Безопасность современных операционных систем семейства WINDOWS.

Автор: А.Г. Олейник
Источник:Инновационные перспективы Донбасса / Международная научно–практическая конференция. – Донецьк, ДонНТУ – 2016.

Аннотация

А.Г. Олейник Безопасность современных операционных систем семейства WINDOWS. В статье анализируется выполнение технических характеристик ОС по обеспечению безопасности от несанкционированного доступа к данным пользователя. Приведены достоинства и недостатки ОС семейства Windows, а также приведены элементы безопасности ОС.

Общая постановка проблемы

Для большинства ОС либо полностью не реализуется основной для данных приложений мандатный механизм управления доступом к ресурсам, либо не выполняется его важнейшее требование «Должно осуществляться управление потоками информации с помощью меток конфиденциальности. При этом уровень конфиденциальности накопителя должен быть не ниже уровня конфиденциальности записываемой на него информации». В связи с этим далее будем говорить лишь о возможном соответствии средств защиты современных ОС классу АС 1Г (защита конфиденциальной информации).

В качестве альтернативных реализаций ОС рассмотрим семейства Unix и Windows.

Сначала остановимся на принципиальном или концептуальном противоречии между реализованными в ОС механизмами защиты и принятыми формализованными требованиями. Концептуальном в том смысле, что это противоречие характеризует не какой-либо один механизм защиты, а общий подход к построению системы защиты.

Противоречие состоит в принципиальном различии подходов к построению схемы администрирования механизмов защиты и, как следствие, это коренным образом сказывается на формировании общих принципов задания и реализации политики безопасности в организации, распределения ответственности за защиту информации, а также на определении того, кого относить к потенциальным злоумышленникам.

Для иллюстрации из совокупности формализованных требований к системе защиты конфиденциальной информации рассмотрим следующие два требования:

— право изменять правила разграничения доступа (ПРД) должно предоставляться выделенным субъектам (администрации, службе безопасности и т.д.);

— должны быть предусмотрены средства управления, ограничивающие распространения прав на доступ.

Теперь в общих чертах рассмотрим концепцию, реализуемую в современных универсальных ОС. Пользователь файлового объекта, т.е. лицом, получающим право на задание атрибутов доступа к файловому объекту, является лицо, создающее файловый объект. Так как файловые объекты создают конечные пользователи, то именно они и назначают ПРД к создаваемым им файловым объектам. Другими словами, в ОС реализуется распределенная схема назначения ПРД, где элементами схемы администрирования являются собственно конечные пользователи.

В данной схеме пользователь должен наделяться практически таким же доверием, как и администратор безопасности, при этом нести наряду с ним ответственность за обеспечение компьютерной безопасности. Отметим, что данная концепция реализуется и большинством современных приложений, в частности СУБД (Система управления базами данных), где пользователь может распространять свои права на доступ к защищаемым ресурсам. Кроме того, не имея в полном объеме механизмов защиты компьютерной информации от конечного пользователя, в рамках данной концепции невозможно рассматривать пользователя в качестве потенциального злоумышленника.

Отметим, что централизованная и распределенная схемы администрирования – это две диаметрально противоположные точки зрения на защиту, требующие совершенно различных подходов к построению моделей и механизмов защиты. При этом сколько-нибудь гарантированную защиту информации можно реализовать только при принятии концепции полностью централизованной схемы администрирования, что подтверждается известными угрозами ОС.

Возможности моделей, методов и средств защиты будем рассматривать применительно к реализации именно концепции централизованного администрирования. Одним из элементов данной концепции является рассмотрение пользователя в качестве потенциального злоумышленника, способного осуществить НСД к защищаемой информации.

Механизмы защиты семейства Windows.

Кратко остановимся на основных механизмах защиты, реализованных в ОС семейства Windows, и проведем анализ защищенности ОС семейства Windows (NT/2000). Отметим, что здесь ряд объектов доступа (в частности, устройства, реестр ОС и т.д.) не являются объектами файловой системы. Поэтому возникает вопрос, как следует трактовать требование «Система защиты должна контролировать доступ наименованных субъектов (пользователей) к наименованным объектам (файлам, программам, томам и т.д.)». Не ясно, являются ли объектами доступа, к которым, следуя формальным требованиям, необходимо разграничивать доступ пользователей, например, реестр ОС и т.д.

Основными механизмами защиты являются:

— идентификация и аутентификация пользователя при входе в систему;

— разграничение прав доступа к ресурсам, в основе которого лежит реализация дискреционной модели доступа (отдельно к объектам файловой системы, к устройствам, к реестру ОС, к принтерам и др.);

— аудит, т.е. регистрация событий.

Здесь явно выделяются возможности разграничений прав доступа к файловым объектам (для NTFS) — существенно расширены атрибуты доступа, устанавливаемые на различные иерархические объекты файловой системы (логические диски, каталоги, файлы). В частности, атрибут «исполнение» может устанавливаться и на каталог, тогда он наследуется соответствующими файлами.

