Теория операционных систем



 

Списки контроля доступа

  — Что это?— вытянул шею Гмык, хмуро глядя на мои карты. — Но тут ,же только.
— Минутку, — вмешался игрок слева от него. — Сегодня вторник. Выходит, его единороги дикие.
— Но в названии месяца есть "М"— вякнул еще кто-то. — Значит, его великан идет за половину номинальной стоимости!
— Но у нас четное число игроков...
— Вы все кое-что упускаете. Эта партия — сорок третья, а Скив сидит на стуле лицом к северу!
Приняв за указание стоны и все заметнее вырисовывавшееся выражение отвращения на лицах, я сгреб банк.
Р. Асприн

В общем случае совокупность всех ACL в системе представляет собой трехмерную матрицу, строки которой соответствуют пользователям, столбцы -операциям над объектами, а слои — самим объектам. С ростом количества объектов и пользователей в системе объем этой матрицы быстро растет, поэтому, как уже говорилось, разработчики реальных систем контроля доступа предпринимают те или иные меры для более компактного представления матрицы.
Хотя ухищрения для сокращения ACL дают определенный эффект, и в большинстве случаев список имеет всего лишь несколько записей (рис. 12.9), наложение ограничений на его размер часто считают неприемлемым или устанавливают такие ограничения весьма высокими, например в несколько тысяч записей. Это приводит к тому, что с файлом в ФС, поддерживающих списки контроля доступа, кроме основного массива данных, оказывается связан еще один массив, обычно уступающий в размерах основному, но, в принципе, способный достигать очень большого объема.
Впрочем, соответствующее усложнение файловой системы не так уж велико. Многие ФС позволяют хранить в дополнительных блоках данных не только записи ACL, но и другие сущности — расширенные атрибуты, ресурсную ветвь и т. д.

Рис. 12.9. Список контроля доступа

Есть три основных подхода, используемых для сокращения ACL.

  • Использование прав по умолчанию
  • Группирование пользователей и/или объектов
  • Ограничение комбинаций прав, которыми пользователи и группы могут реально обладать

Права по умолчанию дают наибольший эффект тогда, когда большая часть прав большинства пользователей на большинство объектов одинакова. Чаще всего рекомендуют при установлении прав исходить из принципа "запрещено все, что не разрешено [явным образом]" — при последовательном его применении должно получаться, что большинство пользователей не имеет прав на подавляющую часть объектов в системе. Исходя из этого, в большинстве систем пользователи, явно или неявно не перечисленные в ACL объекта, не имеют на объект никаких прав. Многие системы также предоставляют специальную запись в ACL, соответствующую пользователям, которые не перечислены явно.
Объединение пользователей в группы представляет собой более универсальное средство, которое полезно не только для сокращения ACL, но и для других целей. Группа вводит дополнительный уровень косвенности (ACL ссылается на пользователя не прямо, а косвенно, через группу в систему установления прав и управления ими, и это дает дополнительную гибкость, полезную во многих практических случаях (рис. 12.10).

Рис. 12.10. Группы пользователей

Так, в большинстве случаев полномочиями наделяют человека не за то, что он такой хороший, а потому, что они нужны ему для выполнения служебных обязанностей. Изменение служебных обязанностей (постоянное, при переходе на другую должность, или временное, например, при замене заболевшего или ушедшего в отпуск сотрудника) сопровождается изменением прав, которыми пользователь должен обладать.
В этой ситуации целесообразно создать группу, соответствующую той или иной должности, и выдавать права на объекты этой группе. Назначение человека на должность сопровождается включением его в соответствующую группу, а снятие — исключением из нее. Без использования групп эти операции потребовати бы явной модификации ACL всех объектов, права на которые изменяются, что во многих случаях совершенно нерационально.
Группы яшшотся практически обязательным элементом систем упраатения правами на основе списков. Большинство систем предоставляет возможность создания вложенных групп (рис. 12.11). Ряд современных систем (Novell Netware 4..Y, Windows 2000, Solans 6) предоставляют также иерархические структуры БД учетных записей, почему-то называемые службами каталогов (NDS -Netware Directory Service в Netware, Active Directory в Windows, NIS+ - - Network Information Service в Solans). Впервые служба каталогов была реализована в сетевой ОС VINES (Virtual NEtwork Services) фирмы Banyan Systems в конце 80-х.

