Фиксация изменений в файловой системе

Для решения ряда проблем необходимо уметь фиксировать изменения файловой системы по истечении некоторого промежутка времени. Например, обнаружение нарушения целостности файлов, содержащих компоненты самой операционной системы, является способом защиты от внешнего навязывания и одним из средств повышения общей безопасности системы (см. лекцию 15). Другим примером может быть актуализация сведений о файлах в диалогах и окнах программ, работающих с файлами.

Для решения подобных задач ОС Windows располагает самыми широкими возможностями. Для знакомства с данной техникой рекомендуется изучить работу программных примеров из MSDN (см. раздел MSDN Using File I/O), или особенности применения функции FindFirstChangeNotification.

Поддержка нескольких файловых систем

Подобно многим современным операционным системам ОС Windows поддерживает несколько файловых систем (CDFS, UDF, FAT, NTFS, удаленные FS). Эта возможность заложена в архитектуре системы ввода-вывода. Список зарегистрированных файловых систем можно "увидеть" с помощью утилиты WinObj.

Код, реализующий функциональность каждой файловой подсистемы ОС, входит в состав соответствующего драйвера файловой системы. Запрос прикладной программы на чтение (запись) из файла передается диспетчеру ввода-вывода, который пытается обслужить этот запрос с помощью единого интегрированного кэша (см. рис. 12.8).

Если нужная информация в кэше отсутствует, диспетчер ввода-вывода обращается к устройству, содержащему данный файл, подбирая драйвер, соответствующий данному устройству. Драйвер конкретной файловой системы по имени файла и байтовому смещению определяет номер блока на диске и переадресует запрос на обработку этого блока драйверу диска.

Помимо кэша драйверы файловых систем тесно интегрированы с диспетчером памяти, что позволяет обеспечить корректность и когерентность механизма проецирования файлов в память.

Заключение

Настоящая лекция описывает отдельные аспекты реализации файловой системы NTFS. Главная функция файловой системы - связь символьного имени с блоками диска - реализована за счет поддержки списка блоков в записи о файле в главной файловой таблице MFT. Для быстрого поиска файла по имени каталог может быть организован в виде B+ дерева. Проблемы монтирования дисков и связывания файлов решаются с помощью точек повторного анализа. Производительность файловой системы обеспечивается менеджером кэша, а также путем оптимального размещения информации на диске. Для восстановления системы после отказа питания ведется журнал файловых операций с метаданными. Поддержка нескольких файловых систем в ОС Windows обеспечивается оригинальной структурой подсистемы ввода-вывода, в рамках которой для каждой файловой системы имеется соответствующий драйвер.

Лекция 13. Система управления доступом

Подсистема защиты данных является одной из наиболее важных. В центре системы безопасности ОС Windows находится система контроля доступа. Реализованные модели дискреционного и ролевого доступа являются удобными и широко распространены, однако не позволяют формально обосновать безопасность приложений в ряде случаев, представляющих практический интерес. С каждым процессом или потоком, то есть активным компонентом (субъектом), связан маркер доступа, а у каждого защищаемого объекта (например, файла) имеется дескриптор защиты. Проверка прав доступа обычно осуществляется в момент открытия объекта и заключается в сопоставлении прав субъекта списку прав доступа, который хранится в составе дескриптора защиты объекта

Введение

Известно, что одним из важнейших компонентов системы безопасности ОС Windows является система контроля и управления дискреционным доступом. Для ее описания принято использовать формальные модели. Хотя применение формальных моделей защищенности не позволяет строго обосновать безопасность информационных систем (ИС) для ряда наиболее интересных случаев, они формируют полезный понятийный аппарат, который может быть применен для декомпозиции и анализа исследуемой системы.

Для построения формальных моделей безопасности принято представлять ИС в виде совокупности взаимодействующих сущностей - субъектов (s) и объектов (o).

Защищаемые объекты Windows включают: файлы, устройства, каналы, события, мьютексы, семафоры, разделы общей памяти, разделы реестра ряд других. Сущность, от которой нужно защищать объекты, называется "субъектом". Субъектами в Windows являются процессы и потоки, запускаемые конкретными пользователями. Субъект безопасности - активная системная составляющая, а объект - пассивная.

Помимо дискреционного доступа Windows поддерживает управление привилегированным доступом. Это означает, что в системе имеется пользователь-администратор с неограниченными правами. Кроме того, для упрощения администрирования (а также для соответствия стандарту POSIX) пользователи Windows объединены в группы. Принадлежность к группе связана с определенными привилегиями, например, привилегия выключать компьютер. Пользователь, как член группы, облекается, таким образом, набором полномочий, необходимых для его деятельности, и играет определенную роль. Подобная стратегия называется управление ролевым доступом.

Для того чтобы выяснить, в какой мере комбинация в виде управления дискреционным и ролевым доступом служит гарантией защиты для выполняемых программ, желательно иметь представление о формальных моделях, используемых при построении системы безопасности ОС Windows. Возможности формальных моделей проанализированы в приложении.

Основной вывод из анализа применяемых в ОС Windows моделей контроля доступа (комбинация дискреционной и ролевой): нельзя формально обосновать безопасность ИС в случаях, представляющих практический интерес. Необходимо обосновывать безопасность конкретной системы путем ее активного исследования.

Ключевая цель системы защиты Windows - следить за тем, кто и к каким объектам осуществляет доступ. Система защиты хранит информацию, относящуюся к безопасности для каждого пользователя, группы пользователей и объекта. Модель защиты ОС Windows требует, чтобы субъект на этапе открытия объекта указывал, какие операции он собирается выполнять в отношении этого объекта. Единообразие контроля доступа к различным объектам (процессам, файлам, семафорам и др.) обеспечивается тем, что с каждым процессом (потоком) связан маркер доступа, а с каждым объектом - дескриптор защиты. Маркер доступа в качестве параметра имеет идентификатор пользователя, а дескриптор защиты - списки прав доступа. ОС может контролировать попытки доступа, которые прямо или косвенно производятся процессами и потоками, инициированными пользователем.

ОС Windows отслеживает и контролирует доступ к разнообразным объектам системы (файлы, принтеры, процессы, именованные каналы и т.д.). Помимо разрешающих записей, списки прав доступа содержат и запрещающие записи, чтобы пользователь, которому доступ к объекту запрещен, не смог получить его как член какой-либо группы, которой этот доступ предоставлен.

Пользователи системы для упрощения администрирования (а также для соответствия стандарту POSIX) объединены в группы. Пользователей и группы иногда называют участниками безопасности. Пользователи посредством порождаемых ими субъектов (процессов, потоков) осуществляют доступ к объектам (файлам, устройствам и др.). Изучение модели контроля доступа ОС Windows целесообразно начать с анализа характеристик субъектов и объектов, которые существенны для организации дискреционного доступа.