PspoClasses/080729/03LocalSecurity

Локальная безопасность

Рассмотрим сначала вопросы обеспечения безопасности локальной работы компьютера, не касаясь вопросов безопасной передачи данных по сети или сетевых атак.

Доступность: физическая и виртуальная

Первое, о чем необходимо помнить: борьба за безопасность начинается с физического уровня. Если у злоумышленника есть возможность развинтить компьютер, чтобы получить информацию, то он это сделает. Таким образом, единственный защиты информации при возможности физического доступа к ней --- шифрование диска на уровне его контроллера. Поэтому защита данных на уровне их секретности начинается с административных мер, а не с программных. В первую очередь, никто не должен иметь физический доступ к серверу и физический доступ к его консоли: это позволит злоумышленнику легко войти в cистему, даже не зная пароль администратора, например, используя параметр ядра init=/bin/bash.

Поднимаясь на уровень выше, рассмотрим уровень программный. В целом, в Unix-подобных системах успешно функционирует система разграничения прав: если права выставлены грамотно, то нет возможности их нарушить, и система достаточно надёжна. Более того, очень многие службы не стартуют, если секретные данные доступны не только пользователю данной службы и администратору.

Для облегчения манипуляций с правами в ПСПО существует утилита umask, изменяющая права доступа, которые присваиваются новым файлам и директориям по умолчанию, иными словами, снимающая те или иные права. Например, umask 022 означает снятие бита записи в группах доступа g и o, то есть права вида 755.

Поскольку ПСПО состоит из различных программ, которые имеют разные уровни доступа к разным объектам системы, необходимо сделать так, чтобы процессы какого-нибудь случайного пользователя системы не навредили нашим объектам. Итак, одним пользователями мы разрешаем запускать те или иные процессы, а другим --- нет.

Атаки отказа в обслуживании

Стоит отметить, что, говоря о надёжности системы, мы говорим в том числе и об атаках на отказ в обслуживании (DoS-атаки, от англ. Denial of Service). Хотя под такими атаками сейчас часто подразумевают сетевые атаки (которые более точно называются DDoS-атаками, от англ. Distributed Denial of Service)), отказ в обслуживании может быть вызван и действиями одного локального пользователя. Поэтому необходимо сделать так, чтобы в результате некоторых действий локального пользователя система не перестала бы быть способной выполнять полезную работу.

Когда мы говорим о том, что необходимо обеспечивать разграничение прав в системе, нельзя забывать о том, что существуют такие ресурсы, как оперативная память и процессорное время. И то, и другое при определенном стечении обстоятельств может быть загружено в достаточной степени для того, чтобы система перестала работать в нормальном режиме. В Unix-системах нельзя одним процессом, если он не запущен от пользователя root, занять всё процессорное время. Это происходит из-за ограничений приоритета процесса --- его нельзя повысить, если Вы не вошли в систему как root, можно только понизить. Но есть ещё ресурс количества процессов, принадлежащих одному пользователю: если вы хотите занять процессорное время, очевидно, ваша задача --- запустить как можно больше процессов.

Весьма популярным способом DoS-атаки системы с плохо настроенным ограничением на число процессов одного пользователя --- так называемая fork-бомба, то есть программа, которая не делает ничего, кроме как с максимальной скоростью создает собственные копии в больших количествах, в идеальном случае занимая всю память и большую часть процессорного времени. Для этого потенциальному злоумышленнику достаточно выполнить, например, следующую команду.

$ bomb() { bomb | bomb& }; bomb

Она создает шелл-функцию с именем bomb, которая начинает рекурсивно запускать саму себя дважды, при этом создается два новых процесса, которые в свою очередь порождают четыре процесса, и так далее. Очевидно, что без ограничений на количество процессов, запущенных одним пользователем, такая команда быстро вызовет отказ обслуживания. Просто посылать сигналы на завершение работы этих программ совершенно бесполезно, поскольку, даже если было достигнуто предельное число процессов, как только один из них завершит работу, на его место тут же встанет новый процесс. В принципе, можно попытаться даже написать собственную fork-бомбу, задача которой --- убивать предыдущую, но, скорее всего, это только усугубит проблему. Вариант выхода из такой ситуации --- послать всем бомбовым процессам не SIGKILL, а SIGSTOP. Тогда они прекратят своё выполнение, но не будут удалены из таблицы процессов; они будут всего лишь приостановлены, и после остановки их можно будет легко завершить. При возможности управлять ситуацией от лица суперпользователя будет полезно воспользоваться утилитой killall, выполнив команды:

# killall -u <имя запускающего такие процессы пользователя> -STOP
# killall -u <имя запускающего такие процессы пользователя> -KILL

Однако ясно, что правильным методом борьбы с бомбами является ограничение числа процессов пользователя, что и сделано в современных системам GNU/Linux.

