SISTEMAS OPERATIVOS I
Barrios Vergara Jese
Calderón López Jair
Torres Mercado Irving Javier
Villalvazo Valtierra Axel Abraham
Ing. en Informática
241-M
martes, 16 de julio de 2013
6.8 Cifrado
Existen muchas defensas frente a los ataques informáticos, que abarcan
toda la gama que va desde la metodología a la tecnología. La herramienta de
carácter más general que está a disposición de los usuarios y de los
diseñadores de sistemas es la criptografía. En esta sección vamos a explicar
algunos detalles acerca de la criptografía y de su uso en el campo de la
seguridad informática.
En una computadora aislada, el sistema operativo puede determinar de
manera fiable quienes son el emisor y el receptor de todas las comunicaciones
interprocesos, ya que el sistema operativo controla todos los canales de
comunicaciones de la computadora. En una red de computadoras, la situación es
bastante distinta. Una computadora conectada a la red recibe bits desde el
exterior, y no tiene ninguna forma inmediata y fiable de determinar que maquina
o aplicación ha enviado esos bits. De forma similar, la propia computadora
envía bits hacia la red sin tener ninguna forma de determinar quién puede
llegar a recibirlos.
Métodos y técnicas de encriptación
Cesar
Esta técnica consistía simplemente en sustituir una letra por la situada
tres lugares más allá en el alfabeto esto es la A se transformaba en D, la B en
E y así sucesivamente hasta que la Z se convertía en C.
Gronsfeld
Este método utiliza más de un alfabeto cifrado para poner en clave el
mensaje y que se cambia de uno a otro según se pasa de una letra del texto en
claro a otra.
Es decir que deben tenerse un conjunto de alfabetos cifrados y una forma
de hacer corresponder cada letra del texto original con uno de ellos.
RSA
En los sistemas tradicionales de cifrado debe comunicarse una clave
entre el emisor y el receptor del mensaje, el problema aquí es encontrar un
canal seguro para transmitir dicha clave. Este problema viene a resolverse en
los sistemas de clave pública la clave de cifrado, pues un tiempo enormemente
de ordenador es necesario para encontrar una transformación de descifrado a
partir de la de cifrado.
DES
DES fue desarrollado por IBM a mediados de los setenta. Aunque tiene un
buen diseño, su tamaño de clave de 56 bits es demasiado pequeño para los
patrones de hoy.
DES (Data Encryption Standard) es un mecanismo de encriptación de datos
de uso generalizado. Hay muchas implementaciones de hardware y software de DES.
Este transforma la información de texto llano en datos encriptados llamados
texto cifrado mediante el uso de un algoritmo especial y valor semilla llamado
clave. Si el receptor conoce la clave, podrá utilizarla para convertir el texto
cifrado en los datos originales. Es un mecanismo de encriptado simétrico.
Chaffing & Winnowing
Esta técnica propuesta por Donald Rivest. Es más un intento de esquivar
las restricciones a la criptografía en EE.UU. (y otros países) que una
propuesta razonable debido al tamaño de los mensajes resultantes.
El termino inglés “winnowing” se tomara como aventar es decir separar el
grano de la paja y el término “chaffing” por el castellano empajar (cubrir o
rellenar con paja). La idea básica consiste en mezclar la información real
(grano) con otra de relleno (paja) de modo que sea imposible separarlas excepto
para el destinatario.
SKIPJACK
Este algoritmo fue descalificado por el gobierno de Estados Unidos.
Algunos detalles sobre el algoritmo en sí y sus aplicaciones en la práctica a
los chips Clipper y Capstone.
Skipjack fue desarrollado por la NSA inicialmente para los chips Clipper
y Capstone. Su diseño comenzó en 1985 y se completó su evaluación en 1990.
BIFIDO
El método Bifido es un cifrado fraccionario. Es decir que cada letra
viene representada por una o más letras o símbolos, y donde se trabaja con
estos símbolos más que con las letras mismas.
