Sistemi Operativi Sicuri versione 1.0.5

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1 Sistemi Operativi Sicuri versione Appunti 9 febbraio 2007 Indice 1 Diritti 2 2 Sistema operativo 2 3 Kernel linux vs Windows 2 4 Complessità codice 3 5 Hardening 3 6 NTFS MFT Master File Table NTFS System File NTFS File Attributes Reparse point NTFS - Windows Architettura del File System Driver Operazioni del le system File system lter drivers JFS overview 8 8 XFS 8 9 Reiser FS 8 10 Jounaling 8 11 SAN - Storage Area Network Vantaggi File System Biometria Fingerprint Iris Face Hand geometry Voice Vascular Pattern Recognition 14 Bibliograa 15

2 3 Kernel linux vs Windows 2 1 Diritti Il system administrator (SA) ha dei diritti sui le che gestisce?. Alcuni si, altri no; infatti è l'amministratore delegato che decide ed ha tutti i diritti, tuttavia molte scelte vengono delegate anche per necessità tecniche e per competenza al SA. Gli utenti vantano anche loro dei diritti, cioè quelli di creazione, modica, cancellazione, dei le da loro creati per gli scopi aziendali. Esistono quindi molti diritti spalmati su molti settori di una azienda, il SA deve governarli tutti. Un sistema è sicuro quando protegge il proprio contenuto di dati sensibili. Il concetto di garantire la sicurezza del dato è molto importante, il sistema infatti può essere sicuro pur avendo subito un crash ma non avendo perso nemmeno un dato. Nella azienda esistono molte gure, amministratore delegato, quadri, impiegati, soci... ogni persona ha un concetto di sicurezza diverso, il SA deve progettare delle politiche di sicurezza che vadano bene a tutti; senza causare dei disservizi oppure delle barriere dovute alla troppa sicurezza implementata che causerebbe l'abbandono di tale sistema. Come concetto onnipresente: 2 Sistema operativo Tutto quello che non c'è non si rompe Il sistema operativo (SO), è un sistema dinamico, in continua evoluzione; un sistema è sicuro quando è equilibrato. Un SO, non sarà mai un sistema equilibrato e stabile in quanto è un sistema dinamico. 3 Kernel linux vs Windows Confrontando in modo sommario i due tipi di implementazione, si evince che il kernel di linux è più dicile da gestire in termini di sicurezza ma si interfaccia alle periferiche in modo esemplare; mentre il kernel di windows, necessita di un micro-kernel per uniformare l'accesso alle periferiche che comunque non è ben distinto come quello linux o unix-like.

3 6 NTFS 3 4 Complessità codice Risulta evidente comprendere che il kernel è molto un oggetto molto complesso, infatti molte parti dello stesso sono scritte anche in assembler. Ad esempio, un programmatore scriverà una fopen, ad alto livello, e nel kernel, si ripercuoterà un SRB, SCSI request block, che poi verrà passato al port driver. Una versione del virus CIH, che andava a modicare un le nel sistema, intercettava l'irq destinato al SO che era partito dall'hardware, e forniva al SO e quindi agli antivirus di vecchia generazione la copia originale del le; gli antivirus di oggi agiscono all'irq level 1 (il punto più basso a cui si può arrivare, esiste anche IRQ level 0) dal punto di vista delle loro rme. 5 Hardening Intendiamo un raorzamento di un sistema già esistente. Se ricompilo il kernel di linux ad esempio, quello non è considerato hardening. 6 NTFS L'NTFS può essere considerato il FS non clustered più sosticato al mondo. Dopo aver formattato un disco con NTFS, si ottiene un risultato mostrato in Figura 1 a Pagina 3. Figura 1: Struttura del volume NTFS NTFS Partition Boot Sector [2] NTFS Master File Table (MFT) [3] Novità introdotte rispetto al NTFS5 (windows 2000): Encryption: The Encrypting File System (EFS). Disk Quotas: usate per monitorare e limitare l'uso del disco. Reparse Points: sono un oggetto nuovo del le system, possono essere applicati a le o directory....

