Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 7: Kiểm soát truy cập - Bùi Trọng Tùng

 BÀI 7.
 KIỂM SOÁT TRUY CẬP
 Bùi Trọng Tùng,
 Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
 Đại học Bách khoa Hà Nội
 1
1
 Nội dung
 • Các khái niệm cơ bản
 • Mô hình ma trận điều khiển truy cập
 • Một số phương pháp điều khiển truy nhập
 2
2
 1
 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN
 Bùi Trọng Tùng,
 Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
 Đại học Bách khoa Hà Nội
 3
3
 Khái niệm
 • Điều khiển truy cập (Access Control): Là chức năng của 
 hệ thống được thi hành để cho phép chủ thể(người dùng, 
 tiến trình, thiết bị) được truy cập đến một mức nào đó 
 (quyền truy cập) tới tài nguyên của hệ thống và chia sẻ 
 quyền truy cập này cho chủ thể khác
 • Mô hình điều khiển truy cập AAA
 Authentication(Xác thực): Xác định đúng chủ thể thực hiện hành vi 
 truy nhập
 Authorization(Ủy quyền): phân quyền truy cập
 Auditing(Kiểm toán): kiểm tra, giám sát các hành vi truy cập
 • Có mặt trong hầu hết các ứng dụng, hệ thống công nghệ 
 thông tin
 4
4
 2
 Kiểm soát hoàn toàn (nhắc lại)
 • Monitor reference: Module kiểm tra quyền truy 
 cập
 Không thể vòng tránh
 Chống sửa đổi
 Có thể thẩm tra
 là 1 thể hiện của TCB
 Reference
 monitor
 User 
 process access request ? Resource
 policy
 5
5
 Ví dụ 1: chia sẻ thông tin trên mạng xã hội 
 Facebook
 6
6
 3
 Ví dụ 2: Chia sẻ trong Google Drive
 7
7
 Ví dụ 3: Điều khiển truy cập trên tệp tin
 Microsoft Windows Linux Ubuntu
 8
8
 4
 Ma trận điều khiển truy cập
 • Access Control Matrix (ACM)
 • Thể hiện các quyền đã cấp phát cho các chủ thể sử dụng 
 tới từng tài nguyên của hệ thống
 • S: Tập các chủ thể O
 • O: Tập các tài nguyên
 o  o
 • R: Tập các quyền truy cập 1 m
 s1
 A(si, oj): các quyền truy 
 , 
 cập của chủ thể si lên tài s2 rx, ry S
 nguyên oj 
 Sn
 9
9
 Ma trận điều khiển truy cập
 • Không thể cài đặt trực tiếp ACM với đầy đủ các 
 thành phần:
 Số lượng tài nguyên cần phải quản lý quá lớn 
 Kích thước ma trận tăng tăng bộ nhớ lưu trữ, thời 
 gian tìm kiếm
 • Cài đặt gián tiếp ACM:
 Phân rã theo cột: Danh sách điều khiển truy cập 
 (Access Control List - ACL)
 Phân ra theo dòng: Danh sách năng lực (Capability List 
 - CL)
 Các biểu diễn gián tiếp khác
 10
10
 5
 Danh sách điều khiển truy cập
 • Tiếp cận hướng tài nguyên: mỗi tài nguyên có một ACL 
 định nghĩa các chủ thể và quyền truy cập của mỗi chủ thể 
 trên tài nguyên đó
 • Cần phải xác thực danh tính chủ thể
 • Các vấn đề cần giải quyết:
 Quyền cập nhật ACL
 Loại cập nhật được phép
 Các thủ tục rút phép
 • Các khái niệm hỗ trợ:
 Người sở hữu(Owner)
 Nhóm(Group)
 11
11
 Danh sách điều khiển truy cập – Ví dụ
 12
12
 6
 Danh sách năng lực(Capability List)
 • Tiếp cận hướng chủ thể: mỗi chủ thể có danh sách các tài 
 nguyên và quyền truy cập trên tài nguyên đó
 • Danh sách năng lực thường triển khai dưới dạng thẻ truy 
 cập:
 Có thể truyền từ chủ thể này tới chủ thể khác
 Không cần xác thực chủ thể
 13
13
 Mô hình Bell-Lapuda
 • Mô hình kiểm soát truy cập cho mục tiêu bảo vệ tính bí 
 mật
 • Phân loại mức độ bí mật(Clearance Level):
 Top Secret > Secret > Confidential > Unclassified
 • Phân nhóm tài nguyên và chủ thể thành các 
 tập(Category)
 • Nhãn bảo mật bao gồm có (Clearance Level, Category)
 Mức độ bí mật và tập tài nguyên
 Mức độ bí mật và tập chủ thể
 So sánh mức độ ưu thế: 1, 1 ≥ (2, 2) khi và chỉ khi 1 ≥ 2 và 
 1 ⊇ 2
 14
14
 7
 Các nguyên tắc của mô hình
 • Simple Security Property: chủ thể s chỉ có thể đọc đối 
 tượng o nó có mức độ bí mật cao hơn hoặc bằng (nguyên 
 tắc no-read-up)
 • *-Property: chủ thể chỉ có quyền ghi đối tượng s nếu mức 
 độ bí mật của nó thấp hơn hoặc bằng (nguyên tắc no-
 write-down)
 • Tuân thủ ma trận điều khiển truy cập: chủ thể s chỉ có thể 
 thực thi hành động lên đối tượng o theo ma trận điều 
 khiển truy cập
 15
15
 Mô hình Bell-Lapuda: Ví dụ
 • Quyền của những người dùng?
