ACCESS CONTROL MATRIX

STUDENTE: COCUZZI NICOLETTAMATR.:3037571

ARGOMENTI TRATTATI

Protection state Access Control Matrix Modello ACM Meccanismi di rappresentazione di ACM

o Access Control Listo Capabilityo Revoca dei diritti

Protection state transitiono Comandi di transizioneo Comandi condizionali

Diritti speciali Attenuation of privilege

PROTECTION STATE

PROTECTION SYSTEM: descrive le condizioni in base alle quali un sistema può definirsi sicuro.

E’ caratterizzato da due elementi fondamentali:1. un insieme generico di diritti;2. un insieme di comandi;

PROTECTION STATE (2)

PROTECTION STATEPROTECTION STATE:: Lo STATO (state) di un sistema è una collezione di valori

correnti riferiti a:1. Tutte le locazioni di memoria, dei registri, della

memoria secondaria etc… 2. Tutte le altre componenti del sistema

La PROTEZIONE è l’insieme dei meccanismi usati da un sistema informatico per il controllo dell’accesso alle risorse

Goal: dimostrare che tutte le operazioni nel sistema conservano la sicurezza nello stato di protezione

PROTECTION STATE (3)

P = stato di protezione;Q = stato in cui il sistema è sicuro;

Q ⊆ PP - Q = tutti gli elementi di P che non sono in Q

Allora:1. Ogni volta che il sistema è in Q, il sistema è

sicuro;2. Quando lo stato corrente è in P-Q il sistema

non è sicuro.

PROTECTION STATE (4)

1. Un cambiamento del sistema può risolversi in un cambiamento dello stato di protezione.

Tali cambiamenti sono, spesso, forzati.

2. L’insieme degli stati e delle operazioni consentite ad ogni elemento dell’insieme sono definiti.

Le operazioni consentite ad uno stato autorizzato generano un altro stato autorizzato.

In pratica un’operazione può generare uno stato di transizione multiplo.

ACCESS CONTROL MATRIX

E’ una formulazione classica di un sistema di protezione.

Inoltre è uno degli strumenti più precisi usato per descrivere il corrente stato di protezione.

NASCITA ACM

1. Sviluppato da Lampson nel 1971;

2. Perfezionato da Graham e Denning tra il 1971 e il 1972.

IL MODELLO

Lo stato di protezione del sistema è rappresentato da una tripla:

M = (S, O, A)Dove:S = insieme di soggetti (entità attive); es. user,

processi, dispositivi etc…;O = insieme di oggetti (entità passive); es. file,

memoria etc…;A = insieme di regole che specificano i modi in

cui i soggetti possono avere accesso agli oggetti

Nota: ogni soggetto può anche essere un oggetto

IL MODELLO (2)

Nella matrice sono catturate tutte le relazioni tra le entità:

R ➠ a[s,o] dove s ∈ S, o ∈ O

A [s,o] ⊆ R; A [s,o] ➠ insieme di privilegi/diritti/azioni di s su

o.

IL MODELLO (3)

1. Quando viene creato un oggetto: si aggiunge una colonna nella matrice di accesso; il contenuto della nuova colonna è deciso al

momento della creazione dell’oggetto;

2. E’ un modello astratto: il significato dei diritti può cambiare in base agli oggetti coinvolti

3. Non è molto appropriata per l’implementazione diretta:

IL MODELLO (3)

A. La matrice è sparsa e gli elementi possono essere vuoti; in questo caso può essere inefficiente

Data 1 Data 2 Prog. 1 Prog. 2

Alice R, W E

Bob R R, W R, W, E

Carol R E

David R, W R E R, W, E

Eve R R, E

IL MODELLO (4)

B. La gestione della matrice può rivelarsi difficoltosa se ci sono 10…1000 file e parecchi utenti ➠ milioni di matrici

DESCRIZIONE

SEMPLICE ESEMPIO

FILE 1 FILE 2 PROCESS 1 PROCESS 2

PROCESS 1 Read, write, own

read Read, write, execute,own

write

PROCESS 2 append Read, own read Read, write, execute,own

S = {process 1, process 2 } O = {file 1, file 2, process 1, process 2} R = {read, write, execute, append, own} Own ➠ il creatore di ogni oggetto, in molti sistemi, può

anche aggiungere o togliere diritti agli altri soggetti

MECANISMI DI RAPPRESENTAZIONE

Tabella globale: lista non nulla di triple (s, o, a) questo metodo consiste nella memorizzazione in una

tabella di triple del tipo: <soggetto, oggetto, insieme dei diritti>

VANT: è semplice da realizzare;

SVANT: se la tabella diventa molto grande, è difficoltoso l’aggiornamento dei permessi d’accesso.

esempio

MECANISMI DI RAPPRESENTAZIONE (2)

Access Control Matrix può essere implementata in due modi:

ACCESS CONTROL LIST (colonne);

CAPABILITY LIST (righe).