При этом существенно ограничены возможности управления доступом к другим защищаемым ресурсам, в частности, к устройствам ввода. Например, здесь отсутствует атрибут «исполнение», т.е. невозможно запретить запуск несанкционированной программы с устройств ввода.

Принципиальные недостатки защитных механизмов ОС семейства Windows (NT / 2000 / XP). Прежде всего рассмотрим принципиальные недостатки защиты ОС семейства Windows. В ОС Windows невозможна в общем случае реализация централизованной схемы администрирования механизмов защиты или соответствующих формализованных требований. Связано это с тем, что в ОС Windows принята концепция реализации разграничительной политики доступа к ресурсам (для NTFS).

В рамках этой концепции разграничения для файла приоритетнее, чем для каталога, а в общем случае — разграничения для включаемого файлового объекта приоритетнее, чем для включающего. Это приводит к тому, что пользователь, создавая файл и являясь его «владельцем», может назначить любые атрибуты доступа к такому файлу (т.е. разрешить к нему доступ любому иному пользователю). Обратиться к этому файлу может пользователь (которому назначил права доступа «владелец») вне зависимости от установленных администратором атрибутов доступа на каталог, в котором пользователь создает файл. Данная проблема непосредственно связана с реализуемой в ОС Windows концепцией защиты информации.

Далее, в ОС семейства Windows (NT / 2000 / XP) не в полном объеме реализуется дискреционная модель доступа, в частности, не могут разграничиваться права доступа для пользователя «Система». В ОС присутствуют не только пользовательские, но и системные процессы, которые запускаются непосредственно системой. При этом доступ системных процессов не может быть разграничен. Соответственно, все запускаемые системные процессы имеют неограниченный доступ к защищаемым ресурсам. С этим недостатком системы защиты связано множество атак, в частности, несанкционированный запуск собственного процесса с правами системного. Кстати, это возможно и вследствие некорректной реализации механизма обеспечения замкнутости программной среды.

В ОС семейства Windows (NT / 2000 / XP) невозможно в общем случае обеспечить замкнутость (или целостность) программной среды.

Стоит отметить, что с точки зрения обеспечения замкнутости программной среды [т.е. реализации механизма, обеспечивающего возможность пользователям запускать только санкционированные процессы (программы)] действия пользователя по запуску процесса могут быть как явными, так и скрытыми.

Возвращаясь к обсуждению недостатков, отметим, что в ОС семейства Windows (NT / 2000 / XP) невозможно встроенными средствами гарантированно удалять остаточную информацию. В системе просто отсутствуют соответствующие механизмы.

Кроме того, ОС семейства Windows (NT / 2000 / XP) не обладают в полном объеме возможностью контроля целостности файловой системы. Встроенные механизмы системы позволяют контролировать только собственные системные файлы, не обеспечивая контроль целостности файлов пользователя. Кроме того, они не решают важнейшую задачу данных механизмов контроль целостности программ (приложений) перед их запуском, контроль файлов данных пользователя и др.

Что касается разделяемых сетевых ресурсов, то фильтрации подвергается только входящий доступ к разделяемому ресурсу, а запрос доступа на компьютере, с которого он осуществляется, фильтрации не подлежит. Это принципиально, так как не могут подлежать фильтрации приложения, которыми пользователь осуществляет доступ к разделяемым ресурсам. Благодаря этому, очень распространенными являются атаки на протокол NETBIOS.

Кроме того, в полном объеме управлять доступом к разделяемым ресурсам возможно только при установленной на всех компьютерах ЛВС файловой системы NTFS. В противном случае невозможно запретить запуск несанкционированной программы с удаленного компьютера, т.е. обеспечить замкнутость программной среды в этой части.

Из приведенного анализа можно видеть, что многие механизмы, необходимые с точки зрения выполнения формализованных требований, ОС семейства Windows не реализуют в принципе, либо реализуют лишь частично.

Вывод

С учетом сказанного можем сделать важный вывод относительно того, что большинством современных универсальных ОС не выполняются в полном объеме требования к защите АС по классу 1Г. Это значит, что, учитывая требования нормативных документов, они не могут без использования добавочных средств защиты применяться для защиты даже конфиденциальной информации. При этом следует отметить, что основные проблемы защиты здесь вызваны не невыполнимостью ОС требований к отдельным механизмам защиты, а принципиальными причинами, обусловленными реализуемой в ОС концепцией защиты.

Проблемы защиты операционных систем windows

Введение. Значение информации в развитии общества все более увеличивается. Роль информационной компоненты в любом производстве с течением времени возрастает. В последнее столетие появилось много таких отраслей производства, которые почти на 100% состоят из одной информации, например, дизайн, создание программного обеспечения, реклама [1].

