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作業系統安全
(Operating System Security)
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2005
作業系統安全
本章內容
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
前言
電腦作業系統的安全威脅
電腦病毒
軟體方面的安全漏洞
作業系統的安全模式
存取控制方法
Linux系統的安全管理機制
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作業系統安全
4.1 前言
• 電腦系統內的資料若可以任由他人存取讀寫而
不加以管制，整個電腦系統就危機重重了。
• 為了保護資訊不被未經授權的使用者盜用或破
壞，可以用存取控制(Access Control)的策略及
機制來達到資訊保護的目的。
• 根據不同安全性需求，我們可以制訂安全性政
策以滿足安全性需求。
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作業系統安全
4.2 電腦作業系統的安全威脅
• 非法使用者的入侵及存取
- 藉由破解通行密碼 (Password)或竊取合法使用者的登入
(Login)資料，進而存取、篡改或破壞系統內重要資料。
- 假冒合法使用者身分進行不法活動。
• 授權使用者蓄意的破壞及洩密
- 經授權的合法使用者，利用其存取權限之便，將所獲悉機
密資料洩漏出去。
- 離職員工在離職前蓄意地破壞系統或故意留下後門。
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作業系統安全
電腦作業系統的安全威脅
• 惡意的軟體
- 電腦病毒 (Computer Viruses)、特洛伊木馬 (Trojan
Horses)、電腦寄生蟲 (Computer Worms)以及後門程式
(Trapdoor)等等。
- 惡意程式可藉由電子郵件 (Email)、遠端執行以及其他遠
端登入 (Remote Login)等方法來進行傳播。
• 伺服器程式攻擊(Server Attack)
- 因程式撰寫時的疏忽或設定錯誤，讓攻擊者有機可乘。
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4.3 電腦病毒
• 何謂電腦病毒（Virus）？
– 小的程式（或者可以被執行的程式）
– 依附在別的程式上
– 自行複製、感染、傳播、發作
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電腦病毒的類型
啟動磁區型病毒(BOOT)
 可執行檔病毒
-亦稱為檔案型病毒又可區分為「常駐型」及「非

常駐型」二種
巨集病毒

- 如 Word 或者 Excel 的 VBA 巨集
電腦寄生蟲

- 複製、傳播病毒(阻斷服務)、不會破壞系統

特洛依木馬
- 將一段程式碼偷藏在普通程式、不會複製

邏輯炸彈
- 一旦條件吻合就執行特洛依木馬上偷藏之程式碼
暗門
 薩拉米香腸(聚沙成塔)

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電腦中毒的症狀
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• 原本執行正常的程式或檔案，現在卻無法正常地被執
行，或者是系統無緣無故發生當機的次數越來越多。
• 電腦的執行速度或資料讀取的速度突然變慢。
• 上網連線的速度變慢或者根本連不出去。
• 電腦使用中不斷出現無聊的對話方塊或是動畫音樂，
且關也關不掉。
• 硬碟中的檔案被刪除或變更，甚至整個硬碟被重新格
式化。
• 不斷收到奇怪主題的電子郵件，且數量急遽增加。
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電腦病毒的生命週期
創造期
孕育期
潛伏期
發病期
根除期
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病毒碼原理
病毒碼是一病毒的特徵，就如同是病毒的
指紋一般，可用它來偵測病毒並辨別出是
哪一種病毒。
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預防電腦病毒的方法
安裝防毒軟體
定期更新病毒碼
不任意執行電子郵件中所夾帶的檔案
盡量使用硬碟開機
不隨意執行有包含巨集的檔案
不下載或使用來路不明的檔案
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4.4 軟體方面的安全漏洞

溢位攻擊 (ref. my own experiences)
- 編譯程式沒有對記憶體空間的使用進行限制及檢查。

競爭條件 (reservation system crash down)
- 在多工環境下，多個執行程式同時競爭一個資源。

亂數值的預測
- 被選定的亂數值必須是不可被預知的; Pseudo-random
number generator 所產生的亂數，其結果是可以被預知
的。
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4.5 作業系統的安全模式

任意性安全模式(Discretionary Access Control，
DAC)

強制性安全模式(Mandatory Access Control，
MAC)

以角色為基礎的安全模式(Role-based Access
Control，RBAC)
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4.5.1 任意性安全模式
使用者對自己所擁有的檔案及
其他週邊設備資源，可自行決
定是否提供或授權其他人來存
取。
(利用存取控制矩陣及群組是常被
使用到的解決方法)。
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電腦作業系統安全性策略
• 安全性管理政策
– 集中式安全管理或分散式安全管理
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電腦作業系統安全性策略
作業系統安全
• 存取控制政策
– 決定某些人對某些資源具有哪些存取權力

