Идентификация и аутентификация

Между ролями может быть определено отношение частичного порядка, называемое наследованием. Если роль r2 является наследницей r1, то все права r1 приписываются r2, а все пользователи r2 приписываются r1. Очевидно, что наследование ролей соответствует наследованию классов в объектно-ориентированном программировании, только правам доступа соответствуют методы классов, а пользователям - объекты (экземпляры) классов.

Отношение наследования является иерархическим, причем права доступа и пользователи распространяются по уровням иерархии навстречу друг другу. В общем случае наследование является множественным, то есть у одной роли может быть несколько предшественниц (и, естественно, несколько наследниц, которых мы будем называть также преемницами).

Можно представить себе формирование иерархии ролей, начиная с минимума прав (и максимума пользователей), приписываемых роли "сотрудник", с постепенным уточнением состава пользователей и добавлением прав (роли "системный администратор", "бухгалтер" и т.п.), вплоть до роли "руководитель" (что, впрочем, не значит, что руководителю предоставляются неограниченные права; как и другим ролям, в соответствии с принципом минимизации привилегий, этой роли целесообразно разрешить только то, что необходимо для выполнения служебных обязанностей). Фрагмент подобной иерархии ролей показан на рис. 10.3.

 
Рис. 10.3.  Фрагмент иерархии ролей.

Для реализации еще одного упоминавшегося ранее важного принципа информационной безопасности вводится понятие разделения обязанностей, причем в двух видах: статическом и динамическом.

Статическое разделение обязанностей налагает ограничения на приписывание пользователей ролям. В простейшем случае членство в некоторой роли запрещает приписывание пользователя определенному множеству других ролей. В общем случае данное ограничение задается как пара "множество ролей - число" (где множество состоит, по крайней мере, из двух ролей, а число должно быть больше 1), так что никакой пользователь не может быть приписан указанному (или большему) числу ролей из заданного множества. Например, может существовать пять бухгалтерских ролей, но политика безопасности допускает членство не более чем в двух таких ролях (здесь число=3).

При наличии наследования ролей ограничение приобретает несколько более сложный вид, но суть остается простой: при проверке членства в ролях нужно учитывать приписывание пользователей ролям-наследницам.

Динамическое разделение обязанностей отличается от статического только тем, что рассматриваются роли, одновременно активные (быть может, в разных сеансах) для данного пользователя (а не те, которым пользователь статически приписан). Например, один пользователь может играть роль и кассира, и контролера, но не одновременно; чтобы стать контролером, он должен сначала закрыть кассу. Тем самым реализуется так называемое временное ограничение доверия, являющееся аспектом минимизации привилегий.

Рассматриваемый проект стандарта содержит спецификации трех категорий функций, необходимых для администрирования РУД:

Административные функции (создание и сопровождение ролей и других атрибутов ролевого доступа): создать/удалить роль/пользователя, приписать пользователя/право роли или ликвидировать существующую ассоциацию, создать/удалить отношение наследования между существующими ролями, создать новую роль и сделать ее наследницей/предшественницей существующей роли, создать/удалить ограничения для статического/динамического разделения обязанностей.

Вспомогательные функции (обслуживание сеансов работы пользователей): открыть сеанс работы пользователя с активацией подразумеваемого набора ролей; активировать новую роль, деактивировать роль; проверить правомерность доступа.

Информационные функции (получение сведений о текущей конфигурации с учетом отношения наследования). Здесь проводится разделение на обязательные и необязательные функции. К числу первых принадлежат получение списка пользователей, приписанных роли, и списка ролей, которым приписан пользователь.

Все остальные функции отнесены к разряду необязательных. Это получение информации о правах, приписанных роли, о правах заданного пользователя (которыми он обладает как член множества ролей), об активных в данный момент сеанса ролях и правах, об операциях, которые роль/пользователь правомочны совершить над заданным объектом, о статическом/динамическом разделении обязанностей.

Можно надеяться, что предлагаемый стандарт поможет сформировать единую терминологию и, что более важно, позволит оценивать РУД-продукты с единых позиций, по единой шкале.

Управление доступом в Java-среде

Java - это объектно-ориентированная система программирования, поэтому и управление доступом в ней спроектировано и реализовано в объектном стиле. По этой причине рассмотреть Java-среду для нас очень важно.