Информация играет большую роль не только в производственных процессах, но и является основой деятельности управленческих организаций, страховых обществ, банков, организаций социальной сферы и т.д. Во многих из перечисленных случаев информация представляет большой интерес для криминальных элементов. Все преступления начинаются с утечки информации [2].

Таким образом, организации, заинтересованные в сохранении информации заботятся об информационной безопасности. Приходится грамотно выбирать меры и средства обеспечения защиты информации от умышленного разрушения, кражи, несанкционированного доступа, несанкционированного чтения и копирования. Поэтому проблема защиты информации является актуальной и обуславливает необходимость углубленного анализа защиты информации и комплексной организации методов и механизмов защиты. В корпорации Microsoft разработаны подсистемы для защиты информации при работе с операционной системой Windows (ОС Windows), однако многие ее пользователи даже не подозревают о наличии подсистем, защищающих их информацию и, особенно, персональные данные. Информирование и популяризации среди пользователей ОС Windows возможностей защиты в рамках вуза позволит частично внести вклад в ответах на технологические и информационные вызовы современному обществу и образованию [3]

Цель работы: проанализировать подсистемы защиты современной операционной системы Windows, охарактеризовать их и определить степень их применения пользователями.

Исходя из цели исследования, определяются следующие задачи:

— сравнить характеристики операционных систем;

— определить проблемы защиты информации на ОС Windows;

— провести сравнительный анализ подсистем защиты ОС Windows;

— выявить достоинства и недостатки подсистем защиты ОС Windows;

— провести анкетирование студентов на знание подсистем защиты ОС Windows.

Результаты. Для сравнения характеристик были взяты три наиболее известные операционные системы: Microsoft Windows, Linux, Mac OS [4, 5, 6].

Определим и охарактеризуем критерии для сравнения операционных систем:

1. Защищенность от вирусов – защищенность информации пользователей от хищения, повреждения и скачивания. Считается, что Windows это ОС наиболее уязвимая. Все продукты семейства Linux имеют очень мало изъянов. Mac OS наиболее безопасная ОС.

2. Удобство в использовании – простота и доступность в использовании операционной системы. Интерфейс Windows понятен. Работа за компьютером не вызывает сложностей. На Linux любой может подобрать интерфейс, исходя из рекомендаций других пользователей, с учетом своих знаний и вкусов. MacOS тоже удобная и простая система, в ней учитываются все мелочи.

3. Сложность установки ОС. Как показывает практика, поставить Windows может даже начинающий пользователь компьютера. Минус – придется искать некоторые программы для полноценной работы системы. Linux. Процесс установки десктопной версии мало отличается от вышеописанного. Процесс установки Mac OS можно сравнить с аналогичной операцией у Windows.

4. Стабильность ­– устойчивость к сбоям операционной системы. Устаревшие версии Windows часто выходили из строя. На современных вариантах ОС такого нет. Linux, пожалуй, самая стабильная система из всех троих. Mac OS. Сбои случаются примерно с той же периодичностью, что и у Windows.

5. Поддержка ПО – поддержка сторонних программных обеспечений. Так как ОС Windows самая распространенная, то и ПО чаще всего пишется именно под нее. Для Linux с каждым годом появляется огромное количество программ, совместимых с этой системой, и практически все они бесплатные. Для Mac OS программ достаточное количество. Минус – устанавливать их можно только из AppStore.

6. Популярность – распространенность среди пользователей. Самой распространенной остается ОС Windows, ее по разным оценкам используют около 85% пользователей, на втором месте MacOS и на третьем Linux.

7. Цена – стоимость операционной системы. ОС Windows может позволить большинство пользователей, средняя цена 5 тысяч рублей. Linux полностью бесплатная система. MacOS входит в стоимость компьютерной техники от Apple, но цена довольно высока.

Рассмотрим подробнее операционную систему Windows, т.к. в данной ОС наименьшая защищенность от вирусов и наибольшая популярность среди пользователей [6].

Проблемой данной исследовательской работы является малоизвестность большинства подсистем безопасности операционной системы Windows, а также недостаточная защищенность персональных данных пользователей этими подсистемами.

Для наглядного восприятия проблемы было построено «Древо проблем» (Рисунок 1). Из рисунка 1 видно, что подсистемы операционной системы Windows решают две главные проблемы:

— защита информации в сети;

— защита информации на персональных компьютерах.

Информацию в сети необходимо защищать от трех источников проблем:

На персональном компьютере так же представляют собой угрозу посторонние пользователи (злоумышленники) и вирусы.

Рисунок 1 – Древо проблем

Для решения данных проблем компания Microsoft создала несколько подсистем Windows, таких как:

1. центр безопасности Windows,

2. защитник Windows,

3. родительский контроль,

4. брандмауэр Windows,

5. пароль администратора.

