Chap. 18 Protection des données Chapitre 18

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1 Chap. 18 Protection des données Chapitre 18 http://w3.uqo.ca/luigi/ http://www.fotosearch.com/IGS236/is102-015/

2 Chap. 18 Concepts importants du chapitre n Niveaux de protection, anneaux en Multics n Domaines d’exécution n Besoin de connaître n Protection sur les descripteurs des segments n Matrices d’accès u Copier, modifier, octroyer les droits d’accès n Implémentation des droits d’accès: u Listes d’accès aux objets u Liste de capacité des processus u Compromis, solutions mixtes

3 Chap. 18 Le problème de la protection n S’assurer qu’un objet ne puisse être accédé que u par les processus qui sont autorisés u dans la façon autorisée n Importante u pour la protection des données des usagers, u pour le bon fonctionnement du système entier: F vulnérabilité des SE qui ont des mauvais mécanismes de protection

4 Chap. 18 Exigences, besoins. Exemple 1 n Niveaux de protection: un programme de correction, écrit par un prof, exécute des progs. d ’étudiants. n Nous avons 3 niveaux de protection: u Système d ’exploitation F Doit être protégé par rapport aux programmes usagers F Peut les affecter (R,W,X?) u Programme du prof F Doit être protégé par rapport aux progrs. étudiants F Peut les affecter u Programme étudiant F Doit être protégé par rapport aux programmes d’autres étudiants

5 Chap. 18 Exigences, besoins. Exemple 2 n Nous avons vu que les systèmes d’exploitation modernes sont organisés par couches de fonctionnalités u Il est souhaitable de pouvoir protéger les couches les plus internes (les plus critiques) contre les plus externes u P.ex le noyau contre les programmes d’application

6 Chap. 18 Exigences, besoins. Exemple 3 n Protection par rapport aux domaines d’exécution dans lesquelles l’usager se trouve u Quand j’exécute un programme de traitement de texte, j’aurai accès à certaines données F Fichiers.doc,.txt … u Quand j’exécute mon application de courriel, j’aurai accès à d’autres données F Fichiers.pst … u Pour éviter la corruption de données.pst, il devrait être empêché de les ouvrir par les logiciels conçus pour.txt

7 Chap. 18 Principe besoin de connaître (need to know) n On ne devrait permettre à une entité que d’accéder à l’info dont elle a vraiment besoin u Si un processus invoque une procédure, cette procédure doit avoir accès à ses paramètres, mais ne devrait pas être capable d ’accéder aux variables du processus u Dans un hôpital, F Un statisticien aura accès aux données disant les types de maladies, mais pas aux noms des patients F Un médecin aura accès aux infos concernant ses patients, mais pas accès aux infos concernant d’autres patients

8 Chap. 18 Mécanismes n Comment trouver des mécanismes parfaitement adaptés aux besoins dont nous avons parlé? n Ce qui suit présente quelques uns des mécanismes connus

9 Chap. 18 Importance du SE n Tout mécanisme de protection des données doit être fondé sur des mécanismes de protection de base du SE u La sécurité des données commence dans le SE

10 Chap. 18 Mécanismes de protection de base n Modes superviseur – usager (bit dans UCT) u L’UCT passe en mode superviseur par effet d’une interruption, qui peut être provoquée par une application F P.ex. appel au système u Elle passe en mode usager par requête du SE n Instructions privilégiées – peuvent être exécutées seulement en mode superviseur  interruption si un usager cherche à les exécuter u Les instructions importantes pour la protection sont privilégiées u Le fait que les instructions d’E/S sont protégées permet la protection des fichiers n

11 Chap. 18 Protection de zones de mémoire principale n Contrôle d’adresses générées pas la MMU u bornes inférieures, supérieures u ne peuvent pas être modifiées en mode usager u les tentatives d’accéder à une adresse au delà des bornes causent une interruption

12 Chap. 18 Partage et protection de segments (ou de pages) Deux processus qui partagent un programme Mais les données de l’un sont protégées par rapport à l’autre

13 Chap. 18 Protection de segments partagés Tabl. segms. Proc. 1 n Protection sur le chemin d`accès entre processus et segment n Le contrôle d ’accès est effectué chaque fois qu’une adresse est calculée (donc besoin de matériel qui fasse ceci) Tabl. segms. Proc. 2 R,W R Segment partagé Les deux proc partagent un segment, cependant Proc. 2 ne peut que le lire Lim. Base

14 Chap. 18 Déroulement dans un exemple n 1) Un processus demande de faire accès à un fichier n 2) Le système de contrôle d’accès (à voir) détermine quels droits le processus a sur le fichier n 3) Supposons que le processus a le droit de lire le fichier n 4) Le fichier devient un segment dans la mémoire virtuelle de l’usager et son descripteur contiendra R n 5) Après le SE va autoriser seulement les ops de lecture