ACCESS CONTROL LIST

Usato per ridurre il tempo di calcolo richiesto per rivedere il modello a matrice, dobbiamo ridurre il numero di ingressi in M considerati durante l’esecuzione.

Per fare questo dividiamo M in piccole porzioni separate, queste si basano su oggetti o soggetti.

In questo caso consideriamo la partizione di M per oggetti.

Quindi ACLs visita la matrice di accesso per colonne.

ACCESS CONTROL LIST (2)

La tabella viene memorizzata per colonne Ad ogni elemento viene associata una lista di

elementi: <soggetto, diritti di accesso>

Ottimizzazioni: l’ampiezza della lista può essere ridotta

associando i diritti a insieme di domini o usando diritti standard (default)

ACCESS CONTROL LIST (ESEMPIO)

Access control list:

Data 1:{(Alice, rw),(Bob, r), (David, rw)}...

Data 1

Alice R, W

Bob R

Carol

David R, W

Eve

ACLs: LE CARATTERISTICHE

Facile da capire; È facile da rispondere alla domanda: “chi ha quel tipo

di accesso a questo oggetto”; I diritti sono immagazzinati insieme agli oggetti; Può essere inefficiente: trovare i diritti potrebbe

richiedere una ricerca in una lista lunga; È indicizzato per oggetto: per ogni oggetto c’è una

lista di coppie <soggetto, azione> È largamente usato con i gruppi Usato in UNIX/Windows NT

GROUPS (gruppi)

Sono collezioni di utenti (es. amministratori, poweruser, user, guest);

Assegnare permessi ai gruppi ➠ ogni utente del gruppo riceve permessi;

Gli utenti possono stare in più gruppi (solo in UNIX);

Sono definiti da utenti con privilegi speciali, come l’amministrazione del sistema;

Un gruppo dovrebbe essere definito elencando le identità dei membri inclusi nel gruppo;

GROUPS (2)

Sono il livello intermedio tra user e oggetti:

A B C D USER

OGGETTI

GRUPPI

GROUPS (3)

Caso di autorizzazione negativa

A B C D USER

OGGETTI

GRUPPIAccess

o negato

GERARCHIA DI GRUPPI

Limitato ordine di gruppi;

Ogni gruppo ottiene i permessi del gruppo sotto;

Permessi = <diritti, risorse>

Gerarchia per diritti o risorse: se l’utente ha diritti r,

e r>s, allora l’utente ha diritti s;

Se l’utente ha accesso alla directory, l’utente ha accesso a ogni file della directory.

AMMINISTRATORE

POWERUSER

USER

GEST(ospite)

I GRUPPI IN ACLs(esempi)

→ GRUPPO 1: Alice, Mara, Giovanna, Nicola, Gianni

→ GRUPPO 2: Alice, Mara, Giovanna, Nicola, Paolo→ GRUPPO 3: Mara, Giovanna, Nicola, Paolo→ FILE 1: [GRUPPO 1, R]; [GRUPPO 3, RW] Paolo vuole scrivere il FILE 1

• FIRST RELEVANT ENTRY: accesso negato;• ANY PERMISSION IN LIST: accesso consentito;

“ANY PERMISSION” IN LIST

→ Ricerca lunga: la ricerca viene effettuata finché il permesso non è stato trovato o finché la lista non è terminata;

→ L’efficienza dipende dall’ordine in ACL: l’utente più frequente dovrebbe essere il primo nella lista;

→ La rimozione di un permesso potrebbe essere senza effetti.

