Betriebssysteme Kap. 7: High-End Betriebssysteme und Hot Topics

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1 Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Betriebssysteme Kap. 7: High-End Betriebssysteme und Hot Topics Winfried E. Kühnhauser Wintersemester 2014/15 Winfried E. Kühnhauser CSI Technische Universität Ilmenau

2 Betriebssysteme, WS 2014/15 wk High-End Betriebssysteme

3 Betriebssysteme, WS 2014/15 wk - 3 -

4 7.1 Sicherheit Das Problem Paradigmatische Grundlagen heutiger Mainstream-BSe stammen aus den 60er Jahren des letzten Jahrtausends Prozesse, Dateien, Zugriffssteuerung,... Die Folge Für viele kritische Anwendungsgebiete unzulängliche Paradigmen schwache Implementierungen High End neue Paradigmen Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Sicherheit

.. Die Folge Für viele kritische Anwendungsgebiete unzulängliche Paradigmen schwache

5 Ein Beispiel: SELinux Security Enhanced Linux Ziel state-of-the-art Betriebssystem state-of-the-art Sicherheitsparadigmen Idee politikgesteuerter BS-Kern Technischer Ansatz SELinux = Linux Sicherheitspolitiken Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Sicherheit

Sicherheitsparadigmen Idee politikgesteuerter BS-Kern

6 Sicherheitspolitiken in SELinux neue BS-Abstraktion (die erste seit 50 Jahren) vollständige Kontrolle und Steuerung sämtlicher Aktionen des Betriebssystems repräsentiert durch Regelmenge implementiert durch die SELinux-Sicherheitsarchitektur Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Sicherheit

Betriebssystems repräsentiert durch Regelmenge implementiert durch die

7 Security Server (strategische Komponente) Laufzeitumgebung für Politik in Schutzdomäne des Kerns Interzeptoren (Politikdurchsetzung) vollständige Interaktionskontrolle in SELinux-Sicherheitsarchitektur Anwendungsebene Anwendungsprozess Anwendungsprozess Anwendungsprozess Betriebssystem-Schnittstelle (Application Programmer s Interface (API)) Betriebssystem BS- Dienste Prozessmanagement Prozess- Management Dateisysteme Dateisysteme Sockets Sockets... Security Server Policy Systemweites Ressourcenmanagement Prozessor- Ressourcen Speicher- Ressourcen Kommunikations- Ressourcen Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Sicherheit

(Application Programmer s Interface (API)) Betriebssystem BS- Dienste Prozessmanagement Prozess- Management Dateisysteme Dateisysteme Sockets Sockets.

8 Politikinstallation Sicherheitspolitik 1 allow sysadm_t insmod_exec_t:file x_file_perms; 2 allow sysadm_t insmod_t:process transition; 3 allow insmod_t insmod_exec_t:process {entrypoint execute}; 4 allow insmod_t sysadm_t:fd inherit_fd_perms; 5 allow insmod_t sysadm_t:process sigchld; Politikcompiler Binary Betriebssystem-Schnittstelle (Application Programmer s Interface (API)) Prozessmanagement Betriebssystem BS- Dienste Prozess- Management Dateisysteme Dateisysteme Sockets Sockets... Security Server Policy Systemweites Ressourcenmanagement Prozessor- Ressourcen Speicher- Ressourcen Kommunikations- Ressourcen Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Sicherheit

Betriebssystem-Schnittstelle (Application Programmer s Interface (API)) Prozessmanagement Betriebssystem BS- Dienste Prozess- Management Dateisysteme Dateisysteme

9 Spezifikation einer Sicherheitspolitik Sicherheitspolitik: eine Regelmenge (> ) Kritikalität Korrektheit ( Regeln...) Vollständigkeit Widerspruchsfreiheit allow <user_dom> <app_dom>: <app> <execute> allow <auth_dom> <auth_dom>: <file> <write> Security Policy Engineering Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Sicherheit

..) Vollständigkeit Widerspruchsfreiheit allow <user_dom> <app_dom>: <app>

10 Studienschwerpunkt IT-Sicherheit Im Bachelor Systemsicherheit (im nächsten Sommer) Network Security (im nächsten Winter) Kryptographie (im Sommer + Winter) Linux/SELinux (im nächsten Sommer) Im Master Security Engineering Schutz von Kommunikationsinfrastrukturen Betriebssysteme, WS 2014/15 wk

Winter) Linux/SELinux (im nächsten Sommer) Im Master Security Engineering

11 7.2 Robustheit Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Robustheit

12 Robustheit Ziel Tolerierung unvorhersehbarer Fehler und Ausfälle Auch hier ein Beispiel: Architekturprinzipien monolithische Architektur BS-Komponenten zusammengefasst zu einem Programmsystem in einem Adressraum Kommunikation mittels Prozeduraufrufen Mikrokernarchitektur Komponentenmodell BS-Komponenten bilden separate Funktionseinheiten mit individuellen Adressräumen Kommunikation mittels Prozedurfernaufrufen Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Robustheit

mittels Prozeduraufrufen Mikrokernarchitektur Komponentenmodell BS-Komponenten bilden separate Funktionseinheiten

13 Monolithische Architektur Anwendungsprozess Anwendungsprozess Anwendungsprozess API - Implementierung Prozessmanagement Dateisystem Netzwerk Ressourcen E/A Adressraum Privilegiengrenze Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Robustheit

Prozessmanagement Dateisystem Netzwerk Ressourcen E/A

14 Mikrokern-Architektur Prozess- Server Ext4 Fileserver Anwendungsprozess Anwendungsprozess VMM NTFS Fileserver Netzwerk- Server Gerätetreiber Kern: elementares Thread- und Speichermanagement, IPC Adressraum Privilegiengrenze Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Robustheit

Server Gerätetreiber Kern: elementares Thread- und

Robustheit Fehlerausbreitung monolithische Architektur: innerhalb eines Adressraums Fehlerausbreitung Mikrokernarchitektur: gestoppt an Adressraumgrenze API - Implementierung

15 Robustheit Fehlerausbreitung monolithische Architektur: innerhalb eines Adressraums Fehlerausbreitung Mikrokernarchitektur: gestoppt an Adressraumgrenze API - Implementierung Prozess- Server Fileserver Prozessmanagement Netzwerkprotokolle VMM Netzwerk- Server Gerätetreiber VMM Kern Hardware Hardware Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Robustheit

Implementierung Prozess- Server Fileserver Prozessmanagement Netzwerkprotokolle VMM

16 Folgen Korrektheit Fehlerausbreitung Aussagekraft formaler Verifikation von BS-Komponenten Robustheit Fehlerisolation Fehlerbehebung (vgl. Micro-Reboot) Studienschwerpunkt Betriebssysteme Advanced Operating Systems (im nächsten Winter) Linux/SELinux (im nächsten Sommer) Betriebssysteme, WS 2014/15 wk Robustheit

Micro-Reboot) Studienschwerpunkt Betriebssysteme Advanced Operating Systems (im

17 Wrapping Up Risikoszenarien und High-End BSe IT-Sicherheit Security Engineering requirements, policies, architectures Nicht-funktionale Eigenschaften z.b. Robustheit Konzepte, Architekturen, Algorithmen Studienschwerpunkte Betriebssysteme, WS 2014/15 wk High-End Betriebssysteme

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