Mecanismo general de autenticación
La mayor parte de los sistemas informáticos y redes mantienen de uno u
otro modo una relación de identidades personales (usuarios) asociadas normalmente
con un perfil de seguridad, roles y permisos. La autenticación de usuarios
permite a estos sistemas asumir con una seguridad razonable que quien se está
conectando es quien dice ser para que luego las acciones que se ejecuten en el
sistema puedan ser referidas luego a esa identidad y aplicar los mecanismos de
autorización y/o auditoria oportunos.
El primer elemento necesario (y suficiente estrictamente hablando) por
tanto para la autenticación es la existencia de identidades biunívocamente identificadas
con un identificador único (valga la redundancia). Los identificadores de
usuarios pueden tener muchas formas siendo la más común una sucesión de
caracteres conocida comúnmente como login.
El proceso general de autenticación consta de los siguientes pasos:
1.
El usuario solicita acceso a un sistema.
2.
El sistema solicita al usuario que se autentique.
3.
El usuario aporta las credenciales que le identifican y permiten
verificar la autenticidad de la identificación.
4.
El sistema valido según sus reglas si las credenciales aportadas son
suficientes para dar acceso al usuario o no.
6.7 Validacion
• Identificar cada usuario que está trabajando en el sistema
(usando los recursos).
• Uso de contraseñas.
• Vulnerabilidad de contraseñas.
- Que sean complejas y difíciles
de adivinar.
- Cambiarlas de vez en
cuando.
- Peligro de pérdida del
secreto.
• La contraseña debe guardare cifrada.
Protección por Contraseña
Las clases de elementos de autentificación para
establecer la identidad de una persona son:
Algo sobre la persona:
- Ej.: huellas digitales,
registro de la voz, fotografía, firma, etc.
- Algo poseído por la
persona:
- Ej.: insignias especiales,
tarjetas de identificación, llaves, etc.
- Algo conocido por la
persona:
- Ej.: contraseñas,
combinaciones de cerraduras, etc.
El esquema más común de autentificación es la protección por contraseña:
El usuario elige una palabra clave, la memoriza, la teclea
para ser admitido en el sistema computarizado:
- La clave no debe
desplegarse en pantalla ni aparecer impresa.
La protección por contraseñas tiene ciertas desventajas si
no se utilizan criterios adecuados para:
Elegir las contraseñas.
- Comunicarlas fehacientemente
en caso de que sea necesario.
- Destruir las contraseñas
luego de que han sido comunicadas.
- Modificarlas luego de algún
tiempo.
Los usuarios tienden a elegir contraseñas fáciles
de recordar:
Nombre de un amigo, pariente, perro, gato, etc.
- Numero de documento,
domicilio, patente del auto, etc.
Estos datos podrían ser conocidos por quien intente una
violación a la seguridad mediante intentos repetidos, por lo tanto debe limitarse
la cantidad de intentos fallidos de acierto para el ingreso de la contraseña.
La contraseña no debe ser muy corta para no facilitar la probabilidad de
acierto.
Tampoco debe ser muy larga para que no se dificulte su memorización, ya
que los usuarios la anotarían por miedo a no recordarla y ello incrementaría
los riesgos de que trascienda.
6.6 Clasificaciones de la seguridad
Schwinmmer “Security systems”. (2006) explica que la
clasificación de los sistemas de computación según sus requisitos de seguridad
ha sido un tema ampliamente discutido desde los años setenta. La disparidad de
criterios existentes se ha ampliado más con la conexión de las computadoras
para formar redes de computación que pueden compartir recursos.
En esta clasificación especifica, hay cuatro niveles de
seguridad: a, b, c y d… a continuación, se describen estos niveles de seguridad
y las características de cada uno.
Nivel D es el Sistemas con protección mínima o nula no pasan
las pruebas de seguridad mínima. MS-DOS y Windows 3. 1 son sistemas de nivel d.
Puesto que están pensados para un sistema mono proceso y mono usuario, no proporcionan
ningún tipo de control de acceso ni de separación de recursos.