4 6 NTFS MFT Master File Table Ogni le di un disco formattato NTFS, è rappresentato tramite un record in un particolare le chiamato master le table (MFT) [3]. NTFS riserva i primi 16 record della tabella per delle informazioni speciali. Il primo record della tabella, serve per descrivere la MFT, seguita da una copia dell'mft. Se questo primo record è corrotto, NTFS, legge il secondo record per sapere dove si trova la seconda copia dell'mft in quanto sono le due copie dell'mft sono identiche. La posizione delle MFT si trova nel boot sector. Il terzo record della MFT, è un le di log, usato per il recovery. I record successivi al diciassettesimo sono riservati per le informazioni dei le e directory. Un esempio di MFT è mostrato in Figura 2 a Pagina 4. Figura 2: MFT - NTFS

5 6 NTFS NTFS System File NTFS ha parecchi le di sistema nascosti. La Tabella 1 a Pagina 5, ne mostra alcuni. System le le name MFT record Funzione MFT $Mft 0 Contiene i record per ogni le e directory di un volume NTFS MFT2 $MftMirr 1 La copia della MFT originale logfile $LogFile 2 La copia della MFT originale Volume $Volume 3 Contiene informazioni come l'etichetta, versione Root le name $ 5 La directory root index Cluster bitmap $Bitmap 6 Rappresenta ogni cluster del volume e speica quali sono attivi e quali no. Attraverso un 1 o 0. Security le $Secure 9 Contiene un descrittore univoco per ogni le all'interno del volume Per usi futuri Tabella 1: Metadati nella the Master File Table

6 6 NTFS NTFS File Attributes Attributo Standard Information Attribute List File Name Security Descriptor Data Object ID Logged Tool Stream Reparse Point Index Root Index Allocation Bitmap Volume Information Volume Name Descrizione timestamp. La posizione di tutti gli attributi non contenuti nella MFT. Chi è il proprietario e chi può averne accesso. Usato per i collegamenti distribuiti. Alcuni le non lo possiedono. Usato dall'efs. Usato per creare directory o altri indici. Usato per creare directory o altri indici. Usato per creare directory o altri indici. Usato solo nel $Volume system le. Usato solo nel $Volume system le. Contiene l'etichetta. Tabella 2: Attributi le 6.4 Reparse point Esempio: ricerca di un le. Passo 1 query sulla MFT dove si trova quel le? Passo 2 il le cercato si trova nel cluster xy Passo 3 quando leggo il cluster xy, non trovo il le ma un riferimento ad esso, un link Passo 4 il link mi dice dove si trova sicamente il le cercato Questa funzionalità serve ad esempio per la deframmentazione. 6.5 NTFS - Windows Windows, supporta diversi File System:

7 6 NTFS 7 CDFS UDF FAT12,16,32 NTFS 6.6 Architettura del File System Driver Il le system driver (FSD), gestisce il le system format 1. Windows ha due tipi di FSD: local FSDs network FSDs (non trattato) Local FSD include (Ntfs.sys, Fastfat.sys, Udfs.sys, Cdfs.sys ). Il primo settore di ogni le system supportato da windows, contiene delle informazioni anché FSD possa identicare di che FS si tratti. Quando un FSD riconosce un volume, crea un device object che rappresenta il montaggio del le system; successivamente I/O manager crea una connessione tra il volume parameter block (VPB) e il device object. 6.7 Operazioni del le system Le applicazioni ed il sistema, posso accedere ai le in due modi: direttamente attraverso le funzioni di I/O (ReadFile, WriteFile) indirettamente leggendo o scrivendo una porzione di indirizzi che rappresenta la mappatura del le in memoria I modi con cui si può invocare il FSD possono essere svariati: Da un utente ho da un thread del sistema; tramite una chiamata esplicita all'i/o Modicando la gestione dei le in memoria 1 Denisce il modo con cui i dati vengono archiviati

