Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 7: Kiểm soát truy cập

BÀI 7.

KIỂM SOÁT TRUY CẬP

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

1

Nội dung

• Các khái niệm cơ bản

• Mô hình ma trận điều khiển truy cập

• Một số phương pháp điều khiển truy nhập

2

1

1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

3

Khái niệm

• Điều khiển truy cập (Access Control): Là chức năng của

hệ thống được thi hành để cho phép chủ thể(người dùng,

tiến trình, thiết bị) được truy cập đến một mức nào đó

(quyền truy cập) tới tài nguyên của hệ thống và chia sẻ

quyền truy cập này cho chủ thể khác

• Mô hình điều khiển truy cập AAA

Authentication(Xác thực): Xác định đúng chủ thể thực hiện hành vi

truy nhập

Authorization(Ủy quyền): phân quyền truy cập

Auditing(Kiểm toán): kiểm tra, giám sát các hành vi truy cập

• Có mặt trong hầu hết các ứng dụng, hệ thống công nghệ

thông tin

4

2

Kiểm soát hoàn toàn (nhắc lại)

• Monitor reference: Module kiểm tra quyền truy

cập

Không thể vòng tránh

Chống sửa đổi

Có thể thẩm tra

 là 1 thể hiện của TCB

Reference

monitor

User

process

Resource

?

access request

policy

5

Ví dụ 1: chia sẻ thông tin trên mạng xã hội

Facebook

6

3

Ví dụ 2: Chia sẻ trong Google Drive

7

Ví dụ 3: Điều khiển truy cập trên tệp tin

Microsoft Windows

Linux Ubuntu

8

4

Ma trận điều khiển truy cập

• Access Control Matrix (ACM)

• Thể hiện các quyền đã cấp phát cho các chủ thể sử dụng

tới từng tài nguyên của hệ thống

O

• S: Tập các chủ thể

• O: Tập các tài nguyên

o₁

… o_m

• R: Tập các quyền truy cập

s₁

s₂

…

S_n

A(s_i, o_j): các quyền truy

cập của chủ thể s_ilên tài

nguyên o_j

r_x, r_y^{, …}

S

9

Ma trận điều khiển truy cập

• Không thể cài đặt trực tiếp ACM với đầy đủ các

thành phần:

Số lượng tài nguyên cần phải quản lý quá lớn

Kích thước ma trận tăng  tăng bộ nhớ lưu trữ, thời

gian tìm kiếm

• Cài đặt gián tiếp ACM:

Phân rã theo cột: Danh sách điều khiển truy cập

(Access Control List - ACL)

Phân ra theo dòng: Danh sách năng lực (Capability List

- CL)

Các biểu diễn gián tiếp khác

10

5

Danh sách điều khiển truy cập

• Tiếp cận hướng tài nguyên: mỗi tài nguyên có một ACL

định nghĩa các chủ thể và quyền truy cập của mỗi chủ thể

trên tài nguyên đó

• Cần phải xác thực danh tính chủ thể

• Các vấn đề cần giải quyết:

Quyền cập nhật ACL

Loại cập nhật được phép

Các thủ tục rút phép

• Các khái niệm hỗ trợ:

Người sở hữu(Owner)

Nhóm(Group)

11

Danh sách điều khiển truy cập – Ví dụ

12

6

Danh sách năng lực(Capability List)

• Tiếp cận hướng chủ thể: mỗi chủ thể có danh sách các tài

nguyên và quyền truy cập trên tài nguyên đó

• Danh sách năng lực thường triển khai dưới dạng thẻ truy

cập:

Có thể truyền từ chủ thể này tới chủ thể khác

Không cần xác thực chủ thể

13

Mô hình Bell-Lapuda

• Mô hình kiểm soát truy cập cho mục tiêu bảo vệ tính bí

mật

• Phân loại mức độ bí mật(Clearance Level):

Top Secret > Secret > Confidential > Unclassified

• Phân nhóm tài nguyên và chủ thể thành các

tập(Category)

• Nhãn bảo mật bao gồm có (Clearance Level, Category)