Nivel C a la Capacidad discrecional para proteger recursos,
La aplicación de los mecanismos de protección depende del usuario, o usuarios,
que tienen privilegios sobre los mismos. Entonces esto significa que un objeto
puede estar disponible para lectura, escritura o cualquier otra operación. Y
entonces casi todos los sistemas operativos comerciales de propósito general,
como Unix, Linux o Windows NT se clasifican en este nivel.es decir dos son:
1. Control de acceso por dominios.
2. Control de acceso individualizado.
Nivel B es el Control de acceso obligatorio en este nivel,
los controles de acceso no son discrecionales de los usuarios o los dueños de
los recursos, que deben existir obligatoriamente. Esto significa que todo
objeto controlado debe tener protección sea del tipo que sea. Es decir que son
tres y son:
1. Etiqueta de seguridad obligatoria.
2. Protección estructurada.
3. Y el dominio de seguridad.
Nivel A es el Sistemas de seguridad certificados para
acceder a este nivel, la política de seguridad y los mecanismos de protección
del sistema deben ser verificados y certificados por un organismo autorizado
para ello.es decir dos tipos:
1. Diseño verificado.
2. Desarrollo controlado.
6.5 Concepto de seguridad
La seguridad está definida en el diccionario como el
conjunto de medidas tomadas para protegerse contra robos, ataques, crímenes y
espionajes o sabotajes. La seguridad implica la cualidad o estado de estar
seguro, es decir, la evitación de exposiciones a situaciones de peligro y la
actuación para quedar a cubierto frente a contingencias adversas.
El uso creciente y la confianza en los computadores en todo
el mundo han hecho surgir una preocupación legítima con respecto a la seguridad
informática. El uso de los computadores ha extendido en ambientes comerciales,
gubernamentales, militares e incluso en los hogares. Grandes cantidades de
datos vitales sensibles se están confiando y almacenado cada vez más en
computadores. Entre ellos se incluyen registros sobre individuos, negocios y
diferentes registros públicos y secretos gubernamentales y militares. Grandes
transacciones monetarias tienen lugar diariamente en forma de transferencia
electrónicas de fondos. Más recientemente, informaciones tales como
notificaciones de propiedad intelectual y datos comerciales estratégicos son
también almacenados, procesados y diseminados mediante computadores. Entre
ellos se incluyen diseños de ventas, contratos legales y muchos otros.
La seguridad, no solo requiere un sistema de protección
apropiado, sino también considerar el entorno externo en el que el sistema
opera. La protección interna no es útil si la consola del operador está al
alcance de personal no autorizado, o si los archivos se pueden sacar
simplemente del sistema de computación y llevarse a un sistema sin protección.
Estos problemas de seguridad son esencialmente de administración, no problemas
del sistema operativo.
La información almacenada en el sistema, así como los
recursos físicos del sistema de computación, tienen que protegerse contra
acceso no autorizado, destrucción o alteración mal intencionado, y la
introducción accidental de inconsistencia.
6.4 Protección Basada en Lenguaje
La protección que se ofrece en los sistemas de computación
existentes casi siempre se ha logrado con la ayuda del núcleo de un sistema
operativo, que actúa como agente de seguridad que inspecciona y valida cada
intento por acceder a un recurso protegido. Puesto que la validación de todos
los accesos puede dar pie a un gasto extra considerable, debemos apoyarla con
hardware para reducir el costo de cada validación o bien debemos aceptar que el
diseñador del sistema podría inclinarse por sacrificar los objetivos de la
protección. Es difícil satisfacer todos estos objetivos si los mecanismos de
soporte con que se cuenta restringen la flexibilidad para implementar diversas
políticas de protección.
A medida que ha aumentado la complejidad de los sistemas
operativos, sobre todo al trata de ofrecer interfaces de más alto nivel con el
usuario, lo objetivos de la protección se han vuelto mucho más refinados. En
esta refinación observamos que los diseñadores de los diseñadores de los
sistemas de protección se han apoyado mucho en ideas que se originaron en los
lenguajes de programación y especialmente en los conceptos de tipos de datos
abstractos y objetos. Los sistemas de protección ahora se ocupan no sólo de la
identidad de un recurso al cual se intenta acceder, sino también de la
naturaleza funcional de ese acceso. En los sistemas de protección más nuevos,
el interés en la función que se invocará se extiende más allá de un conjunto de
funciones definidas por el sistema, como los métodos de acceso a archivos
estándar, para incluir funciones que también podrían ser definidas por el
usuario.