8 10 Jounaling File system lter drivers Sopra lo strato dei le system driver, c'è il le system lter driver, rappresenta un livello molto importante e delicato, in quanto qui è possibile vedere tutte le modiche a FS, i meccanismi di crittazione del FS, backup, ogni antivirus, ha un le system lter driver che intercetta l'operazione di apertura di qualsiasi le IRP-MJ-CREATE (I/O request packet) e controlla che non sia un virus [10]. 7 JFS overview Journaling File System, originariamente sviluppato da IBM; è le system parzialmente journaled, solo i metadati sono journaled. Ha però il vantaggio di utilizzare B+Trees per le directory e di raggruppare diverse operazioni di journal-log in un unico commit [4]. 8 XFS Originariamente sviluppato da SGI (Silicon Graphics), XFS è un le system a 64-bit parzialmente journaled (i metadati sono journaled come in ReiserFS e JFS) con alcune caratteristiche peculiari: la preallocazione dello spazio riduce drasticamente la frammentazione, l'uso dei B+Trees incrementa le performance e le ACL sono estremamente potenti e sosticate [5]. 9 Reiser FS Progettato da Hans Reiser ore migliore uso dello spazio disco, migliori performances e più ridotti tempi di crash recovery rispetto a ext2. Non supporta però un completo sistema di journaling (lo supporta parzialmente) come ext3; anche se la v4 di Reiser FS, ha introdotto come opzione questa caratteristica [6]. 10 Jounaling Il journaling è una tecnologia utilizzata da molti le system moderni per preservare l'integrità dei dati da eventuali cadute di tensione. È una tecnologia derivata dal mondo dei Database. Il journaling si basa sul concetto di transazione, ogni scrittura su disco è interpretata dal le system come una transazione.

9 11 SAN - Storage Area Network 9 Quando un applicativo invia dei dati al le system per memorizzarli su disco questo prima memorizza le operazioni che intende fare su un le di log e in seguito provvede a eettuare le scritture sul disco rigido, quindi registra sul le di log le operazioni che sono state eettuate [1]. In caso di caduta di tensione durante la scrittura del disco rigido, al riavvio del sistema operativo il lesystem non dovrà far altro che analizzare il le di log per determinare quali sono lo operazioni che non sono state terminate e quindi sarà in grado di correggere gli errori presenti nella struttura del le system. Da notare che nel le di log vengono memorizzate solo le informazioni che riguardano la struttura del disco (metadati), quindi un'eventuale caduta di tensione elimina i dati che si stavano salvando, ma non rende inconsistente il lesystem. Esistono due tipi di journaling: per i metadati, descritto sopra completo, questo può ricostruire i dati ed i metadati. Con relativi vantaggi, svantaggi quindi va applicato in base al contesto applicativo in cui si opera. 11 SAN - Storage Area Network Una Storage Area Network (SAN) è una rete ad alta velocità (generalmente Gigabit/sec) di dispositivi di memorizzazione di massa condivisi; un dispositivo di memorizzazione di massa (storage) è una macchina che può essere composta da uno o più dischi per contenere dati. I protocolli attualmente più diusi per l'utilizzo degli storage sono FC (Fibre Channel) ed iscsi (Internet SCSI). Più precisamente, il dizionario tecnico pubblicato dalla Storage Networking Industry Association (SNIA) denisce una rete SAN nei seguenti termini: Una rete il cui scopo principale è il trasferimento di dati tra sistemi di computer ed elementi di storage e tra elementi di storage. Una rete SAN consiste in un'infrastruttura di comunicazione, che fornisce connessioni siche, e in un livello di gestione, che organizza connessioni, elementi di storage e sistemi di computer in modo da garantire un trasferimento di dati sicuro e robusto. Normalmente una SAN utilizza dischi collegati con una struttura di tipo RAID per migliorare le prestazioni e aumentare l'adabilità del sistema.