Mức độ bí mật và tập tài nguyên

Mức độ bí mật và tập chủ thể

So sánh mức độ ưu thế: ꢀ₁, ꢁ₁≥ (ꢀ₂, ꢁ₂) khi và chỉ khi ꢀ₁≥ ꢀ₂và

ꢁ₁⊇ ꢁ₂

14

7

Các nguyên tắc của mô hình

• Simple Security Property: chủ thể s chỉ có thể đọc đối

tượng o nó có mức độ bí mật cao hơn hoặc bằng (nguyên

tắc no-read-up)

• *-Property: chủ thể chỉ có quyền ghi đối tượng s nếu mức

độ bí mật của nó thấp hơn hoặc bằng (nguyên tắc no-

write-down)

• Tuân thủ ma trận điều khiển truy cập: chủ thể s chỉ có thể

thực thi hành động lên đối tượng o theo ma trận điều

khiển truy cập

15

Mô hình Bell-Lapuda: Ví dụ

• Quyền của những người dùng?

16

8

Mô hình Biba

• Bảo vệ tính toàn vẹn

• Phân loại mức độ toàn vẹn:

Crucial > Very Important > Important

• Các nguyên tắc:

No-write-up: s chỉ có thể chỉnh sửa được o nếu mức độ toàn vẹn

của nó cao hơn hoặc bằng

No-read-down: s chỉ có thể đọc được o nếu mức độ toàn vẹn của

nó thấp hơn hoặc bằng

Thực thi: chủ thể s1 chỉ có thể thực thi chủ thể s2 nếu mức độ toàn

vẹn của nó cao hơn hoặc bằng

17

Mô hình Chinese Wall

• Tài nguyên được chia thành các nhóm tranh chấp

• Chủ thể S có quyền truy cập tới mọi đối tượng trong một

nhóm, tuy nhiên nếu S đã truy cập tới O thì nó không còn

quyền truy cập tới mọi O’ ≠ O trong nhóm đó

18

9

2. CÁC MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

19

Mô hình điều khiển truy cập DAC

• Discretionary Access Control: mô hình điều khiển truy cập

tùy nghi

• Quyền truy cập định nghĩa cho mỗi cặp (chủ thể, tài

nguyên) được quyết định bởi chủ sở hữu của tài nguyên

• Được sử dụng rộng rãi trong các hệ điều hành

• Hạn chế: khả năng quản trị lỏng lẻo, không quản lý được

sự lan truyền của quyền dẫn đến sự mất an toàn của hệ

thống

• Ví dụ: người dùng cấp quyền truy cập trên các thư mục

chia sẻ

20

10

Case study: DAC trong SQL

• Cấp quyền: lệnh GRANT

GRANT

ON

TO

[WITH GRANT OPTION]

//lan truyền quyền

• Thu hồi quyền: lệnh REVOKE

REVOKE

ON

FROM

21

Case study: DAC trong SQL

Lan truyền quyền

• Một người dùng A là chủ sở hữu của bảng quan hệ O:

người dùng A có thể cấp quyền R trên O cho người dùng

B với tùy chọn WITH GRANT OPTION hoặc không

• Nếu trong lệnh cấp quyền có tùy chọn WITH GRANT

OPTION, B có thể cấp quyền R cho người dùng C khác

 chủ sở hữu của O không biết sự lan truyền của quyền R

từ B tới C

• Khi A thu hồi quyền R đã cấp cho B, tất cả những quyền

đã cấp cho người dùng khác do sự lan truyền đều được

thu hồi

22

11

DAC và điều khiển dòng thông tin

• Hạn chế của DAC: cho phép thông tin truyền từ chủ thể

này sang chủ thể khác mà không có chính sách kiểm soát

• Ví dụ: Bob không được phép xem nội dung tệp tin A. Anh

ta có thể nhờ Alice(hoặc đánh lừa Alice thực thi chương

trình) đọc nội dung tệp tin A và sao chép vào tệp tin B là

file mà anh ta có quyền đọc

23

Mô hình điều khiển truy cập MAC

• Mandatory Access Control: điều khiển truy cập cưỡng

bức

• Quyền truy cập được cấp phát theo chính sách chung của

hệ thống dựa trên phân loại người dùng và tài nguyên

• Phân loại chủ thể: mức độ tin cậy và lĩnh vực hoạt động

• Phân loại tài nguyên: mức độ nhạy cảm và lĩnh vực của

tài nguyên

• Ví dụ: Công ty có 3 phòng ban là Phòng sản xuất, Phòng

kế hoạch, Phòng kinh doanh. Người dùng và dữ liệu có

thể phân loại theo lĩnh vực theo 3 phòng ban này

24

12

Mô hình điều khiển truy cập MAC

• Ưu điểm:

