資訊與網路安全技術 ：第一章 安全性資訊系統簡介  上一頁      下一頁

1-4 系統的安全性

內容：

  • 1-4-1 安全性措施

  • 1-4-2 安全性等級

  • 1-4-3 封閉性用戶認證

  • 1-4-4 開放性用戶認證

ㄧ般所言的『電腦安全』（Computer Security）或『系統安全』（System Security），大多屬於『作業系統』（Operating System）的安全範疇。但目前資訊系統的運用大多透過網路傳輸，與其它系統之間共同處理，因此，安全性並不僅侷限於『本地作業系統』（Local OS），而應該考慮到『網路作業系統』（Network Operating System, NOS）領域，以下將介紹其重點。

1-4-1 安全性措施

基本上，作業系統的安全性大多是由廠商所提供，近年來作業系統大多已將網路功能整合進入系統核心之內，成為名符其實的網路作業系統。因此，考量系統安全性之時，也需考量網路的安全性，即是，本書所介紹的各種安全技術大多也涵蓋在作業系統之內。我們將作業系統所需的安全技術歸類如下：

  • 密碼與用戶認證：密碼為使用者進入系統的最後一道關卡，很不幸的，使用者密碼必須儲存在系統的某一個檔案之內（如 /etc/passwd）。當然，我們絕不會將密碼的明文儲存在檔案，而會經過特殊處理（如醃製法）之後，再存入檔案；然而，當客戶登入系統時，會以某一認證協定來判斷客戶的真偽，最簡單的方法是『盤問/回應』，當然有許多系統為了增加它的安全性而採用 Kerberos 認證協定。（第十章說明）

  • 資源授權與分配：針對每一使用者（或群組）使用資源的權限，必須劃分清楚，尤其在分散式處理環境裡，我們很難預測使用者會來自何方。一般系統內都會針對每一個檔案維護一只完整的『存取控制表』（ACL），當使用者存取檔案時，再比對是否在權限範圍之內。

  • 安全稽核：安全的作業系統必須提供稽核檢查哪些檔案被不當存取，此為非常重要的安全機制。管理者必須隨時檢視稽核紀錄，由紀錄中找出隱形的入侵者；這方面本書第十四章會有詳細的介紹。

  • 存取紀錄：可以針對使用者或檔案作存取的紀錄（或稱日誌檔案）。一般來講，此紀錄檔案可能非常的大，必須透過專屬的資料庫系統分析與統計；由統計出來的訊息可以了解檔案被存取的現象，從中也可以找出入侵者的蛛絲馬跡。

  • 資源備份：資源備份是管理者例行的公事。然而安全性作業系統也必須提供每日異動資料備份、與週期性的整體備份之工具。

  • 病毒防範：病毒防範是目前系統最不可或缺的事項，也是入侵者最直接進入系統的工具；這方面本書第十四章會有詳細的介紹。

各家廠商所發行的安全性作業系統，之間的管理方式都大異其趣，管理者必須詳讀他們的操作手冊，才能如魚得水般的順手管理。本書限於篇幅無法再闢一個章節來介紹系統安全，但相關技術也會出現在各章節之中。

1-4-2 安全性等級

許多廠商都將稱其具有安全機制的作業系統為『安全性作業系統』（Secure Operating System），但安全性如何又另當別論了。美國國防部有鑑於此，因此發行一本俗稱為『橘皮書』（The Orange Book）來定義作業系統安全性的等級，其中包含了四個等級，如下：

  • 等級 D：最低安全防護。

  • 等級 C：隨意性的安全防護。

  • 等級 B：強制性的安全防護。

  • 等級 A：驗證性的安全防護。

最低等級 D 幾乎沒有什麼安全機制，這類等級的作業系統大多屬於個人電腦（PC），如 Windows Xp 系列。等級 D 的作業系統並不強制使用者遵循安全措施來操作，並且可隨意選擇哪些安全機制。等級 C 包含兩個子分類：C1 與 C2；C1 包括密碼使用、檔案存取限制、與防止意外傷害（如檔案損壞）等能力；C2 除了包含 C1 的能力之外，還增加稽核檢查能力。一般都將 Unix 與 Windows 2000 歸類於 C2 的等級，但從安全稽核的能力來看，Windows 2000 似乎比 Unix 能力強了一點（事實上很難評論）。

等級 B 包含三個子分類，基本上都會要求提供安全文件、主動防護的安全機制、以及系統故障時的安全維護。B1 包含了 C2 所有的功能，並能區分出與安全有關或無關的系統部分；B2 增加了安全系統的數學描述，且必須提供改變架構時的安全措施，並保證新的安全架構不會出現『後門』的現象；B3 系統更進一步，要求系統管理員必須負起安全職責，尤其當系統發生故障時也必須維護系統的安全。等級 A 為最高等級，必須以數學方式來驗證系統的安全性，以及提供安全政策是否合乎安全設計的明細表。

