容
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2自主访问控制策略
❖自主访问控制策略 ❖自主访问控制工具 ❖自主访问控制策略的缺点
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3强制访问控制策略
❖ 在强制访问控制机制下，系统内的 每个主体被赋予许可标记或访问标 记，以表示他对敏感性客体的访问 许可级别；
❖ 系统内的每个客体被赋予敏感性标 记，以反映该客体的安全级别。
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访问控制属性(2)
2)客体： (1)一般客体， (2)设备客体， (3)特殊客体。
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访问控制属性(3)
3)主客体属性：属性又称敏感标记 ❖ 主体属性：
(1)用户ID/用户组ID (2)用户访问许可级别 (3)用户需知属性 (4)角色 (5)权能列表
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访问控制属性(4)
状态机模型开发步骤
❖ 定义与安全有关的状态变量。 ❖ 定义安全状态需满足的条件。 ❖ 定义状态转移函数。 ❖ 证明转移函数能够维持安全状态。 ❖ 定义初始状态。 ❖ 依据安全状态的定义，证明初始状
态是安全的。
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7.3.2 几种安全模型简介
1 基于访问控制矩阵的安全模型 1)Lampson访问控制矩阵模型 2)Graham-Denning模型 3)Harrison-Ruzzo-Ullman模型 2 基于格的安全模型 1)Bell-LaPadula模型 2)D.Denning信息流模型
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客体 读
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7.4 安全机制
7.4.1 硬件安全机制 7.4.2 认证机制 7.4.3 授权机制 7.4.4 加密机制 7.4.5 审计机制
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7.4.1 硬件安全机制
1 主存保护 1)不支持虚拟主存的系统 (1)下界和上界寄存器法 (2)基址和限长寄存器法 (3)主存块的锁与进程的钥匙配 对法
应用 进程
用户空间
引用控制 数据库
引用监视程序
可信计算基 TCB
操作系统内核
资源
内核空间
引用监视程ppt课序件 工作原理
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可信计算基 (2)
❖安全功能模块TSF ❖安全功能策略TSP ❖TSF实现
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7.2.2 访问支持策略
❖ 访问支持策略的作用
1 标识与鉴别
1)用户标识
2)用户鉴别
2 可记帐性
2)区分页面类型：Win32 API区分页面访问模式 -不可访问、只读、读写、只能执行、执行和读、 执行和读写。任何其他模式对页面的访问都会 造成违法；
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钥匙和主存锁
PSW的其余部分 钥匙 0110
进程
主存锁 0110
块 1101
块 0101
块
0110 块
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2)支持虚拟存储器的系统
❖虚存隔离技术 ❖分页虚拟存储管理 ❖分段虚拟存储管理 ❖段页式虚拟存储管理
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Windows分页虚存管理
1)区分内核模式页面和用户模式页面：内核模 式页面仅在核心态执行时才可访问，且仅用于 系统的数据结构，用户只能通过适当的内核函 数方可对其访问；
❖ 安全系统通过比较主、客体的相应
标记来决定是否授予一个主体对客
体的访问权限。ppt课件
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7.3 安全模型
7.3.1 安全模型概述 7.3.2 几种安全模型简介
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7.3.1 安全模型概述
❖什么是安全模型 ? ❖安全模型分类? ❖形式化开发途径 。 ❖非形式化开发途径 。
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(2)*特性规则：主体对客体进行写访问的必要条
件是客体的安全级支配主体的安全级，即客体的
保密级别不小于主体的保密级别，客体的范畴集
包含主体的全部范畴，或者说主体只能向上写，
不能向下写。如中校可发消息给将军的信箱告知
情况，但反之不允许。ppt课件
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Bell-LaPadula多级安全模型
安全 等级
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1)安全策略： 2)安全模型： 3)安全机制：
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操作系统面临的安全威胁
❖硬件 ❖软件 ❖数据 ❖网络和通信线路
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7.2 安全策略
7.2.1 安全需求和安全策略 7.2.2 访问支持策略 7.2.3 访问控制策略
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7.2.1 安全需求和安全策略
1 安全需求和策略 1)机密性 2)完整性 3)可记帐性 4)可用性
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BLP多级安全模型
❖什么是BLP模型? ❖BLP模型的安全策略?
1)自主安全策略 2)强制安全策略
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BLP模型两条基本规则
(1)简单安全规则：主体对客体进行读访问的必要 条件是主体的安全级支配客体的安全级，即主体 的安全级别不小于客体的保密级别，主体的范畴 集包含客体的全部范畴，或者说主体只能向下读， 不能向上读。如将军可阅读中校的文件，但反之 不允许。
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安全策略
什么是安全策略：
用于授权使用其计算机及信息资源的规
则，即有关管理、保护、分配和发布系 统资源及敏感信息的规定和实施细则， 一个系统可有一个或多个安全策略，其 目的是使安全需求得到保障。
安全策略分成两类：
1)军事安全策略
2)商业安全策略
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2 可信计算基(1)
所有系统调用 必须经过安全 检查
3 确切保证和连续保护
4 客体重用
5 隐蔽信道分析
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6 可信路径和可信恢复
用作身份标识和鉴别的三类信息
❖用户知道的信息 ❖用户拥有的东西 ❖用户的生物特征
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7.2.3 访问控制策略
1访问控制属性(1) ❖ 与访问控制策略相关的因素有：
主体、客体和主客体属性 1)主体： 普通用户 信息属主 系统管理员
❖客体属性 : (1)敏感性标记 (2)访问控制列表
❖外部状态 ❖数据内容和上下文环境
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4)用户与主体绑定
❖ 应用进程是固定为某特定用户服务的， 它在运行中代表该用户对客体资源进行 访问，其权限应与所代表的用户相同， 这一点可通过用户与主体绑定实现。
❖ 系统进程是动态地为所有用户提供服务 的，当应用进程进行系统调用时，它开 始执行内核函数，这时系统进程代表该 用户在执行，运行在核心态，拥有操作 系统权限。