Подсистема ввода-вывода. Файловые системы

7.19. Контроль доступа к файлам

Файлы – один из видов разделяемых ресурсов, доступ к которым ОС должна контролировать. Существуют и другие виды ресурсов, с которыми пользователи работают в режиме совместного использования: принтеры, модемы, графопостроители и т.п. Во всех этих случаях пользователи или процессы пытаются выполнить с разделяемым ресурсом определенные операции, а ОС должны решить, имеют ли пользователи на это право. Пользователи являются субъектами доступа, а разделяемые ресурсы – объектами. Пользователь осуществляет доступ к объектам не непосредственно, а c помощью прикладных процессов, которые запускаются от его имени.

Для каждого типа объекта существует набор операций, которые можно с ним выполнять. Система контроля доступа ОС должна предоставлять средства для задания прав пользователей по отношению к объектам дифференцированно по операциям.

В качестве субъектов доступа могут выступать как отдельные пользователи, так и группы пользователей. Объединение пользователей с одинаковыми правами в группу и задания прав доступа в целом для группы является одним из основных приемов администрирования в больших системах.

У каждого объекта доступа существует владелец. Владелец объекта имеет право выполнить с ним любые допустимые для данного объекта операции. Во многих ОС существует особый пользователь – администратор "superuser", который имеет все права по отношению к объектам системы, не обязательно являясь их владельцем. Эти права (полномочия) необходимы администратору для управления политикой доступа.

Различают два основных подхода к определению прав доступа [13].

1. Избирательный доступ – ситуация, когда владелец объекта определяет допустимые операции с объектом. Этот подход называется также произвольным доступом, так как позволяет администратору и владельцам объекта определить права доступа произвольным образом, по их желанию. Однако администратор по умолчанию наделен всеми правами.
2. Мандатный доступ (от mandatory – принудительный) – подход к определению прав доступа, при котором система (администратор) наделяет пользователя или группу определенными правами по отношению к каждому разделяемому ресурсу. В этом случае группы пользователей образуют строгую иерархию, причем каждая группа пользуется всеми правами группы более низкого уровня иерархии.

Мандатные системы доступа считаются более надежными, но менее гибкими. Обычно они применяются в системах с повышенными требованиями к защите информации.

Каждый пользователь (группа) имеет символьное имя, а также уникальный числовой идентификатор. При выполнении процедуры логического входа в систему пользователь сообщает свое символьное имя или пароль. Все идентификационные данные, а также сведения о вхождении пользователя в группы хранятся в специальном файле (UNIX) или базе данных (Windows NT).

Вход пользователя в систему порождает процесс – оболочку, который поддерживает диалог с пользователем и запускает для него другие процессы. Любой порождаемый процесс наследует идентификаторы пользователя и групп от процесса родителя.

В разных ОС для одних и тех же типов ресурсов может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа. Для файловых объектов этот список может включить операции, которые рассмотрены выше.

Набор файловых операций может включать всего несколько укрупненных операций, например, для файлов и каталогов: читать, писать и выполнять.

Возможна комбинация двух подходов – детальный уровень и укрупненный. Например, в Windows NT/2000/2003 администратор работает на укрупненном уровне, а при желании может перейти на детальный.

В самом общем случае права доступа могут быть описаны матрицей прав доступа, в которой столбцы соответствуют всем файлам системы, а строки – всем пользователям. На пересечении строк и столбцов указываются разрешенные операции. Однако реально для тысяч и десятков тысяч файлов в системе пользоваться такой матрицей неудобно. Поэтому она хранится по частям, т.е. для каждого файла и каталога создается список управления доступом (Access Control List, ACL), в котором описываются права на выполнение операций пользователей и групп пользователей по отношению к этому файлу или каталогу. Список управления доступом является частью характеристик файла или каталога и хранится на диске в соответствующей области. Не все файловые системы поддерживают списки управления доступом, например, FAT не поддерживает, поскольку разрабатывалась для однопрограммной, однопользовательской ОС MS-DOS.

Обобщено формат списка управления доступом (ACL) можно представить в виде набора идентификаторов пользователей и групп пользователей, в котором для каждого идентификатора указывается набор разрешенных операций над объектом. Сам список ACL состоит из элементов управления доступом (Access Control Element, ACE), которые соответствуют одному идентификатору. Список ACL с добавлением идентификатора владельца называют характеристиками безопасности.

Рассмотрим организацию контроля доступа в ОС Windows NT/2000/XP. Система управления доступом в этой операционной системе отличается высокой степенью гибкости, которая достигается за счет большого разнообразия субъектов и объектов доступа и детализации операции доступа.

Для разделяемых ресурсов в Windows XP применяется общая модель объекта, которая содержит такие характеристики безопасности, как набор допустимых операций, идентификатор владельца, список управления доступом.

Проверки прав доступа для объектов любого типа выполняются централизованно с помощью монитора безопасности (Security Reference Monitor), работающего в привилегированном режиме.

Для системы безопасности Windows характерно большое количество различных встроенных (предопределенных) субъектов доступа – отдельных пользователей и групп (Administrator, System, Guest, группы Users, Administrators, Account, Operators и др.). Смысл этих встроенных пользователей и групп состоит в том, что они наделены определенными правами. Это облегчает работу администратора по созданию эффективной системы разграничения доступа. Во-первых, за счет того, что нового пользователя можно внести в какую-то группу. Во-вторых, можно добавлять (изымать) права встроенных групп. Наконец, можно создавать новые группы с уникальным набором прав.

Все объекты при создании снабжаются дескрипторами безопасности, содержащими список управления доступом и список пользователей и групп, имеющих доступ к данному объекту. Владелец объекта, обычно пользователь, который его создал, обладает возможностью изменять ACL объекта, чтобы позволить или не позволить другим осуществлять доступ к объекту. Он может выполнить требуемую операцию с объектом, став его владельцем (такая возможность предусмотрена), а затем как владелец получить полный набор разрешений. Однако вернуть владение предыдущему владельцу объекта администратор не может, поэтому пользователь всегда может узнать о том, что с его файлом (принтером и т.п.) работал администратор.

В Windows NT/2000/XP администратор может управлять доступом пользователей к каталогам и файлам только в разделах диска, в которых установлена файловая система NTFS. Разделы FAT не поддерживаются, так как в этой ФС у файлов и каталогов отсутствуют атрибуты для хранения списков управления доступом.

Разрешения в Windows бывают индивидуальные (специальные) и стандартные. Индивидуальные относятся к элементарным операциям над каталогами и файлами, а стандартные разрешения являются объединением нескольких индивидуальных разрешений. На рис. 7.23 и рис. 7.24 приведены шесть стандартных разрешений (элементарных операций), смысл которых отличается для каталогов и файлов.

Рис. 7.23. Стандартные разрешения для каталогов

Рис. 7.24. Стандартные разрешения для файлов

На рис. 7.25 показана возможность установки индивидуальных разрешений для файлов.

Рис. 7.25. Индивидуальные разрешения для файлов