SILBERSCHATZ, Abraham; GALVIN, Peter, “Sistemas Operativos”
(1999). Comentan que las políticas para el uso de recursos también podrían
variar, dependiendo de la aplicación, y podrían cambiar con el tiempo. Por
estas razones, la protección ya no puede considerarse como un asunto que sólo concierne
al diseñador de un sistema operativo; también debe estar disponible como
herramienta que el diseñador de aplicaciones pueda usar para proteger los
recursos de un subsistema de aplicación contra intervenciones o errores.
Aquí es donde los lenguajes de programación entran en
escena. Especificar el control de acceso deseado a un recurso compartido en un
sistema es hacer una declaración acerca del recurso. Este tipo de declaración
se puede integrar en un lenguaje mediante una extensión de su mecanismo de
tipificación. Si se declara la protección junto con la tipificación de los
datos, el diseñado de cada subsistema puede especificar sus necesidades de
protección así debería darse directamente durante la redacción del programa, y
en el lenguaje en el que el programa mismo se expresa. Este enfoque tiene
varias ventajas importantes:
1. Las necesidades de protección se declaran de forma
sencilla en vez de programarse como una secuencia de llamadas a procedimientos
de un sistema operativo.
2. Las necesidades de protección pueden expresarse
independientemente de los recursos que ofrezca un sistema operativo en
particular.
3. El diseñador de un
subsistema no tiene que proporcionar los mecanismos para hacer cumplir la
protección.
4. Una notación declarativa es natural porque los
privilegios de acceso están íntimamente relacionados con el concepto
lingüístico de tipo de datos.
Hay diversas técnicas que una implementación de lenguaje de
programación puede utilizar para hacer cumplir la protección, pero cualquiera
de ellas deberá depender hasta cierto punto del grado de soporte de una máquina
subyacente y su sistema operativo.
6.3 Implementación de matrices de acceso
Andrew S. Tanenbaum. “Sistemas Operativos Modernos” (1993)
define que un modelo de protección puede ser visto abstractamente como una
matriz, llamada matriz de derecho. Los renglones de la matriz representan
dominios y las columnas representan objetos. Cada entrada en la matriz contiene
un conjunto de derechos de acceso. Dado que los objetos son definidos
explícitamente por la columna, se puede omitir el nombre del objeto en el
derecho de acceso. La entrada "Matriz[i, j]" define el conjunto de
operaciones que un proceso ejecutándose en el dominio "Dj" puede
realizar sobre el objeto "Oj".
Considérese la siguiente matriz de acceso:
Hay 4 dominios y 5 objetos: 3 Archivos ("A1",
"A2", "A3") 1 Puerto Serial y 1 impresora. Cuando un
proceso se ejecuta en O1, puede leer los archivos "A1" y
"A3".
Un proceso ejecutándose en el dominio "D4" tiene
los mismos privilegios que en "D1", pero además puede escribir en los
archivos. Nótese que en el puerto serial y la impresora solo se pueden ser
ejecutados por procesos del dominio "D2".
H. M. Deitel. “Introducción a los Sistemas Operativos”
(1987). Explica una matriz de acceso:
Matriz de Acceso
Un dominio es un conjunto de parejas (objeto,
derechos):
- Cada pareja determina:
- Un objeto.
- Un subconjunto de las
operaciones que se pueden llevar a cabo en él.
Un derecho es el permiso para realizar alguna
de las operaciones.
Es posible que un objeto se encuentre en varios dominios con “distintos” derechos
en cada dominio.
Un proceso se ejecuta en alguno de los dominios
de protección:
- Existe una colección de
objetos a los que puede tener acceso.
- Cada objeto tiene cierto
conjunto de derechos.
Los procesos pueden alternar entre los dominios durante la ejecución.
Una llamada al S. O. provoca una alternancia de dominio.
En algunos S. O. los dominios se llaman anillos.
Una forma en la que el S. O. lleva un registro de los objetos que
pertenecen a cada dominio es mediante una matriz :
- Los renglones son los
dominios.
- Las columnas son los
objetos.
- Cada elemento de la matriz
contiene los derechos correspondientes al objeto en ese dominio, por ej.:
leer, escribir, ejecutar.