15 Chap. 18 Question n Expliquer pourquoi les mécanismes de protection de la mémoire dépendent de l’existence des deux modes: u usager et superviseur

16 Chap. 18 Machines virtuelles n Le concept de protection de base dans l’infonuagique (cloud computing) n Chaque machine virtuelle se comporte comme un ordi séparé donc en principe ses données ne peuvent pas être saisies de la part d’une autre machine virtuelle n Chaque usager aura donc sa propre machine virtuelle

17 Chap. 18 Couches dans les systèmes de protection de données n Couche 1: Chiffrement n Couche 2: Contrôle d’identité n Couche 3: Contrôle d’accès n Couche 4: Contrôle de flux n Couche 5: Protection de l’intimité (privacy)

18 Chap. 18 Couche 1: Chiffrement n Tout le système de sécurité dépend de la capacité de chiffrer certaines informations critiques pour les garder sécrètes u Mots de passe u Certains fichiers

19 Chap. 18 Couche 2: Contrôle de l’identité n Aussi, tout système de sécurité dépend de la capacité d’identifier les personnes, processus, etc. qui interviennent dans un système, n Ainsi que de déterminer leurs droits et prérogatives sur les différentes ressources du système n Cette couche utilise les fonctionnalités de la couche chiffrement

20 Chap. 18 Couche 3: Contrôle d’accès n Cette couche gère les requêtes des personnes, processus etc. qui demandent accès aux différentes ressources, données etc. n Pour lire, écrire, exécuter, etc. n Intercepte les requêtes des usagers, et autorise ou nie l’accès n Cette couche utilise les fonctionnalités de la couche du contrôle de l’identité, pour déterminer qui est qui et qui peut faire quoi

21 Chap. 18 Couche 4: Contrôle de flux n Cette couche détermine qui peut avoir accès à quelle information dans un système u Ex: un employé ne peut pas avoir accès au salaire d’un autre employé, ni directement ni indirectement n Elle utilise les fonctionnalités du contrôle d’accès

22 Chap. 18 Couche 5: Protection de la vie privée (Privacy) n Cette couche se préoccupe d’implémenter les exigences de protection de la vie privée des individus n P.ex. dans un réseau social certains individus pourraient demander que certaines informations (disons date de naissance) ne soient pas accessibles à autres individus n Utilise les fonctionnalités du contrôle de flux

23 Chap. 18 Modèles de protection

24 Chap. 18 Modèles MAC et DAC n Modèles MAC: Mandatory Access Control u Le SE, programmé par un administrateur, détermine qui peut faire accès à quelles informations et pour faire quoi u Accès aux informations selon les qualifications (credentials) de l’usager qui cherche à faire accès u Application: systèmes d’haute sécurité n Modèles DAC: Discretionary Access Control u L’usager a le contrôle d’accès à ses données u Peut déterminer qui peut accéder à quoi

25 Chap. 18 Systèmes MAC et leurs implémentations

26 Chap. 18 Exemple d’application militaire Le soldat simple ne peut pas savoir (lire) ce que le général sait, Mais il peut l’informer (écrire) No read up, no write down Read down, write up

27 Chap. 18 Modèle Bell-La Padula (BLP): un système MAC n Les Objets (données, fichiers) sont classifiés en niveaux de sensibilité u P.ex. Public, Classifié, Secret, Très Secret n Les Sujets sont classifiés en catégories d’habilitation (clearance) par rapport aux données auxquelles ils peuvent avoir accès: u P.ex. Soldat dans Public, Capitan dans Classifié, Colonel dans Secret, Général dans Très Secret n Règles: u Un sujet ne peut pas lire dans une catégorie plus élevée F No read up – read down permis u Un sujet peut ne peut pas écrire dans une catégorie moins élevée F No write down – write up permis

28 Chap. 18 n Vicky crée un fichier appelé MesAffaires, seulement pour elle n Jean crée un fichier XXX et donne à Vicky l’autorisation d’écrire sur ce fichier (à l’insu de Vicky) n Jean crée un Programme et donne à Vicky l’autorisation à l’exécuter Ce Programme (le cheval de Troie!) fait des choses utiles pour Vicky mais aussi il lit de MesAffaires et écrit sur XXX n Dans BLP: Si le ficher MesAffaires est classifié dans un niveau de sensibilité supérieur à celui de XXX, l’information ne peut pas être copiée de MesAffaires à XXX Si Programme est défini comme sujet à un niveau inférieur à celui de MesAffaires, Programme ne peut pas lire MesAffaires 28 http://www.springerreference.com/docs/html/chapterdbid/317733.html Lire aussi l’histoire mythique du Cheval de Troie … INF6153 Cheval de Troie!