10 11 SAN - Storage Area Network Vantaggi Le aziende devono poter accedere ai dati in modo rapido e sicuro e quindi la - losoa dell'architettura SAN è quella di poter integrare tutte le caratteristiche dei tradizionali sistemi di memorizzazione: 1. Alte prestazioni 2. Alta disponibilità 3. Scalabilità 4. Facilità di gestione Le reti SAN forniscono una serie di indubbi vantaggi rispetto ai dispositivi di storage connessi direttamente ai server (DAS_(rete)). Orono una connettività any-to-any tra server e dispositivi di storage, aprendo in tal modo la strada al trasferimento diretto di dati tra periferiche di memorizzazione (dischi o tape), con conseguenti indubbi miglioramenti dell'ecienza dello spostamento dei dati e di processi, quali il backup o la replica dei dati [1] File System Il FS utilizzato per le SAN, è di tipo clustered, l'accesso ai le viene gestito al livello di cluster. Impongo dei lock su i cluster interessati.

11 12 Biometria Biometria Esistono molte tecnologie che assicurano diversi gradi di adailità e sicurezza nel proteggere dati tramite l'uso di tecniche biometriche. impronte digitali ngerprint riconoscimento morfologia del viso face scansione dell'iride iris riconoscimento vocale voice morfologia della mano hand geometry misura della velocità e della pressione di quando si rma Dynamic Signature Keystroke dynamics Vascular Pattern Recognition... Figura 3: Dynamic Signature 12.1 Fingerprint Vantaggi i soggetti hanno più impronti facile da usare

12 12 Biometria 12 Figura 4: Impronta digitale l'impronta è unica, univoca, e rimane identica per tutta la vita dell'individuo Svantaggi 12.2 Iris percezione al pubblico: strumento usato da tante persone sensore sporco Figura 5: Iride Vantaggi non è richiesto nessun contatto è un organo protetto non subisce alterazioni durante la vita di un individuo

13 12 Biometria 13 Svantaggi 12.3 Face dicile da acquisire in alcuni individui attraverso l'uso di lenti o riessi si possa fare letture errate ciglia che potrebbero causare una lettura errata paura degli individui a sottoporsi al controllo richiesta di un certo tempo di training non può essere vercata da un umano Vantaggi non è richiesto nessun contatto sensori comuni, (macchina fotograca) verica facile da parte di un umano Svantaggi attraverso occhiali, barba, capelli... si può modicare la lettura cambiamenti di espressioni del viso possono creare errori durante la vita il viso di una persona può subire modiche, anche pesanti 12.4 Hand geometry Figura 6: Geometria mano Vantaggi facile da acquisire

14 12 Biometria 14 non cambia durante la vita di una persona salvo casi rari Svantaggi è richiesto un training il sistema necessita di molta memoria 12.5 Voice Vantaggi nessun contatto sensori comuni (microfoni, telefono) Svantaggi condizioni ambientali sfavorevoli i sensori devono essere adabili 12.6 Vascular Pattern Recognition I principali vantaggi sono: Figura 7: Vascular Pattern Recognition dicile da riprodurre, è interno alla mano non necessita di contatto, condizioni igieniche e di pulizia migliori molti usi sono possibili, ospedali, (è in uso in alcune università in giappone); usato in aree con un alto tasso di sicurezza

15 Riferimenti bibliograci 15 Riferimenti bibliograci [1] Data accesso [2] Data accesso [3] Data accesso [4] html Data accesso [5] Data accesso [6] Data accesso [7] Data accesso [8] Data accesso [9] Data accesso [10] Mark E. Russinovich, David A. Solomon (2005) Micosoft Windows Iternal quarta edizione Microsoft windows server 2003, windows XP, 2000

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