Einleitung Architektur Sicherheit Zusammenfassung. Autonomic Computing. Wie sich Computer selbst konfigurieren, warten und verteidigen.

Transkript

1 Wie sich Computer selbst konfigurieren, warten und verteidigen / Hauptseminar Rechnernetze

2 Gliederung Einleitung Warum? Was ist? Grundsätze des Architektur von Systems Sicherheit in Systems

3 Warum? Aufwand in heutigen Computer Systemen 30% - 40% des IT-Budget zum Schutz vor Ausfällen und zur Wiederherstellung 60% - 75% des TCO einer Datenbank entstehen durch Administration 40% von Computerausfällen durch Benutzer bzw. Administrator verursacht

4 Was ist? Was ist? Paul Horn (IBM Research) 2001 mit seinem Manifest über den Stand der Informationstechnik: Einleitung der Forschungsinitiative

5 Was ist? Was sind Systeme? Computersysteme die: 1. sich selbst kennen (Komponenten, Zustand,...), 2. sich automatisch Konfigurieren, 3. versuchen ihre Effiktivität zu erhöhen, 4. fehlertolerant sind, 5. sich selbst vor Dritten schützen, 6. sich an ihre Umgebung / ihren Kontext anpassen, 7. offene Standards zur Kommunikation verwenden und 8. die Komplexität vor dem Benutzer verstecken

6 Grundsätze des Selbstkonfigurierend Heute aufwendige und fehlerträchtige Installation, Konfiguration und Integration verschiedener Systeme automatische Konfiguration der Komponenten und Systeme entsprechend eine höheren Regelwerkes

7 Grundsätze des Selbstheilend Heute Fehlersuche in großen komplexen Systemen personal- und zeitaufwendig automatische Erkennen und Beheben von Fehlern in Softund Hardware

8 Grundsätze des Selbstoptimierend Heute viele konfigurierbare Parameter in verschiedenen Teilen von Systemen automatische und kontinuierliche Optimierung von allen Komponenten des Gesamtsystems

9 Grundsätze des Selbstschützend Heute meist nur manuelles reagieren auf Angriffe kein komplettes Frühwarnsystem System erkennen und bekämpfen Angriff selbständig Frühwarnsystem zur Verhinderung von Komplettausfällen

10 Gliederung Einleitung Architektur von Systems Komponenten Beziehungen zwischen Komponenten Lebenszyklus einer Komponente Sicherheit in Systems

11 Komponenten Aufbau von Systems AE Benutzer AE AE AE AE Verbund von Autonomic Elements Verhalten wird durch ein Regelwerk bestimmt AUTONOMIC COMPUTING SYSTEM

12 Komponenten Das Autonomic Element Nutzkanal (ausgehend) AUTONOMIC ELEMENT Steuerkanal AUTONOMIC MANAGER MANAGED ELEMENT Regelwerk Nutzkanal (eingehend)

13 Komponenten Der Autonomic Manager Nutzkanal (ausgehend) AUTONOMIC ELEMENT Steuerkanal AUTONOMIC MANAGER MANAGED ELEMENT analysiert den Zusammenhang mit anderen Autonomic Elements Regelwerk überwacht das Managed Element Nutzkanal (eingehend)

14 Komponenten Das Managed Element Nutzkanal (ausgehend) AUTONOMIC ELEMENT Steuerkanal AUTONOMIC MANAGER MANAGED ELEMENT enthält nutzbare Resource Regelwerk überwacht und gesteuert durch den Autonomic Manager Nutzkanal (eingehend)

15 Komponenten Das Regelwerk Nutzkanal (ausgehend) AUTONOMIC ELEMENT Steuerkanal AUTONOMIC MANAGER Regelwerk MANAGED ELEMENT definiert die zu erreichenden Ziele des Automic Elements Nutzkanal (eingehend)

16 Beziehungen zwischen Komponenten Phase 1: Spezifikationen Registrierung in einem Verzeichnisdienst Wissen über angebotene und benötigte Dienste standardisierte Ontologien und Beschreibungen für Dienste benötigt

17 Beziehungen zwischen Komponenten Phase 2: Lokalisierung Auffinden benötigter Dienste Entscheidung über Verfügbarkeit und Vertraulichkeit der Anbieter

18 Beziehungen zwischen Komponenten Phase 3: Aushandeln von Parametern Ableiten der Anforderungen aus Benutzereingaben oder Berechnungen Aushandeln von Parametern wie Preis oder Dienstgüte

19 Beziehungen zwischen Komponenten Phase 4: Einrichtung Reservierung von Resourcen auf den managed Elements für ausgehandelte Beziehungen evtl. Anfordern von weiteren Diensten von anderen Autonomic Elements