需要才給之存取權限安全政策（白名單）

最大分享安全政策 （黑名單）

存取權限種類，可讀、可寫、可執行、可刪除及
可列印等，需界定是否有階層式的關係

上下文相關存取控制，如員工編號及薪資檔案和
員工編號及姓名檔案組合起來就可洩漏薪資資訊
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電腦作業系統安全性策略
• 控制資料流向政策
– 是否允許將存取控制權力或資料檔案的存
取權限授權給他人

任意性(允許授權方式)

強制性- (不允許授權方式)
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電腦作業系統安全性策略
• 執行安全性控制政策
– 預防式，盡可能制訂安全性政策，避
免發生安全漏洞
– 偵測式，發生安全事件後緊急的應變
措施
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任意性安全模式三個基本要素
•主件(Subject)
具有執行能力之程式、使用者及處理等等
•物件(Object)
電腦系統內之資源
如檔案、記憶體以及印表機等等
•存取類型(Access Type)或存取權(Access Right)
主件對物件存取之權限
如讀取、寫入及執行等等
三維存取法則： F：S×O×A＝(True, False)
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存取法則範例
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存取控制處理
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簡易存取控制矩陣
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4.5.2 強制性安全模型
• 用於對資料安全有強烈要求的系統，由系統
管理者統一指定使用者對資源之權限存取策
略。(利用階層式的存取控制是常被使用到的
解決方法)。
• 系統中的每個主件(Subject)（例如使用者、程
式等）都有一個使用者存取等級， 稱為許可
證(Clearance)；
• 系統內的每種物件(Object)（例如檔案、記憶
體等）都有一個機密等級，稱為等級分類
(Classification)。
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強制型安全策略
強制性安全等級
強制性安全種類
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強制型安全策略
完全順序階級
(Totally-Ordered Hierarchy)：
極機密>機密>密>一般
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強制型安全策略
P表 部分集合
敏感標籤＝安全等級×P(安全種類)
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強制型安全策略
部分順序階級 (Partially-Order Hierarchy)
C 表 Class
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強制型安全策略
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The Bell-Lapadula (貝爾-拉帕杜拉) Model
• 美國空軍贊助MITRE公司所發展
• 主件(Subject)、物件(Object)、存取權
• 每個主件都有許可證(Clearance)、物件都有分
類等級(Classification)、統稱二者為安全等級。
•存取權：唯讀(Read-Only)
附加(Append)
執行(Execute)
讀寫(Read-Write)
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基本特性
• 簡易安全特性
(Simple Security Property)：
主件(使用者)不能讀取安全
等級比自己高之物件。(No
Read Up)
• 星星安全特性
(Star Security Property)：
主件(使用者)不能寫入資料
到安全等級比自己低之物件。
(No Write Down)
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4.5.3 以角色為基礎的安全模式
• 基本元件包含使用者 (Users)、角色 (Roles)及
授權 (Permissions)。
• 每一個人可能同時被授予多個角色，每一個
角色依據其工作的權責也可能由多個人來擔
任，並且授予每一個角色用來完成其任務所
需的權限。(參見 次頁圖示)
• 可闡述（使用者 － 角色）、（角色 － 授權
資源）及（角色 － 角色）之間的關係
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以角色為基礎的存取控制模型
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RBAC模型之關係圖
權限可繼承
角色間
設限
• 最小特權(Least Privilege):
若組織新增一角色，管理者只需授與此一角色能夠完成此
一任務所需的存取權限即可，不需要給予多餘的特權。
• 授權分工(Separation of Duties):
將許多任務拆解成許多個子任務(Subtasks)再指派給某一特
定的角色分別來執行，
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4.6 存取控制方法
存取控制之系統架構圖
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簡易存取控制矩陣範例
主件
O1
物件
O2 O3 O4
S1
S2
S3
S4
4
2
1
2
4
1
3
1
0
3
4
0
1
0
1
4
O5
0
2
4
3
0: 不可存取(No access)
1: 可執行(Execute)
2: 可讀取(Read)
3: 可寫入(Write)
4: 擁有者(Owner)
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存取串列法範例
O1
S1 4
S2 2
S3 1
S4 2
End
O2
S1 4
S2 1
S3 3
S4 1
End
O3
S2 3
S3 4
End
O4
S1 1
S3 1
S4 4
End
O5
S2 2
S3 4
S4 3
End
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