1-4-3 封閉性用戶認證

『用戶認證』（User Authentication）表示使用者登入系統時，系統如何去判斷登入者的身份，再授與登入者適當的使用權限。如果以單一主機系統而言，最基本方法是以『帳號 + 密碼』（Account + Password）來認證登入者的身份。但當公司內有多只伺服主機時，是否需要在每部主機上建立每位員工帳號？又員工同時存取多部主機上資源時，是否需要登入每部主機呢？尤其目前資訊化蓬勃發展之期，規模稍大的公司內，大多擁有多部主機系統，吾人必須發展一套特殊工具將系統資源與用戶整合管理，這就是用戶認證系統。目前最普遍使用的認證系統為 Kerberos，它使用較複雜的盤問/回應認證協定，來確認登入者的身份，其它運作程序如圖 1-8 所示，說明如下：

  • 步驟 1：用戶端向 Kerberos 系統登入，並取得欲通往哪一個伺服器的通行證。

  • 步驟 2：用戶端持著通行證，向伺服器要求給予服務。

  • 步驟 3：伺服器向 Kerberos 確認通行證的合法性。

  • 步驟 4：伺服器回應給客戶端是否給予服務。

圖 1-8 用戶認證系統

並非每一次客戶要求服務之前，都必須向 Kerberos 系統索取通行證，而是每一張通行證都有註明持有人身分及有效期限。在這有效期限之內，持有人可以向任何系統資源提出服務要求。本書在第十章會詳細介紹到相關技術。

1-4-4 開放性用戶認證

Kerberos 大多運用組織單位內的電子化系統，亦是，用戶端使用之前都必須在管理系統上建立帳號。更清楚的說，使用者都是熟人，多半不是陌生人。但在開放式的電子商務（或電子化公司、電子化政府）環境底下，通訊對象可能來自世界各地的陌生人，或久久才使用一次（如申報綜合所得稅）。如何確認陌生人的身份與交易方法，這可必須仰賴以下介紹的數位憑證。

我們可以回想一下在公開鑰匙系統底下，每一個使用者都擁有一對公開鑰匙與私有鑰匙，並且向外公佈該公開鑰匙所代表持有人的身份；只要收到某一個數位簽章的訊息，如能夠由某一個人的公開鑰匙認證成功的話，則表示該訊息一定被持有人保證並簽署過的。此種現象就好像火車站的儲物櫃一樣，只認識鑰匙而不理會到底是何人持有鑰匙。在電子化的環境裡，僅以擁有鑰匙來確認持有人身分是不夠的，譬如高雄與台北都有一個志明，各擁有一把公開鑰匙，我們很難去區分哪一把鑰匙是高雄志明或台北志明的。再說，任何人都可以公佈它的公開鑰匙的話，也很容易被偽造的；譬如，志明可以在網路上公開一把鑰匙，並宣稱該鑰匙為春嬌所有，我們又如何來辨別它呢？

由此可見，僅利用公開鑰匙來證明身份是不夠的，它必須經過權威單位來證明它的合法性，因此，便誕生了『數位憑證』（Digital Certificate）。數位憑證是一張電子性的文件，它裡面記載了持有人的姓名、郵政地址、電子郵遞地址、公開鑰匙、以及有效期限等等；使用者必須持有有效證件向權威單位（譬如內政部）申請，並經過權威單位審核無誤後，才會發憑證給予申請者，發行憑證的單位一般稱之為『憑證授權』（Certificate Authority, CA）中心。CA 中心會利用它的私有鑰匙來簽署所發行憑證，以保證該憑證的合法性（有如關防的功能）；然而，任何人都可以利用 CA 中心的公開鑰匙來認證所發行憑證的真偽。

簡單的說，數位憑證是虛擬網路上的合法『身分證』，在陌生的開放性環境裏確認身分的主要工具。圖 1-9 即是說明數位憑證如何在網路上顯示身份，與要求服務的運作程序，如下：

圖 1-9 數位憑證與 PKI 系統的運作程序

  • 步驟 1：使用者持有效證件向憑證授權中心（CAb）申請數位憑證，並經審核合格後取得憑證。

  • 步驟 2：使用者出示憑證向服務機構請求服務。

  • 步驟 3：服務機構收到使用者的憑證之後，可由憑證上的數位簽章來認證它的合法性（與確認性），並且觀察憑證內記載的有效期限是否過期；如果服務機構還需要更進一步確認的話，可將該憑證轉送給它直屬的 CA 中心（CAc），請求它幫忙確認；該 CA 中心（CAc）透過認證路徑找到原發行該憑證發行的 CA（CAb），從中找尋有關該憑證的資料（如註銷或逾期等等），再回應給服務機構。

  • 步驟 4：服務機構確認憑證之後，回應訊息給使用者表明是否給予服務。

目前網際網路上大多採用 X.509 v3 數位憑證，關於數位憑證與 PKI 系統，本書將於第七與第九章有更詳細說明

翻轉工作室：粘添壽

 

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