Рис. 12.11. Вложенные группы и структура организации

Иерархическая структура особенно удобна для больших организаций, потому что она не только обеспечивает "естественную" структуру вложенных групп, но и облегчает просмотр учетных записей и управление ими.
При активном использовании групп пользователей может возникнуть специфическая проблема: пользователь может состоять в нескольких группах и иметь собственную запись в ACL и, таким образом, получать права на объект несколькими путями (рис. 12.12). Строго говоря, проблемой это не является, важно лишь описать, что будет происходить с правами в этом случае. В различных системах используются почти все мыслимые варианты поведения.

Рис. 12.12. Получение прав из нескольких групп

Чаще всего права, полученные разными путями, просто складываются. Бывают системы, в которых отдельные права тем или иным образом ранжируются, и пользователь получает список прав, соответствующий той записи в ACL, которая содержит наивысшее право. Очень часто некоторые записи в ACL обладают особым статусом. Так, если человек имеет явную (соответствующую его пользовательскому идентификатору) запись в ACL, записанные в ней права оказываются "сильнее" всех прав, которые он получает как член группы. Запись с правами по умолчанию часто рассматривается как более "слабая", чем явные и групповые записи, и при наличии у пользователя прав, полученных из записей по умолчанию, вообще игнорируется.
Каждое из этих правил по отдельности обычно Преследует цель облегчить формирование списков, предоставляющих требуемые комбинации прав, но в результате полное описание семантики ACL многих распространенных ОС напоминает вынесенные в эпиграф фрагменты правил игры в "драконий покер".
Группирование объектов используется несколько реже, но также является мощным средством управления правами и сокращения общего объема ACL в системе. Для файловых систем естественным средством группирования является иерархия каталогов.

Наследование прав на файлы в Novell Netware
По-видимому, наибольшей сложности группирование объектов достигло в системе Novell Netware. Рассмотрим схему установления прав на файлы в этой ОС.
Запись файлового ACL в Netware представляет собой битовую маску, значения разрядов которой перечислены в табл. 12.1. Видно, что некоторые из прав имеют смысл только для файлов, а некоторые — только для каталогов.
Каталоги и файлы в этой системе наследуют права доступа от родительских каталогов. Если пользователь или группа не перечислены явно в ACL объекта, их эффективные права будут определяться записями в ACL родительских каталогов (рис. 12.13). Если пользователь перечислен в ACL родительского и дочернего каталогов, его эффективные права будут равны сумме прав, указанных в обеих записях. Таким образом, по мере спуска по дереву каталогов, эффективные права могут только возрастать.

Рис. 12.13. Наследование прав на каталоги в Novell Netware (обозначения прав соответствуют табл. 12.1)

При этом пользователь не обязан иметь права на каталог, чтобы видеть его файлы и подкаталоги. Поэтому система управления доступом Netware предполагает выдачу прав как можно ближе по дереву каталогов к тем файлам, права на которые необходимы. Права на корневые каталоги томов обычно выдаются только администратору системы.
В случае если все-таки потребуется изменить принцип расширения прав по мере спуска по дереву, каталоги и файлы, кроме ACL, имеют дополнительный атрибут, называемый IRF (Inherited Rights Filter— фильтр наследуемых прав). Этот атрибут представляет собой битовую маску, биты которой (кроме бита S — он не может быть отфильтрован) соответствуют битам записи ACL (см. табл. 12.1). Установка бита в этой маске приводит к блокировке наследования соответствующего права (рис. 12.14).

Рис. 12.14. Фильтр наследуемых прав в Novell Netware

Запрет на фильтрацию права супервизора обусловлен тем, что его включение по ошибке приведет к потере администратором прав на эту иерархию. Избавиться от такого поддерева можно было бы только переразметкой тома.
В пользовательской базе данных, которая, начиная с Netware 4.x, также имеет иерархическую структуру, и наследование, блокирование супервизорских прав разрешено, поэтому можно по ошибке "даровать суверенитет" ветви дерева (рис. 12.15). Это одна из распространенных ошибок начинающих администраторов. В административных утилитах Netware 4.11 даже была введена специальная проверка, не позволяющая отфильтровать право супервизора, если ни у кого нет явно выданных супервизорских прав на соответствующий контейнер или объект.