Прежде всего, остановимся на эволюции модели безопасности Java. В JDK 1.0 была предложена концепция "песочницы" (sandbox) - замкнутой среды, в которой выполняются потенциально ненадежные программы (апплеты, поступившие по сети). Программы, располагающиеся на локальном компьютере, считались абсолютно надежными, и им было доступно все, что доступно виртуальной Java-машине.

В число ограничений, налагаемых "песочницей", входит запрет на доступ к локальной файловой системе, на сетевое взаимодействие со всеми хостами, кроме источника апплета, и т.п. Независимо от уровня достигаемой при этом безопасности (а проблемы возникали и с разделением свой/чужой, и с определением источника апплета), наложенные ограничения следует признать слишком обременительными: возможности для содержательных действий у апплетов почти не остается.

Чтобы справиться с этой проблемой, в JDK 1.1 ввели деление источников (точнее, распространителей) апплетов на надежные и ненадежные (источник определялся по электронной подписи). Надежные апплеты приравнивались в правах к "родному" коду. Сделанное послабление решило проблемы тех, кому прав не хватало, но защита осталась неэшелонированной и, следовательно, неполной.

В JDK 1.2 сформировалась модель безопасности, используемая и в Java 2. От модели "песочницы" отказались. Оформились три основных понятия:

источник программы;

право и множество прав;

политика безопасности.

Источник программы определяется парой (URL, распространители программы). Последние задаются набором цифровых сертификатов.

Право - это абстрактное понятие, за которым, как и положено в объектной среде, стоят классы и объекты. В большинстве случаев право определяется двумя цепочками символов - именем ресурса и действием. Например, в качестве ресурса может выступать файл, а в качестве действия - чтение. Важнейшим методом "правовых" объектов является implies(). Он проверяет, следует ли одно право (запрашиваемое) из другого (имеющегося).

Политика безопасности задает соответствие между источником и правами поступивших из него программ (формально можно считать, что каждому источнику соответствует своя "песочница"). В JDK 1.2 "родные" программы не имеют каких-либо привилегий в плане безопасности, и политика по отношению к ним может быть любой. В результате получился традиционный для современных ОС и СУБД механизм прав доступа со следующими особенностями:

Java-программы выступают  не от имени пользователя, их  запустившего, а от имени источника  программы. (Это весьма глубокая  и прогрессивная трактовка, если  ее правильно развить, см. следующий раздел);

нет понятия владельца ресурсов, который мог бы менять права; последние задаются исключительно политикой безопасности (формально можно считать, что владельцем всего является тот, кто формирует политику);

механизмы безопасности снабжены объектной оберткой.

Весьма важным понятием в модели безопасности JDK 1.2 является контекст выполнения. Когда виртуальная Java-машина проверяет права доступа объекта к системному ресурсу, она рассматривает не только текущий объект, но и предыдущие элементы стека вызовов. Доступ предоставляется только тогда, когда нужным правом обладают все объекты в стеке. Разработчики Java называют это реализацией принципа минимизации привилегий.

На первый взгляд, учет контекста представляется логичным. Нельзя допускать, чтобы вызов какого-либо метода расширял права доступа хотя бы по той причине, что доступ к системным ресурсам осуществляется не напрямую, а с помощью системных объектов, имеющих все права.

К сожалению, подобные доводы противоречат одному из основных принципов объектного подхода - принципу инкапсуляции. Если объект A обращается к объекту B, он не может и не должен знать, как реализован B и какими ресурсами он пользуется для своих целей. Если A имеет право вызывать какой-либо метод B с некоторыми значениями аргументов, B обязан обслужить вызов. В противном случае при формировании политики безопасности придется учитывать возможный граф вызовов объектов, что, конечно же, нереально.

Разработчики Java осознавали эту проблему. Чтобы справиться с ней, они ввели понятие привилегированного интервала программы. При выполнении такого интервала контекст игнорируется. Привилегированная программа отвечает за себя, не интересуясь предысторией. Аналогом привилегированных программ являются файлы с битами переустановки идентификатора пользователя/группы в ОС Unix, что лишний раз подтверждает традиционность подхода, реализованного в JDK 1.2. Известны угрозы безопасности, которые привносят подобные файлы. Теперь это не лучшее средство ОС Unix перекочевало в Java.

Рассмотрим дисциплину контроля прав доступа более формально.