Охарактеризуем каждую подсистему:

– центр безопасности Windows представляет собой комплекс программного обеспечения по защите компьютера от сетевых атак, организации регулярного обновления Windows и мониторинг состояния установленного антивирусного ПО;

— защитник Windows (антивирусная программа), созданный для того, чтобы удалять, помещать в карантин или предотвращать появление spyware-модулей (шпионских программ) в операционных системах Microsoft Windows;

— родительский контроль позволяет настроить параметры родительского контроля, включая доступ к веб-сайтам, временные ограничения для устройств, а также указать приложения, которые можно просматривать и приобретать;

— брандмауэр Windows создан, чтобы оградить ваше устройство от хакеров и вредоносных программ в локальных сетях и в Интернете;

— пароль администратора — это идентификация и аутентификация пользователя [7].

Для защиты информации на персональном компьютере используются следующие подсистемы: пароль администратора, родительский контроль, центр безопасности, защитник Windows.

Для защиты информации в сети используются следующие подсистемы: защитник Windows, брандмауэр Windows [7, 8].

Анкетирование. Нами было проведено анкетирование студентов на знание подсистем защиты операционной системы Windows. Опрос на тему «Проблемы защиты информации в ОС Windows» создан в Google формах, доступ к нему находиться по ссылке: https://docs.google.com/forms/d/14pvBjmgugF79kCtHT8bc985lbloj2mwSkEJcLT0Xw9Y/edit. В анкете имеется 9 вопросов:

1. Какую операционную систему вы используете?

2. Почему вы выбрали эту операционную систему?

3. Оцените по 10 бальной шкале защиту ОС Windows?

4. Сталкивались ли вы с проблемой защиты информации на ОС Windows?

5. Для чего нужен брандмауэр Windows?

6. Для чего нужен родительский контроль в ОС Windows?

7. От чего защищает «защитник Windows»?

8. Какие подсистемы защиты в ОС Windowsвы используете?

9. Какой по вашему мнению не хватает защиты для полной безопасности информации в ОС Windows?

Опрос проводился нами в течении недели, в результате опроса выявлено, что большинство студентов на компьютерах и ноутбуках используют ОС Windows. Они выбрали ОС Windows потому что, считают ее наиболее удобной и простой в использовании.

56% из опрошенных студентов сталкивались с проблемой защиты в ОС Windows, соответственно 44% ­– не сталкивались.

С функциями брандмауэра Windows знакомы 67% студентов, соответственно 33% не знают для чего он нужен.

Каждый из опрошенных имеет представление о родительском контроле ОС Windows и его использовании.

О подсистеме «Защитник Windows» и его функционале знают лишь половина студентов.

Результаты оценки защиты ОС Windows по 10 бальной шкале представлены в виде диаграммы на рисунке 2.

Рисунок 2 – Результаты оценки защиты ОС Windows по 10 бальной шкале

Из диаграммы видно, что не всех пользователей операционной системы Windows устраивает защита информации. В то же время мы выяснили, что при этом студенты не знают и не используют полные возможности подсистем защиты ОС Windows.

Количество студентов, пользующихся подсистемами защиты ОС Windows представлено в виде диаграммы на рисунке 3.

Рисунок 3 – Популярность подсистемы ОС Windows среди опрошенных

На диаграмме видно, что большинство студентов используют подсистемы такие как: «Центр безопасности Windows», «Брандмауэр Windows», «Пароль администратора», а подсистемы защиты «Родительский контроль» и «Защитник Windows» – намного реже.

На вопрос «Какой, по вашему мнению, защиты не хватает на ОС Windows» 50 % студентов затруднились ответить, 45 % отметили, что защита достаточно хорошая и в дополнительных программах не нуждается и около 5% ответили, что нужно встроенное антивирусное программное обеспечение.

Таким образом, после проведения опроса студентов было выявлено, что большинство студентов используют ОС Windows, знают основные подсистемы защиты информации и используют большинство из них.

Заключение. В ходе выполнения исследования была достигнута поставленная цель (проанализированы подсистемы защиты современной операционной системы Windows и дано краткое их описание) и решены задачи:

— выполнено качественное сравнение характеристик популярных операционных систем;

— определены проблемы защиты информации на ОС Windows;

— проведен анализ подсистем защиты ОС Windows;

— проведено анкетирование студентов на знание подсистем защиты ОС Windows.

В первой части данной работы проведен сравнительный анализ наиболее известных операционных систем таких как, Linux, Windows, Mac OS.

Во второй части построено древо проблем и определенны две основные проблемы защиты информации на ОС Windows: защита информации в сети; защита информации на персональных компьютерах.

Приведено краткое описание основных подсистемы защиты ОС Windows.

В третьей части было проведено анкетирование студентов на знание и использование подсистем защиты ОС Windows и представлены результаты опроса.