安全核心详细资料大全

作者&投稿:丹郭 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

安全核心是指计算机系统中,能根据安全访问控制策略访问资源,确保系统用户之问的安全互操作,并位于作业系统和程式设计环境之间的核心计算机制。安全核心的目标是能够灵活地控制被保护的对象,免于被非法的使用和拷贝。安全核心的安全机制通过保护域界定,并通过存取监视器控制。存取监视程式检查和实施安全访问策略。

基本介绍

  • 中文名 :安全核心
  • 外文名 :security kernel
发展,设计原则,作用,设计方法,

发展

安全核心的概念是由Roger Schell在1 972年提出来的,通常被定义为实现存取监督器抽象的硬、软体。这种想法提出十六年来,只实现了少量的安全核心,且很少达到商业化,几乎也未投入实际套用。这种绝少的进步并不是由于核心方法本身,而是买方对安全方法缺少兴趣,这一点我们在第二章中已讨论过。在工业部门和 *** 部门对安全问题的兴趣日益增高的今天,可以预计几年后会出现更多的基于核心开发的商业化的系统。 第一个安全核心是作为 *** 援助的项目由MITRE开发,在DEC PDP—l 1/45机器上运行,以证明安全核心这个概念。另一个值得注意的安全核心研究是PDP一11/4和1 1/70上的UCLA Data Secure Unix。国防部在一个称作“保护人”的计画中,资助了Multics的安全核心的设计和形式描述,但这个核心从未实现过。 *** 资助的功能系统开发中(现在已很少使用),包括由系统开发公司(现在是Unisys的一部分)开发的KVM——IBM的VM/370的加强版(,和Ksos——由福特太空通讯公司在PDP一11/70上开发的支持Unix的核心。还有两个商业级的安全核心:Honeywell的STOP,在SCOMP上运行,该机是该公司的第六级加强型小型计算机;另一个是Gemini,计算机公司的GEMSOS,在Intel iAPX 80286微处理器上运行

设计原则

概括地来讲安全核心的设计和实现应当符合以下3条基本原则。 1.完整性原则 完整性原则要求主体引用客体时必须通过安全核心,即所有信息的访问都必须经过安全核心。但是作业系统的实现与完整性原则的明确要求之间通常有很大差别:作业系统认为系统的信息存在于明显的地方,比如档案、记忆体和输入输出缓冲区,并且作业系统有理由控制对这些客体的访问。完整性原则并不满足于对客体的特别定义,它认为任何信息存在之处,不管它们大小怎样,用途如何,都是一个潜在的客体。 同时,完整性原则对支持核心系统的硬体也有一定要求。如果核心不检查每条机器指令就允许有效地执行不可信程式,硬体就必须保证程式不能绕过核心的存取控制。所有对记忆体、暂存器、输入输出设备的引用必须由记忆体管理中的存取控制等存取机制进行合法存取检查。核心必须使各个进程独立,并且保证未通过核心的各进程间不能相互联系。若一台机器允许所有进程不加约束就能访问物理存储器的公共页面,该机器就不适于建立安全核心。 2.隔离性原则 隔离性原则要求安全核心具有防篡改的能力,即可以保护自己,防止偶然破坏。 在实际实施隔离性原则时常需要软硬体相结合。硬体的基本特性是使核心能防止用户程式访问核心代码和数据,这与核心防止一进程访问别的进程是同一种记忆体管理机制。同时,还必须防止用户程式执行核心用于控制记忆体管理机制的特权指令。这需要某种形式的域控制机制,比如保护环机制。 在拥有这些硬体特性的系统中,用户程式几乎没有机会通过写核心的存储器、执行特权指令或修改核心软体等方法使核心受到直接攻击。 3.可验证性原则 可验证性原则是通过如下一些设计要素实现的: ·利用最新的软体工程技术,包括结构设计、模组化、信息隐藏、分层、抽象说明以及合适的高级语言; ·核心接口简单化; ·核心小型化; ·代码检查;

作用

安全核心的主要作用是维护信息的机密性和完整性。它管理以下四种基本的操作: (1) 进程激活 。在多道程式并发处理的环境下,进程的激活和撞起经常发生:由一个进程切换到另一个进程需要安全的暂存器、重定位映像、档案访问控制表、进程状态信息、指针等敏感信息安全处理手段。 (2) 运行区域切换 。运行在某一区域的进程为了进行敏感信息服务,常需要调用其它区域的进程或进行切换。 (3) 记忆体保护 。由于记忆体中保存了数据和程式代码,其中许多是敏感信息。为确保各区域的机密性和数据完整性,安全核心必须对记忆体实施安全管理。 (4) I/O操作 。I/O操作可覆盖所有区域,也是常调用的一种操作。在许多系统电,有将字元转换成I/0操作的功能,这就需要在外层连线用户程式,在内层连线I/O设备管理。为保证该过程的安全,需对I/O操作进行安全管理。

设计方法

安全核心的设计有如下两种方法: 1. 在作业系统核心中增加安全防护功能 。系统的安全防护功能,如访问控制、监视、审计等,·般都与记忆体访问’、I/0操作、档案或程式存取有关。在模组化设计的作业系统中,这些功能都是由不同的模组来处理的。在这些模组中增加安全功能,使之形成作业系统的安全核心。 如果将所有安全功能增加到原有的核心中,会破坏作业系统的模组化特性,降低其原有的功能。因此,有些功能可放在作业系统的外层或套用层去完成,核心中只保留最基本的安全功能。而形成安全核心。 2. 先设计安全核心 。合理的设计应是先设计安全核心,然后围绕安全核心设计作业系统。在基于安全的设计中,安全核心为接口层,它完成作业系统的所有硬体访问保护功能、安全核心依赖于支持的硬体。它应该是小而有效,如比较成熟的安全作业系统的实际安全核心仅有10000行原程式左右。



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