20 Beziehungen zwischen Komponenten Phase 5: Nutzung Überwachung der managed Elements Überwachung des Dienst-Nutzers

21 Beziehungen zwischen Komponenten Phase 6: Auflösung Freigabe reservierter Resourcen evtl. Speicherung des geleisteten Dienstes für Verrechnungszwecke

22 Lebenszyklus einer Komponente Entwurf, Test und Verifikation Werkzeuge zum Erstellen von Beziehungen zu anderen Autonomic Elements des Regelwerkes Test und Verifikation schwierig

23 Lebenszyklus einer Komponente Installation und Konfiguration Autonomic Element registriert sich selbst bei einem Verzeichnisdienst findet andere benötigte Autonomic Elements über Verzeichnisdienst

24 Lebenszyklus einer Komponente Überwachung und Problemerkennung Überwachen ob eigenes Regelwerk eingehalten wird Überwachung ist Basis für Optimierung und Problemerkennung

25 Lebenszyklus einer Komponente Updates Selbstständiges finden und installieren von Updates bei Problemen können Updates rückgängig gemacht werden

26 Gliederung Einleitung Architektur von Systems Sicherheit in Systems Sicherheit durch die Architektur Kompromittierung von Autonomic Systems Secure Distributed Storage

27 Sicherheit durch die Architektur Sicherheit in Systems traditionelle Sicherheitsprobleme und -lösungen bleiben bestehen das System muß sicher sein für jede Konfiguration und jeden Zustand den es selbständig erreichen kann

28 Sicherheit durch die Architektur Sicherheit zwischen Autonomic Elements Sicherheit bereits auf Ebene der Autonomic Elements durchgesetzt Vertrauen der Autonomic Elements untereinander durch: web-of-trust Certificate Authorities

29 Sicherheit durch die Architektur Backdoors in Autonomic Elements AUTONOMIC ELEMENT Nutzkanal (ausgehend) Datenleck Steuerkanal AUTONOMIC MANAGER MANAGED ELEMENT BACKDOOR Regelwerk Nutzkanal (eingehend)

30 Sicherheit durch die Architektur Backdoors in Autonomic Elements Nutzkanal (ausgehend) Steuerkanal AUTONOMIC ELEMENT AUTONOMIC MANAGER Regelwerk MANAGED ELEMENT Zugriffskontrolle BACKDOOR blockieren von Kommunikationskanälen die nicht dem Regelwerk entsprechen kein Schutz vor Covered Channels Nutzkanal (eingehend)

31 Kompromittierung von Autonomic Systems Ablauf einer Kompromittierung Unterteilung in drei Phasen: Kompromittierung, Detektierung und Wiederherstellung

32 Kompromittierung von Autonomic Systems Kompromittierung und Detektierung kompromittierte Systeme stellen Zuverlässigkeitsprobleme dar: funktionieren nicht oder nur teilweise liefern verfälschte Ergebnisse Detektierung schwierig, nicht immer 100%-tige Sicherheit ob Kompromittierung vorliegt oder nicht Ziel: Minimierung der Zeit zwischen Kompromittierung und dessen Detektierung

33 Kompromittierung von Autonomic Systems Wiederherstellung des Systems abschalten / isolieren kompromittierter Elemente System wird in zustandslosen und zustandsabhängigen Teil unterteilt zustandslos: einfaches Wiederherstellen möglich (z.b. Neuinstallation) zustandsabhängig: Wiederherstellen z.b. mittels Secure Distributed Storage System kann wieder freigeben werden

34 Secure Distributed Storage Vorteile verteilter Datenspeicher Verteilung von Daten über mehrere Knoten für Hochverfügbarkeit Korrektheit Vertraulichkeit

35 Secure Distributed Storage Vorgehen verschlüsseln der Daten aufteilen der Daten in N Teile, verteilen auf N Knoten zum Wiederherstellen werden mind. N 2 intakte Teile benötigt Verfälschungen werden erkannt

36 Zusammenfassung heutige System werden immer komplexer und damit fehleranfällig und teuer noch viele offene Fragen die gelöst werden müssen Systeme bieten Möglichkeiten für eine bessere Verfügbarkeit und höhere Sicherheit als heutige Computer Systeme

37 Literatur J. O. Kephart und D. M. Chess The Vision of IEEE Computer, Januar 2003, Seite D. M. Chess, C. C. Palmer und S. R. White Security in an autonomic computing environment IBM SYSTEMS JOURNAL, VOL 42, NO 1, 2003, Seite A. G. Ganek und T. A. Corbi The dawning of the autonomic computing era IBM SYSTEMS JOURNAL, VOL 42, NO 1, 2003, Seite 5-18