Ограничение ресурсов, выделяемых процессам пользователя

Различные ограничения, накладываемые на пользовательские процессы, задаются при помощи системы ulimit. Полную информацию о том, насколько Вас ограничили, можно узнать, выполнив команду ulimit -a.

$ ulimit -a
core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
max nice                        (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 1983
max locked memory       (kbytes, -l) 32
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
max rt priority                 (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 256
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

Эти параметры записаны в файле /etc/security/limits.conf. Ограничивать можно и отдельных пользователей, и группы. Все эти настройки записываются в окружение оболочки входа в систему (login shell) пользователя таким образом, что не могут быть изменены, и, соответственно, наследуются всеми процессами пользователя.

Определённым недостатком всей имеющейся у нас системы безопасности является тот факт, что всё, что не запрещено --- разрешено, что даёт некий простор для творчества людей, которые могут и хотят творить в этой области.

Пароли и их криптографическая стойкость

Речь здесь пойдет о паролях и об аутентификации. Очевидно, что утечка идентификационной информации равнозначна утечке той информации, которая доступна при аутентификации с помощью этого идентификатора. Но иногда есть и другие способы получить доступ к тем или иным образом защищённой информации. Например, в концепции класса активно используется сетевая файловая система NFS, авторизация в которой обычно осуществляется по IP-адресам. Иными словами, любой человек, имеющий пользователя root на локальной машине, теоретически может производить опеределенные (в том числе вредоносные) операции на сервере. Или же, файлы с сильно ограничивающими к ним доступ правами случайно копируются на файловую систему, которая не поддерживает права доступа --- также не очень приятная ситуация.

С довольно давних пор в POSIX-системах нигде на диске не хранятся пароли в явном виде --- только невосстановимые хэши от них, получаемые применением к паролям хэш-функции, которая преобразовывает их в битовую строку фиксированной длины, из которой пароль восстановить нельзя. Хэш отличается двумя важными свойствами --- у одинаковых данных он одинаков, и очень трудно подобрать разные данные, для которых он будет одинаков (и если такой алгоритм обнаруживается, то переходят на более стойкую функцию вычисления хешей). Таким образом, легко сверять пароль по совпадению хэша от пароля.

В отличие от традиционного для большинства систем файла /etc/shadow, в котором хранятся хэши паролей всех пользователей, в ПСПО используется система, взятая из TCB (Trusted Computing Base), когда для каждого пользователя имеется свой файл shadow, находящийся в соответствующем подкаталоге /etc/tcb. Это позволяет,например, не держать утилиту passwd как suid root.

Для затруднения подбора пароля так называемым "индексированием" хэша --- когда злоумышленник проверяет хэши у различных паролей, и при совпадении хэша он узнаёт правильный пароль --- есть несколько взаимодополняющих путей. Первый --- это усложнение алгоритма вычисления хэша, например, применение функции несколько раз для замеделния процесса вычисления хеша. При однократной проверки при входе в систему это время все равно будет пренебрежимо мало, но при переборе большого числа значений оно становится очень ощутимо. Второй, гораздо более важный --- при первоначальном подсчёте хэша он считается не только от пароля, но и он некоей дополнительной информации, получаемой случайно и именуемой salt (соль). В итоге в shadow каждого пользователя сохраняется собственно хэш, соль и количество применений хэш-функции к паролю (обычно менее десяти).

Криптографическая стойкость (она же надёжность) пароля в ALT Linux и OWL проверяется при помощи passwdqc-enforce (Password Quality Control), подсистемы, которая позволяет задать некоторые ограничения, которым должен соответствовать пароль, например: минимальная длина при использовании одного, двух, трёх, четырёх классов символов, максимальная длина, состоит ли пароль из словарных слов или нет. Очевидно, что чем больше различных классов символов в пароле, тем он может быть короче --- но тем труднее его будет запомнить. Понятно, что по умолчанию отключено создание паролей из символов одного класса, как бы длинны они не были. Ведь это означает теоретическую возможность создать пароль из, к примеру, большого числа одинаковых символов, который нельзя назвать стойким ко взлому.