29 Chap. 18 Exercice n Prouver que ce mécanisme empêche vraiment la circulation de l’information dans la direction non souhaitée u Non seulement de manière directe, mais aussi de manière indirecte

30 Chap. 18 Implémentations n Le SE Multics a implémenté ce concept déjà à partir des années 196X n Les systèmes Intel ont fourni du matériel pour ceci à partir des modèles x86 u Mais les implémentations logiciel ont tardé n Linux implémente maintenant un modèle de protection à « anneaux » ou « niveaux »

31 Chap. 18 Multics: Anneaux de protection (`peau d’oignon`) n Extension du concept de mode superviseur- usager (chaque mode est un anneau) n Chaque anneau est un domaine de protection n Les anneaux les plus internes sont les plus essentiels, les plus privilégiés, et les plus protégés

32 Chap. 18 Affectation de processus aux anneaux n Exemple: u anneau 0: noyau du SE u anneau 1: fonction d’administration système u anneau 2: programme de correction du prof u anneau 3: programme de l`étudiant n Chaque segment d’un processus est affecté à un anneau n À un moment donné, un processus se trouve dans un anneau n Quand un proc. se trouve dans un anneau n, il peut u accéder librement aux segments dans l ’anneau n, ou anneaux extérieurs u il ne peut pas accéder aux segments dans les anneaux intérieurs

33 Chap. 18 Mécanisme d’anneaux n L’UCT a un registre qui contient le numéro de l’anneau où elle est en train d ’exécuter n Un proc qui exécute dans un anneau peut accéder aux données dans les anneaux plus externes. u cependant ses capacités peuvent être limitées par rapport à certains fichiers (R,W,E) comme discuté (need to know) n L’appel aux procédure plus externes et relativement libre, cependant il faut `copier` les params dans une zone où il puissent être lus en exécutant dans un anneau qui a moins de capacités u Il faut aussi se préoccuper que les paramètres puissent être rendus disponibles au niveau plus externe n L’appel aux procédures plus internes est contrôlé par le SE par des règles rigoureuses: v. manuel

34 Chap. 18 Intégrité et diffusion de l’information n Le système Bell-LaPadula se préoccupe de limiter l’accès aux informations n Dans d’autres systèmes, la préoccupation pourrait être surtout de sauvegarder l’intégrité de l’information u P.ex. qu’un subordonné, pouvant écrire en haut, pourrait modifier les directives provenant de là

35 Chap. 18 Système Biba n Le système Biba se préoccupe justement de protéger l’intégrité des infos des niveaux supérieurs n Règles: u Un sujet ne peut pas écrire dans une catégorie plus élevée F No write up – write down permis u Un sujet peut ne peut pas lire dans une catégorie moins élevée F No read down – read up permis n Persuadez-vous que les information plus sécrètes ne peuvent pas être corrompues

36 Chap. 18 Domaines d’application n Il est clair que Bell-LaPadula et Biba ne peuvent pas simultanément être en vigueur pour les mêmes sujets et données n Cependant chacun a son domaine d’application dans une entreprise, p.ex.: u Les subordonnés peuvent écrire en haut les statistiques de vente, les gérants ne peuvent pas les changer (Bell- LaPadula) u Les gérants peuvent écrire en bas les politiques de vente, les subordonnés ne peuvent pas les changer n On peut donc penser à une répartition d’une organisation: u Partie où on applique BLP et partie où on applique Biba

37 Chap. 18 Systèmes DAC: Discretionary Access Control

38 Chap. 18 Domaines d’exécution

39 Chap. 18 Domaines d’exécution: modèle abstrait n Nous avons dans un systèmes des ‘domaines d’exécution’ qui déterminent ce qu’un processus peut faire quand il se trouve dans chaque domaine L’impression de O 4 peut être effectuée dans domaine D 2 ou D 3, pas D1

40 Chap. 18 Changement de domaines d’exécution n À chaque moment dans son exécution, un processus (ou usager...) se trouve dans un domaine d’exécution En exécutant, un proc peut passer d’un domaine à un autre L’impression de O 4 peut être effectuée dans domaine D 2 ou D 3, pas D1

41 Chap. 18 Réalisation de domaines n Un usager peut être associé à un domaine u changement de domaine au moment de changement d’usager n Un processus peut être associé à un domaine u changement de domaine au moment de changement de processus n Une procédure ou méthode peut être un domaine u changement de domaine au moment de changement de procédure ou méthode

42 Chap. 18 Méthode de la matrice d’accès n Indique les capacités d’un processus exécutant dans un domaine Di sur différents objets capacités du dom. D2 capacités sur le fichier F2

43 Chap. 18 La matrice d’accès sépare le mécanisme des critères n Mécanismes u Le SE fournit la matrice d’accès et les règles u Assure que la matrice ne soit manipulée que par des agents autorisés et que les règles soient respectées n Critères (politiques, policies) u sont dictés par les usagers u quels domaines peuvent accéder à quel objet avec quelles capacités

44 Chap. 18 Extensions de la méthode de la matrice d’accès

45 Chap. 18 Changement de domaine comme capacité n Un usager qui se trouve dans le domaine D2 peut changer au domaine D3 ou D4.