 16
16
 8
 Mô hình Biba
 • Bảo vệ tính toàn vẹn
 • Phân loại mức độ toàn vẹn:
 Crucial > Very Important > Important
 • Các nguyên tắc:
 No-write-up: s chỉ có thể chỉnh sửa được o nếu mức độ toàn vẹn
 của nó cao hơn hoặc bằng
 No-read-down: s chỉ có thể đọc được o nếu mức độ toàn vẹn của
 nó thấp hơn hoặc bằng
 Thực thi: chủ thể s1 chỉ có thể thực thi chủ thể s2 nếu mức độ toàn
 vẹn của nó cao hơn hoặc bằng
 17
17
 Mô hình Chinese Wall
 • Tài nguyên được chia thành các nhóm tranh chấp
 • Chủ thể S có quyền truy cập tới mọi đối tượng trong một 
 nhóm, tuy nhiên nếu S đã truy cập tới O thì nó không còn 
 quyền truy cập tới mọi O’ ≠ O trong nhóm đó
 18
18
 9
 2. CÁC MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP
 Bùi Trọng Tùng,
 Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
 Đại học Bách khoa Hà Nội
 19
19
 Mô hình điều khiển truy cập DAC
 • Discretionary Access Control: mô hình điều khiển truy cập 
 tùy nghi
 • Quyền truy cập định nghĩa cho mỗi cặp (chủ thể, tài 
 nguyên) được quyết định bởi chủ sở hữu của tài nguyên
 • Được sử dụng rộng rãi trong các hệ điều hành
 • Hạn chế: khả năng quản trị lỏng lẻo, không quản lý được 
 sự lan truyền của quyền dẫn đến sự mất an toàn của hệ 
 thống
 • Ví dụ: người dùng cấp quyền truy cập trên các thư mục 
 chia sẻ
 20
20
 10
 Case study: DAC trong SQL
 • Cấp quyền: lệnh GRANT
 GRANT 
 ON 
 TO 
 [WITH GRANT OPTION] //lan truyền quyền
 • Thu hồi quyền: lệnh REVOKE
 REVOKE 
 ON 
 FROM 
 21
21
 Case study: DAC trong SQL
 Lan truyền quyền
 • Một người dùng A là chủ sở hữu của bảng quan hệ O: 
 người dùng A có thể cấp quyền R trên O cho người dùng 
 B với tùy chọn WITH GRANT OPTION hoặc không
 • Nếu trong lệnh cấp quyền có tùy chọn WITH GRANT 
 OPTION, B có thể cấp quyền R cho người dùng C khác
 chủ sở hữu của O không biết sự lan truyền của quyền R 
 từ B tới C
 • Khi A thu hồi quyền R đã cấp cho B, tất cả những quyền 
 đã cấp cho người dùng khác do sự lan truyền đều được 
 thu hồi
 22
22
 11
 DAC và điều khiển dòng thông tin
 • Hạn chế của DAC: cho phép thông tin truyền từ chủ thể 
 này sang chủ thể khác mà không có chính sách kiểm soát
 • Ví dụ: Bob không được phép xem nội dung tệp tin A. Anh 
 ta có thể nhờ Alice(hoặc đánh lừa Alice thực thi chương 
 trình) đọc nội dung tệp tin A và sao chép vào tệp tin B là 
 file mà anh ta có quyền đọc
 23
23
 Mô hình điều khiển truy cập MAC
 • Mandatory Access Control: điều khiển truy cập cưỡng 
 bức
 • Quyền truy cập được cấp phát theo chính sách chung của 
 hệ thống dựa trên phân loại người dùng và tài nguyên
 • Phân loại chủ thể: mức độ tin cậy và lĩnh vực hoạt động
 • Phân loại tài nguyên: mức độ nhạy cảm và lĩnh vực của 
 tài nguyên
 • Ví dụ: Công ty có 3 phòng ban là Phòng sản xuất, Phòng 
 kế hoạch, Phòng kinh doanh. Người dùng và dữ liệu có 
 thể phân loại theo lĩnh vực theo 3 phòng ban này