В числе прочего не рекомендуется использовать имя пользователя как часть пароля, пароль в одно слово и так далее. Всё это не даст сделать система контроля качества паролей, но он не везде включён, например выключен при выполнении от пользователя root. Суперпользователь будет лишь предупреждён о нестойкости пароля, но изменён он, тем не менее, будет. Стоит заметить, что это настройки passwdqc-enforce по умолчанию, которые можно изменить в соответствующем объекте подсистемы control.

Рассмотрим пример успешного обновления пароля. Так, passwdqc-enforce предлагает пароль, который, по её мнению, достаточно криптостоек --- произвольные словарные слова, разделённые произвольными знаками препинания:

[user@demo ~]$ passwd
Changing password for user.
Enter current password: 

You can now choose the new password or passphrase.

A valid password should be a mix of upper and lower case letters,
digits, and other characters.  You can use an 8 character long
password with characters from at least 3 of these 4 classes, or
a 7 character long password containing characters from all the
classes.  An upper case letter that begins the password and a
digit that ends it do not count towards the number of character
classes used.

A passphrase should be of at least 3 words, 12 to 40 characters
long and contain enough different characters.

Alternatively, if noone else can see your terminal now, you can
pick this as your password: "count!diesel!noise".

Enter new password: 
Re-type new password: 
passwd: 
all authentication tokens updated successfully.

Часто используемые алгоритмы составления достаточно стойких паролей: строчка из песни, первые буквы чего-нибудь, русские слова в английской раскладке, желательно, чтобы там были не только буквы, но и знаки препинания (русские буквы Э, Ж и тому подобное). Пока это работает, хотя, судя по всему, вскоре программы перебора паролей будут искать и по этим алгоритмам. Подбор пароля по словарю может занять доли секунды. Лектору на данный момент точно неизвестны подборщики паролей, которые перебирают по паролям в стиле leet русским (H@TTpumep, BoT T@K). Кроме того, там может присутствовать не только посимвольная замена, в отличие от классического leetspeak (к примеру, }|{, 9|).

Наконец, пароли не надо записывать, их надо запоминать. Существуют программы хранения паролей, которые их защищают другим паролем.

Различные способы узнать ваш пароль

Также не стоит забывать о том, что какой бы пароль криптостойкий не был, всегда существует способ не подобрать его, но тем или иным способом узнать непосредственно. Существует такой класс программ как "клавиатурные воры", или кейлоггеры, которые записывают каждое нажатие на клавиатуру. В системе GNU/Linux у неё есть два основных пути: системная консоль (что потребует прав root и модификации ядра, а при таком уровне доступа можно и более простым путём украсть данные) и X-сервер, а также перехват на уровне ядра операционной системы. Архитектура X-сервера такова, что может существовать программа, которая перехватывает все события с клавиатуры и перенаправляет их конкретным приложениям. Так работают, например, все оконные менеджеры. Поэтому, работая на недоверенной машине, нельзя быть уверенным, что такая программа не включена.

Эмулятор терминала xterm имеет в себе оригинальный способ решения проблемы кейлоггера: существует режим работы Secure Keyboard, когда сам xterm становится программой, которая захватывает клавиатуру. При включении этого режима xterm инвертирует цвет терминала, и в случае запуска другой захватывающей клавиатуру программы --- а такая может быть только одна --- цвета изменятся обратно, что будет служить знаком того, что ценные данные вводить не стоит. Тем не менее, это не слишком надежный способ контроля перехвата клавиатуры, поскольку в случае недоверенной машины он может быть также произведен на уровне ядра операционной системы.

Следует отметить, что Х-сервер и приложение могут находится на разных компьютерах, а для подключения к запущенному X-серверу приложения должны проходить авторизацию. Авторизация бывает двух видов: по хостам (довольно ненадёжно, вдруг какой-нибудь другой пользователь запустит кейлоггер), и по MIT Magic Cookie (специальному хэшу). Первый регулируется утилитой xhost, второй --- xauth. Второй, в принципе, достаточно надёжен, если не принимать во внимание то, что сам по себе сетевой трафик по протоколу X не шифруется. Поэтому, даже если вы уверены, что если вам за спину никто не смотрит, работать через сеть с Х-приложениями следует только по SSH (о котором речь пойдет далее), иначе некоторая часть информации может быть просмотрена нежелательными людьми.

Сведения о ресурсах

CategoryLectures CategoryPspo CategoryMpgu CategoryUneex