Quản trị tập trung

Tính bảo mật cao

• Nhược điểm:

Đòi hỏi phải phân loại rõ ràng chủ thể và tài nguyên

Phạm vi ứng dụng hạn chế

25

Mô hình điều khiển truy cập RBAC

• Role-based Access Control: Điều khiển truy cập theo vai

• Việc cấp quyền truy cập không trực tiếp hướng tới người

dùng cuối mà hướng tới nhóm người dùng có nhiệm vụ,

vai trò trong hệ thống

• Phản ánh tốt hơn đặc trưng nghiệp vụ của hệ thống thông

tin của tổ chức

• Vai trò(Role-Group): khái niệm tượng trưng cho một

nhóm, một dạng nhiệm vụ xử lý

• Mỗi vai trò được gán các quyền truy cập, có tính lâu dài

• Mỗi người dùng được gán cho một hoặc nhiều vai trò và

có quyền truy cập theo vai trò

26

13

Mô hình điều khiển truy cập RBAC

• Có khả năng diễn tả cao các chính sách của tổ chức:

phân công theo vai trò là cơ sở cho sự sự tách biệt các

nhiệm vụ cũng như tạo ra cơ chế đại diện ủy nhiệm

• Linh hoạt và mềm dẻo: yêu cầu bảo mật mới sẽ chỉ dẫn

đến thay đổi cách thức gán quyền truy nhập vào các vai

trò

• Khả năng co dãn tốt do các quyền truy cập không gán

trực tiếp cho người dùng cuối

27

RBAC₀

• Ánh xạ UA  U x R: Gán vai trò cho người dùng

• Ánh xạ PA  P x R: Gán quyền cho vai trò

• Tập S: phiên truy cập của người dùng với các vai trò khác

nhau. Trong mỗi phiên, người dùng có thể sử dụng một

hoặc đồng thời nhiều vai trò

28

14

RBAC₁

• Tổ chức phân cấp các vai trò

• Vai trò ở cấp cao hơn được thừa hưởng các quyền ở vai

trò cấp thấp hơn

29

3. CASE STUDY 1: ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP

TRONG HỆ ĐIỀU HÀNH UNIX

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

30

15

Các khái niệm

• Định danh người dùng: UID

• Định danh nhóm người dùng: GID

• Định danh tiến trình: PID

• Đối tượng cần điều khiển truy cập: tệp tin, thư mục

Lưu ý: mọi thiết bị ngoại vi được Unix coi là tệp tin hoặc thư mục

• Tổ chức lưu trữ tệp tin, thư mục

Thư mục là một loại tệp tin đặc biệt

Tệp tin phải nằm trong một thư mục

Cấu trúc phân cấp

Quyền truy cập trên thư mục không có tính kế thừa

31

Điều khiển truy cập trong Unix

• Sử dụng ACL rút gọn

• Là một dạng của RBAC

• Các quyền: Đọc(r-Read), Ghi(w-Write), Thực thi(x-

Execute)

• Khi truy cập một tệp tin/thư mục: cần có quyền truy cập

tương ứng trong tất cả các thư mục trong đường dẫn

File 1 File 2

…

File 1 File 2

…

Owner read

Group write

Other

write

-

User 1 read

User 2 write

write

-

read

User 3

…

-

read

Role r Read

write

32

16

Điều khiển truy cập trong Unix

• Mỗi quyền được đại diện bởi 1 bit:

Có quyền: 1

Không có quyền: 0

• Thông tin quyền truy cập được lưu trữ trong 10 bit:

Bit 1: Tệp tin(hiển thị ‘-’ ) hay thư mục(hiển thị ‘d’).