 24
24
 12
 Mô hình điều khiển truy cập MAC
 • Ưu điểm:
 Quản trị tập trung
 Tính bảo mật cao
 • Nhược điểm:
 Đòi hỏi phải phân loại rõ ràng chủ thể và tài nguyên
 Phạm vi ứng dụng hạn chế
 25
25
 Mô hình điều khiển truy cập RBAC
 • Role-based Access Control: Điều khiển truy cập theo vai
 • Việc cấp quyền truy cập không trực tiếp hướng tới người 
 dùng cuối mà hướng tới nhóm người dùng có nhiệm vụ, 
 vai trò trong hệ thống
 • Phản ánh tốt hơn đặc trưng nghiệp vụ của hệ thống thông 
 tin của tổ chức
 • Vai trò(Role-Group): khái niệm tượng trưng cho một 
 nhóm, một dạng nhiệm vụ xử lý
 • Mỗi vai trò được gán các quyền truy cập, có tính lâu dài
 • Mỗi người dùng được gán cho một hoặc nhiều vai trò và 
 có quyền truy cập theo vai trò
 26
26
 13
 Mô hình điều khiển truy cập RBAC
 • Có khả năng diễn tả cao các chính sách của tổ chức: 
 phân công theo vai trò là cơ sở cho sự sự tách biệt các 
 nhiệm vụ cũng như tạo ra cơ chế đại diện ủy nhiệm
 • Linh hoạt và mềm dẻo: yêu cầu bảo mật mới sẽ chỉ dẫn 
 đến thay đổi cách thức gán quyền truy nhập vào các vai 
 trò
 • Khả năng co dãn tốt do các quyền truy cập không gán 
 trực tiếp cho người dùng cuối
 27
27
 RBAC0
 • Ánh xạ UA  U x R: Gán vai trò cho người dùng
 • Ánh xạ PA  P x R: Gán quyền cho vai trò
 • Tập S: phiên truy cập của người dùng với các vai trò khác 
 nhau. Trong mỗi phiên, người dùng có thể sử dụng một 
 hoặc đồng thời nhiều vai trò
 28
28
 14
 RBAC1
 • Tổ chức phân cấp các vai trò
 • Vai trò ở cấp cao hơn được thừa hưởng các quyền ở vai 
 trò cấp thấp hơn
 29
29
 3. CASE STUDY 1: ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP 
 TRONG HỆ ĐIỀU HÀNH UNIX
 Bùi Trọng Tùng,
 Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
 Đại học Bách khoa Hà Nội
 30
30
 15
 Các khái niệm
 • Định danh người dùng: UID
 • Định danh nhóm người dùng: GID
 • Định danh tiến trình: PID
 • Đối tượng cần điều khiển truy cập: tệp tin, thư mục
 Lưu ý: mọi thiết bị ngoại vi được Unix coi là tệp tin hoặc thư mục
 • Tổ chức lưu trữ tệp tin, thư mục
 Thư mục là một loại tệp tin đặc biệt
 Tệp tin phải nằm trong một thư mục
 Cấu trúc phân cấp
 Quyền truy cập trên thư mục không có tính kế thừa
 31
31
 Điều khiển truy cập trong Unix
 • Sử dụng ACL rút gọn
 • Là một dạng của RBAC
 • Các quyền: Đọc(r-Read), Ghi(w-Write), Thực thi(x-
 Execute)
 • Khi truy cập một tệp tin/thư mục: cần có quyền truy cập 
 tương ứng trong tất cả các thư mục trong đường dẫn
 File 1 File 2  File 1 File 2 
 User 1 read write - Owner read write -
 User 2 write write - Group write write -
 User 3 - - read Other - - read
 Role r Read write write
 32
32
 16
 Điều khiển truy cập trong Unix
 • Mỗi quyền được đại diện bởi 1 bit:
 Có quyền: 1
 Không có quyền: 0
 • Thông tin quyền truy cập được lưu trữ trong 10 bit:
 Bit 1: Tệp tin(hiển thị ‘-’ ) hay thư mục(hiển thị ‘d’).