Класс AccessController (встроенный менеджер безопасности) предоставляет единый метод для проверки заданного права в текущем контексте - checkPermission (Permission). Это лучше (по причине параметризуемости), чем множество методов вида checkXXX, присутствующих в SecurityManager - динамически изменяемом менеджере безопасности из ранних версий JDK.

Пусть текущий контекст выполнения состоит из N стековых фреймов (верхний соответствует методу, вызвавшему checkPermission(p)). Метод checkPermission реализует следующий алгоритм (см. Листинг 10.1).

 

 

i = N;

while (i > 0) {

    if (метод, породивший i-й фрейм, не имеет проверяемого

    права) {

      throw AccessControlException

      } else if (i-й фрейм помечен как привилегированный) {

        return;

      }

    i = i - 1;

};

// Выясним, есть ли проверяемое  право у унаследованного контекста

inheritedContext.checkPermission (p);

 

Листинг 10.1. Алгоритм работы метода checkPermission класса AccessController. (html, txt)

Сначала в стеке ищется фрейм, не обладающий проверяемым правом. Проверка производится до тех пор, пока либо не будет исчерпан стек, либо не встретится "привилегированный" фрейм, созданный в результате обращения к методу doPrivileged(PrivilegedAction) класса AccessController. Если при порождении текущего потока выполнения был сохранен контекст inheritedContext, проверяется и он. При положительном результате проверки метод checkPermission(p) возвращает управление, при отрицательном возникает исключительная ситуация AccessControlException.

Выбранный подход имеет один недостаток - тяжеловесность реализации. В частности, при порождении нового потока управления с ним приходится ассоциировать зафиксированный "родительский" контекст и, соответственно, проверять последний в процессе контроля прав доступа.

Отметим, что этот подход не распространяется на распределенный случай (хотя бы потому, что контекст имеет лишь локальный смысл, как, впрочем, и политика безопасности).

В целом средства управления доступом в JDK 1.2 можно оценить как "наполовину объектные". Реализация оформлена в виде интерфейсов и классов, однако по-прежнему разграничивается доступ к необъектным сущностям - ресурсам в традиционном понимании. Не учитывается семантика доступа. Имеют место и другие отмеченные выше концептуальные проблемы.

Возможный подход к управлению доступом в распределенной объектной среде

Представляется, что в настоящее время проблема управления доступом существует в трех почти не связанных между собой проявлениях:

традиционные модели (дискреционная и мандатная);

модель "песочница" (предложенная для Java-среды и близкой ей системы Safe-Tcl);

модель фильтрации (используемая в межсетевых экранах).

На наш взгляд, необходимо объединить существующие подходы на основе их развития и обобщения.

Формальная постановка задачи разграничения доступа может выглядеть следующим образом.

Рассматривается множество объектов (в смысле объектно-ориентированного программирования). Часть объектов может являться контейнерами, группирующими объекты-компоненты, задающими для них общий контекст, выполняющими общие функции и реализующими перебор компонентов. Контейнеры либо вложены друг в друга, либо не имеют общих компонентов.

С каждым объектом ассоциирован набор интерфейсов, снабженных дескрипторами (ДИ). К объекту можно обратиться только посредством ДИ. Разные интерфейсы могут предоставлять разные методы и быть доступными для разных объектов.

Каждый контейнер позволяет опросить набор ДИ объектов-компонентов, удовлетворяющих некоторому условию. Возвращаемый результат в общем случае зависит от вызывающего объекта.

Объекты изолированы друг от друга. Единственным видом межобъектного взаимодействия является вызов метода.

Предполагается, что используются надежные средства аутентификации и защиты коммуникаций. В плане разграничения доступа локальные и удаленные вызовы не различаются.

Предполагается также, что разрешение или запрет на доступ не зависят от возможного параллельного выполнения методов (синхронизация представляет отдельную проблему, которая здесь не рассматривается).

Разграничивается доступ к интерфейсам объектов, а также к методам объектов (с учетом значений фактических параметров вызова). Правила разграничения доступа (ПРД) задаются в виде предикатов над объектами.

Рассматривается задача разграничения доступа для выделенного контейнера CC, компонентами которого должны являться вызывающий и/или вызываемый объекты. ДИ этого контейнера полагается общеизвестным. Считается также, что между внешними по отношению к выделенному контейнеру объектами возможны любые вызовы.