6.2 Funciones del sistema de protección
Control de acceso que hace referencia a las características de seguridad
que controlan quien puede obtener acceso a los recursos de un sistema
operativo. Las aplicaciones llaman a las funciones de control de acceso para
establecer quien puede obtener acceso a los recursos específicos o controlar el
acceso a los recursos proporcionados por la aplicación.
Un sistema de protección deberá tener la flexibilidad suficiente para
poder imponer una diversidad de políticas y mecanismos.
Existen varios mecanismos que pueden usarse para asegurar los archivos,
segmentos de memoria, CPU, y otros recursos administrados por el Sistema
Operativo.
Por ejemplo, el direccionamiento de memoria asegura que unos procesos
puedan ejecutarse solo dentro de sus propios espacios de dirección. El temer
asegura que los procesos no obtengan el control de la CPU en forma indefinida.
La protección se refiere a los mecanismos para controlar el acceso de
programas, procesos, o usuarios a los recursos definidos por un sistema de computación.
Seguridad es la serie de problemas relativos a asegurar la integridad del
sistema y sus datos.
Hay importantes razones
para proveer protección. La más obvia es la necesidad de prevenirse de
violaciones intencionales de acceso por un usuario. Otras de importancia son,
la necesidad de asegurar que cada componente de un programa, use solo los recursos del
sistema de acuerdo con las políticas fijadas para el uso de esos recursos.
Un recurso desprotegido no puede defenderse contra el uso no autorizado
o de un usuario incompetente. Los sistemas orientados a la protección proveen
maneras de distinguir entre uso autorizado y desautorizado.
Mecanismos y Políticas
El sistema de protección tiene la función de proveer un mecanismo para
el fortalecimiento de las políticas que gobiernan el uso de recursos. Tales políticas
se pueden establecer de varias maneras, algunas en el diseño del sistema y
otras son formuladas por el administrador del sistema. Otras pueden ser
definidas por los usuarios individuales para proteger sus propios archivos y
programas.
Las políticas son diversas, dependen de la aplicación y pueden estar
sujetas a cambios a lo largo del tiempo.
Un principio importante es la separación de políticas de los mecanismos. ‘Los
mecanismos determinan como algo se hará. Las políticas deciden que se hará'.
La separación es importante para la flexibilidad del sistema.
Dentro de las funciones del sistema de protección del sistema operativo
encontramos:
• Controlar el acceso a los recursos
• Asegurarse que
todos los accesos a los recursos del sistema están controlados
6.1 Concepto y objetivo de protección
La protección es un mecanismo control de acceso de los programas,
procesos o usuarios al sistema o recursos.
Hay importantes razones para proveer protección. La más obvia es la
necesidad de prevenirse de violaciones intencionales de acceso por un usuario.
Otras de importancia son, la necesidad de asegurar que cada componente de un
programa, use solo los recursos del sistema de acuerdo con las políticas
fijadas para el uso de esos recursos.
Un recurso desprotegido no puede defenderse contra el uso no autorizado
o de un usuario incompetente. Los sistemas orientados a la protección proveen
maneras de distinguir entre uso autorizado y desautorizado.
Objetivos
• Inicialmente protección del SO frente a usuarios poco
confiables.
• Protección: control para que cada componente activo de un
proceso solo pueda acceder a los recursos especificados, y solo en forma
congruente con la política establecida.
• La mejora de la protección implica también una mejora de la
seguridad.
• Las políticas de uso se establecen:
• Por el hardware.
• Por el administrador / SO.
• Por el usuario propietario del recurso.
• Principio de separación entre mecanismo y política:
• Mecanismo → con que elementos (hardware y/o software) se realiza
la protección.
• Política → es el conjunto de decisiones que se toman para
especificar como se usan esos elementos de protección.
• La política puede variar
• dependiendo de la aplicación,
• A lo largo del tiempo.
• La protección no solo es cuestión del administrador, sino también
del usuario.
• El sistema de protección debe:
• distinguir entre usos autorizados y no-autorizados.
• especificar el tipo de control de acceso impuesto.
• proveer medios para
el aseguramiento de la protección.
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