46 Chap. 18 Capacité de copier les droits d’accès n Un processus peut avoir le droit de recopier un droit d’accès d ’un domaine à un autre (signalé par *) u p.ex. un proc exécutant dans domaine D2 peut copier son droit d ’accès sur fichier F2 à un autre domaine Après modif

47 Chap. 18 Droits de propriétaire n Droit d ’un propriétaire de changer les droits d’autres sur les objets qui lui appartiennent u si (i,j) contient owner, un proc dans Di peut ajouter ou enlever des droits dans la colonne j

48 Chap. 18 Implantation des matrices d’accès n Difficile à implanter de façon que chaque accès de mémoire puisse être contrôlé n Tableau global. Désavantages: u grand, éparpillé, doit être paginé n Par colonne: chaque objet est associé à une liste d’accès (qui peut faire quoi sur l ’objet) u facile à mettre à jour à partir de l ’objet u difficile à mettre à jour à partir des domaines n Par ligne: chaque domaine est associé à une liste de ses capacités u facile et difficile: contraire du précédent n etc: v. discussion dans manuel

49 Chap. 18 Mécanismes serrure-clé (lock-key): un compromis n Chaque objet a une liste de patrons de bit unique: ses serrures n Chaque domaine a aussi une liste de patrons de bits unique: ses clés n Un processus qui exécute dans un domaine a accès à un objet seulement si une des clés du domaine correspond à une des serrures sur l’objet n Serrures et clés sont gérées par le SE

50 Chap. 18 Solutions mixtes: exemple n Les objets ont des listes d’accès n Quand un processus cherche à accéder à un objet (p.ex. un fichier) le SE cherche sur la liste d’accès de l`objet si le domaine du proc a droit d’accès à l’objet n Si oui, la capacité d’accéder à l’objet est ajoutée à la liste des capacités du processus u Dans le cas de segmentation, quand un nouveau segment est ajouté à un proc, on crée une entrée additionnelle dans le tableau des segments, avec la protection appropriée

51 Chap. 18 Fonctionnement possible Le tableau de segments d’un proc qui a droit d’accès à 2 segms R R,W R X Le proc a demandé accès à un 3ème segment pour l’exécuter. Le SE contrôle qu’il a droit, si oui il ajoute le droit d’accès au tableau des segments du processus lim base

52 Chap. 18 Problèmes n 1) implantation efficace n 2) comment s’assurer que la matrice correspond aux exigences de sécurité

53 Chap. 18 Solutions basées sur les langages de programmation n Les langages de programmation peuvent inclure des énoncés qui déterminent les droits de protection. u p.ex. en Java contrôle d ’accès aux méthodes et variables n Considérations: u Fiabilité ̶ :un système basé sur les mécanismes d ’un langage de programmation peut être moins fiable qu’un système basé sur le noyau du SE u Efficacité ̶ : un système qui utilise le noyau, le matériel, etc. sera normalement plus efficace u Flexibilité +: un système basé sur un langage de programmation sera plus flexible et plus adapté aux besoins de l ’usager u Cependant, le langage de programmation peut faire appel au noyau.

54 Chap. 18 Conclusion n Les exigences de protection peuvent être très complexes n La méthode de la matrice d’accès est puissante et générale, mais son implantation efficace est problématique n Les systèmes réels cherchent à approximer le résultats désirés par des solutions mixtes

55 Chap. 18 Concepts importants du chapitre n Niveaux de protection n Modèle de protection à couches: 5 couches n Protection de diffusion et d’intégrité: n Bell-LaPadula, Biba n Implémentation de Bell-LaPadula dans système Multics n Domaines d’exécution n Besoin de connaître n Protection sur les descripteurs des segments n Matrices d’accès u Copier, modifier, octroyer les droits d’accès n Implémentation des droits d’accès: u Listes d’accès aux objets u Liste de capacité des processus u Compromis, solutions mixtes

56 Chap. 18 Par rapport au livre: Chap 18 n Sauf u Protection en Unix u Mécanismes spécifiques: Hydra, CAP etc. u Section 18.6: connaissance générale

57 Chap. 18