Bit 2, 3, 4: Quyền truy cập cho nhóm sở hữu

Bit 5, 6, 7: Quyền truy cập cho nhóm quản trị

Bit 8, 9, 10: Quyền truy cập cho các nhóm người dùng khác

• Biểu diễn::

Số: 3 chữ số thập phân tương ứng với 3 nhóm quyền

Chuỗi: hiển thị các ký tự viết tắt cho quyền, dấu ‘-’ biểu thị không

có quyền

33

Điều khiển truy cập trong Unix

• Gán quyền sở hữu file/thư mục

chown group:user filename

• Gán quyền truy cập file/thư mục

chmod permission filename

• Xem thông tin phân quyền trên file/thư mục

34

17

Điều khiển truy cập trong Unix

• Unix phân biệt quyền truy cập thư mục và truy

cập file trong thư mục

• Người dùng có thể xóa file nằm trong thư mục

mà họ có quyền truy cập thư mục nhưng không

có quyền truy cập file?

sticky bit:

Off: Nếu người dùng có quyền truy cập thư mục, họ có

thể đổi tên file, xóa file

On: Chỉ có tài khoản sở hữu file, sở hữu thư mục hoặc

tài khoản root mới có quyền đổi tên file, xóa file

35

Điều khiển truy cập trong Unix

• Trên thực tế, người dùng là chủ thể thao tác nhưng tiến

trình là chủ thể truy cập tệp tin

Tiến trình được cấp quyền của người dùng đã kích hoạt nó

• Làm cách nào để tiến trình có quyền ở cấp cao hơn?

Ví dụ: passwd là tệp tin hệ thống nhưng người sử dụng thông

thường có nhu cầu sửa nội dung khi họ thay đổi mật khẩu?

• Mỗi tiến trình được gắn với 3 giá trị UID, GID:

Real UID, GID: UID, GID của người dùng kích hoạt tiến trình

Effective UID, GID: UID, GID hiệu lực khi tiến trình truy cập tên tin

Saved UID, GID: UID, GID quay lui khi tiến trình kết thúc truy cập

• Tệp tin/thư mục được gắn 1 bit setuid cho biết tiến trình

truy cập có thể thay đổi effective UID không?

36

18

Điều khiển truy cập trong Unix

Cách thức gán ID cho tiến trình:

• Khi tiến trình được kích hoạt

Real UID: UID của người dùng thực thi tiến trình

Effective UID: UID của người dùng thực thi tiến trình

• Khi tiến trình truy cập tệp thi/thư mục:

Real UID: UID của người dùng thực thi tiến trình

Saved UID: UID cũ của Effective UID

Effective UID: thay đổi thành UID của người dùng sở hữu nếu

setuid = 1, ngược lại không đổi

• Khi tiến trình kết thúc truy cập: trả lại các giá trị giống như

khi tiến trình trước khi truy cập tệp tin/thư mục

37

Điều khiển truy cập trong Unix

• Tài khoản root:

UID = 0

Có mọi quyền truy cập trên tất cả file

• fork() và exec(): tiến trình con thừa kế cả 3 giá trị ID, trừ

file có thiết lập setuid = 1

• Lời gọi hệ thống setuid(int newid):

Có thể thiết lập Effective UID cho RealUID và Saved UID

• Các lời gọi hệ thống khác: seteuid(), setreuid(),…

38

19

MAC trong Linux

• Security-Enhanced Linux(SELinux): kernel module có chức

năng thiết lập chính sách truy cập tập trung

• Các chế độ:

Enforcing: Chế độ mặc định, thực thi chính sách bảo mật SELinux

trên hệ thống

Permissive: Không thực thi chính sách bảo mật, chỉ cảnh báo và ghi

lại các hành động.

Disabled: Vô hiệu hóa SELinux

39

Một số lệnh quan trọng SELinux

• setsebool policy = on/off: Bật/tắt chính sách

• getsebool: Hiển thị trạng thái chính sách

• setenforce mode: Thiết lập chế độ hoạt động của SELinux

40

20

Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 7: Kiểm soát truy cập - Bùi Trọng Tùng