Рис. 12.15. Дарование суверенитета ветви дерева каталогов

Таблица 12.1. Права доступа к файлу в Novell Netware 3.x и выше

Бит
Обозначение
Описание
S
Supervisor
Право осуществлять любые операции над файлом или каталогом
А
Access
Право модифицировать ACL файла или каталога
R
Read
Право читать файл
С
Create
Право создавать файлы в каталоге
W
Write
Право записи в файл
Е
Erase
Право удалять файл или каталог
М
Modify
Право изменять атрибуты файла или каталога
F
Find
Право на поиск файлов в каталоге

Альтернативой этим хитростям является третий из упомянутых путей -ограничение комбинаций прав, которые реально могут быть выданы. С одним из примеров такого ограничения мы сталкивались в разд. Сегменты, страницы и системные вызовы : диспетчер памяти VAX имеет четыре уровня привилегий, каждый из которых может иметь право чтения и записи в страницу памяти. Все возможные комбинации прав в этих условиях кодируются 8-ю битами, но наложение требования о том, что каждый более высокий уровень обязан иметь хотя бы те же права, что и более низкие, позволяет нам обойтись 15-ю допустимыми комбинациями и 4-мя битами для их кодирования.
При разработке такой системы мы сталкиваемся с нетривиальной задачей: нам нужно выработать такие ограничения, которые не только обеспечивали бы компактное представление ACL, но и позволяли так или иначе реализовать комбинации прав, необходимые для практической эксплуатации вычислительных систем.
Замечательным примером ограниченного ACL, структура которого выдержала 30-летнюю проверку практикой, является модель безопасности в системах семейства Unix.

Авторизация в Unix
В этих системах ACL состоит ровно из трех записей (рис. 12.16).
Права хозяина файла (пользователя)
Права группы
Права по умолчанию

Рис. 12.16. Установление прав в системах семейства Unix

Как правило, права хозяина выше прав группы, а права группы выше прав по умолчанию, но это не является обязательным требованием и никем специально не проверяется. Пользователь может принадлежать к нескольким группам одновременно, файл всегда принадлежит только одной группе.
Бывают три права: чтения, записи и исполнения. Для каталога право исполнения означает право на открытие файлов в этом каталоге. Каждое из прав обозначается битом в маске прав доступа, т. е. все три группы прав представляются девятью битами или тремя восьмеричными цифрами.
Права на удаление или переименование файла не существует; вообще, в Unix не определена операция удаления файла как таковая, а существует лишь операция удаления имени unlink. Это связано с тем, что файл в Unix может иметь несколько имен, и собственно удаление происходит только при уничтожении последнего имени (подробнее см. главу 11). Для удаления, изменения или создания нового имени файла достаточно иметь право записи в каталог, в котором это имя содержится.
Удаление файлов из каталога, в действительности, можно в определенных пределах контролировать: установка дополнительного бита (маска прав содержит не девять, а двенадцать бит, с семантикой еще двух из них мы познакомимся в разд. Изменение идентификатора пользователя) запрещает удаление из каталога чужих файлов. Обладатель права записи в такой каталог может создавать в нем файлы и удалять их, но только до тех пор, пока они принадлежат ему.
Кроме прав, перечисленных в маске, хозяину файла разрешается изменять права на файл: модифицировать маску прав и передавать файл другой группе и, если это необходимо, другому пользователю (в системах с дисковыми квотами передавать файлы обычно запрещают).
Еще один обладатель прав на файл, не указанный явно в его ACL, — это администратор системы, пользователь с идентификатором, равным 0. Этот пользователь традиционно имеет символическое имя root. Полномочия его по отношению к файлам, другим объектам и системе в целом правильнее описать даже не как обладание всеми правами, а как возможность делать с представленными в системе объектами что угодно, не обращая внимания на права.
В традиционных системах семейства Unix все глобальные объекты — внешние устройства и именованные программные каналы — являются файлами (точнее, имеют имена в файловой системе) и управление доступом к ним выполняется файловым механизмом. В современных версиях Unix адресные пространства исполняющихся процессов также доступны как файлы в специальной файловой (или псевдофайловой, если угодно) системе ргос. Файлы в этой ФС могут быть использованы, например, отладчиками для доступа к коду и данным отлаживаемой программы (рис. 12.17). Управление таким доступом также осуществляется стандартным файловым механизмом.
В Unix System V появились объекты, не являющиеся файлами и идентифицируемые численными ключами доступа вместо имен, а именно средства межпроцессного взаимодействия: это семафоры, очереди сообщений и сегменты разделяемой памяти. Каждый такой объект имеет маску прав доступа, аналогичную файловой, и доступ к нему контролируется точно так же, как и к файлам.

Основное преимущество этого подхода состоит в его простоте. Фактически это наиболее простая из систем привилегий, пригодная для практического применения. Иными словами, более простые и ограниченные системы установления привилегий, по-видимому, непригодны вообще.

Рис. 12.17. Дерево каталогов Unix

Многолетний опыт эксплуатации систем, использующих эту модель, показывает, что она вполне адекватна подавляющему большинству реальных ситуаций. Впрочем, ряд современных файловых систем в ОС семейства Unix предоставляет произвольного вида списки для управления доступом.

 
Назад Начало Вперед