 Bit 2, 3, 4: Quyền truy cập cho nhóm sở hữu
 Bit 5, 6, 7: Quyền truy cập cho nhóm quản trị
 Bit 8, 9, 10: Quyền truy cập cho các nhóm người dùng khác
 • Biểu diễn::
 Số: 3 chữ số thập phân tương ứng với 3 nhóm quyền
 Chuỗi: hiển thị các ký tự viết tắt cho quyền, dấu ‘-’ biểu thị không 
 có quyền
 33
33
 Điều khiển truy cập trong Unix
 • Gán quyền sở hữu file/thư mục
 chown group:user filename
 • Gán quyền truy cập file/thư mục
 chmod permission filename
 • Xem thông tin phân quyền trên file/thư mục
 34
34
 17
 Điều khiển truy cập trong Unix
 • Unix phân biệt quyền truy cập thư mục và truy 
 cập file trong thư mục
 • Người dùng có thể xóa file nằm trong thư mục 
 mà họ có quyền truy cập thư mục nhưng không 
 có quyền truy cập file?
 sticky bit:
 Off: Nếu người dùng có quyền truy cập thư mục, họ có 
 thể đổi tên file, xóa file
 On: Chỉ có tài khoản sở hữu file, sở hữu thư mục hoặc 
 tài khoản root mới có quyền đổi tên file, xóa file
 35
35
 Điều khiển truy cập trong Unix
 • Trên thực tế, người dùng là chủ thể thao tác nhưng tiến 
 trình là chủ thể truy cập tệp tin
 Tiến trình được cấp quyền của người dùng đã kích hoạt nó
 • Làm cách nào để tiến trình có quyền ở cấp cao hơn?
 Ví dụ: passwd là tệp tin hệ thống nhưng người sử dụng thông 
 thường có nhu cầu sửa nội dung khi họ thay đổi mật khẩu?
 • Mỗi tiến trình được gắn với 3 giá trị UID, GID:
 Real UID, GID: UID, GID của người dùng kích hoạt tiến trình
 Effective UID, GID: UID, GID hiệu lực khi tiến trình truy cập tên tin
 Saved UID, GID: UID, GID quay lui khi tiến trình kết thúc truy cập
 • Tệp tin/thư mục được gắn 1 bit setuid cho biết tiến trình 
 truy cập có thể thay đổi effective UID không?
 36
36
 18
 Điều khiển truy cập trong Unix
 Cách thức gán ID cho tiến trình:
 • Khi tiến trình được kích hoạt
 Real UID: UID của người dùng thực thi tiến trình
 Effective UID: UID của người dùng thực thi tiến trình
 • Khi tiến trình truy cập tệp thi/thư mục:
 Real UID: UID của người dùng thực thi tiến trình
 Saved UID: UID cũ của Effective UID
 Effective UID: thay đổi thành UID của người dùng sở hữu nếu 
 setuid = 1, ngược lại không đổi
 • Khi tiến trình kết thúc truy cập: trả lại các giá trị giống như 
 khi tiến trình trước khi truy cập tệp tin/thư mục
 37
37
 Điều khiển truy cập trong Unix
 • Tài khoản root:
 UID = 0
 Có mọi quyền truy cập trên tất cả file
 • fork() và exec(): tiến trình con thừa kế cả 3 giá trị ID, trừ 
 file có thiết lập setuid = 1
 • Lời gọi hệ thống setuid(int newid):
 Có thể thiết lập Effective UID cho RealUID và Saved UID
 • Các lời gọi hệ thống khác: seteuid(), setreuid(),
 38
38
 19
 MAC trong Linux
 • Security-Enhanced Linux(SELinux): kernel module có chức 
 năng thiết lập chính sách truy cập tập trung
 • Các chế độ:
 Enforcing: Chế độ mặc định, thực thi chính sách bảo mật SELinux 
 trên hệ thống
 Permissive: Không thực thi chính sách bảo mật, chỉ cảnh báo và ghi 
 lại các hành động.
 Disabled: Vô hiệu hóa SELinux
 39
39
 Một số lệnh quan trọng SELinux
 • setsebool policy = on/off: Bật/tắt chính sách
 • getsebool: Hiển thị trạng thái chính sách
 • setenforce mode: Thiết lập chế độ hoạt động của SELinux
 40
40
 20
 Hạn chế của Unix
 • Các ứng dụng network deamon như sshd, ftpd có thể 
 thực thi với quyền root
 • Biến môi trường LIBPATH có thể bị kẻ tấn công thay đổi
 • Tiến trình bất kỳ có thể truy cập và thực thi mọi file trong 
 thư mục /tmp
 • TOTTOU:
 1) Tiến trình sử dụng quyền root để mở 1 file nào đó, ví dụ /tmp/X
 2) Trước khi file được mở, tiến trình thay đổi file /tmp/X thành một 
 symbolic link tới file /etc/shadow
 41
41
 THẢO LUẬN: KIỂM SOÁT TRUY CẬP TRÊN 
 CÁC ỨNG DỤNG
 Bùi Trọng Tùng,
 Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
 Đại học Bách khoa Hà Nội
 42
42
 21