“ANY PERMISSION” IN LIST (2)

ESEMPIO GRUPPO1: Alice, Mara, Giovanna, Nicola, Gianni; GRUPPO2: Alice, Mara, Giovanna, Nicola, Paolo; FILE1: [GRUPPO1, R]; [GRUPPO2, R];……;[Gianni,

RW]Effetti:

REMOVE [GROUP2, R] ➠tutti eccetto Paolo possono tranquillamente leggere il file1

“FIRST RELEVANT ENTRY” RULE IN ACL

→ efficiente: ricerche più corte in media rispetto a “any permission”;

→ Ordine in ACL decisivo.ESEMPIO: GRUPPO1: Alice, Mara, Giovanna, Nicola, Gianni; GRUPPO2: Alice, Mara, Giovanna, Nicola, Paolo; FILE1: [GRUPPO1, R]; [GRUPPO2, R];……;[Gianni, RW]Effetti: REMOVE [GROUP2, R] ➠tutti eccetto Paolo possono

tranquillamente leggere il file1; Gianni non ha effetti. REMOVE [GROUP1, R] ➠ Gianni ottiene il permesso di

scrivere; mettendo Gianni per primo rallentiamo la ricerca nella lista.

CAPABILITY

In questo caso consideriamo la partizione di M per soggetti.

o Infatti la tabella viene memorizzata per righe;o La riga viene immagazzinata con il soggetto;o Ad ogni soggetto viene associata la lista di

elementi: <oggetti, diritti>

o Queste coppie vengono chiamate CAPABILITY

CAPABILITY (2)

Capability:Alice: {(Data 1, RW );(Prog. 1, E)}Bob: {(Data 1, R); (Data 2, RW); (Prog. 1, RWE)}

Data 1 Data 2 Prog. 1 Prog. 2

Alice R, W E

Bob R R, W R, W, E

PROTEZIONE E AUTENTICAZIONE

o Se usato in un sistema singolo Contiamo sull’integrità del sistema operativo e sui

meccanismi impiegati in esso;

o Se usato sulla rete Autenticazione e protezione è prevalentemente

crittografica

CARATTERISTICHE

Chi mantiene la capability? I processi che le presentano quali “credenziali” per

accedere all’oggetto; Sono una sorta di “chiave” d’accesso alla “serratura” che

protegge l’oggettoPerché funzioni occorre che: I processi non possono “coniare” ad arte capability false L’oggetto possa riconoscere capability autentiche Sia possibile negare a un processo il diritto di copia o

cessione della propria capability ad un altro processo Problemi: Come controllare chi ha accesso a uno specifico oggetto Come annullare la capability Difficile sapere chi può leggere un certo oggetto O

CARATTERISTICHE (2)

Possono essere implementate tramite tecniche di crittografia;

Al processo viene fornita come capability la tripla:<oggetto, diritti di accesso, codice di controllo>

Il processo può memorizzarla ma non può modificarla (ad esso appare una stringa di bit indecifrabile)

Quando un processo vuole accedere a una risorsa Presenta la richiesta all’oggetto insieme con la capability

relativa L’oggetto:

Decodifica la capability Verifica che il codice di controllo sia corretto e che la

richiesta sia autorizzata dalla capability ricevuta La capability può essere trasferita ad un altro oggetto

CONFRONTO TRA ACLs E CAPABILITY (esempio)

F1 F2 F3 F4 F5 F6

S1 O, R, W

O, R, W

W

S2 O, R, W

R O, R, W

S3 R R O, R, W

R O, R, W

CAPABILITYS1 = {(f2, orw); (f3, orw); (f5, w)}S2 = {(f1, orw); (f3, r); (f5, orw)}S3 = {(f2, r); (f3, r); (f4, orw); (f5, r); (f6, orw)}

ACLsF1 = {(s2, orw)}F2 = {(s1, orw); (s2, r); (s3, r)}F3 = {(s1, orw); (s3, r)}F4 = {(s3, orw)}F5 = {(s1, w); (s2, orw); (s3, r)}F6 = {(s3, orw)}

REVOCHE DEI DIRITTI DI ACCESSO

In generale la revoca può essere: immediata o ritardata selettiva o generale parziale o totale temporanea o permanente

Revoca in sistemi basati su ACL sufficiente aggiornare in modo corrispondente

le strutture dati dei diritti di accesso

REVOCHE DEI DIRITTI DI ACCESSO (2)

Revoca in sistemi basati su capabilityL’informazione relativa ai permessi è memorizzata presso i

processi. Come si possono allora revocare i diritti di accesso?

Capability a validità temporale limitata: una capability scade dopo un prefissato periodo di

tempo è così permesso revocare diritti (ma in modo

ritardato) Capability indirette:

vengono concessi diritti non agli oggetti ma a elementi di una tabella globale che puntano agli oggetti

è possibile revocare diritti cancellando elementi della tabella intermedia

PROTECTION STATE TRANSITION

Lo stato di protezione del sistema cambia quando i processi eseguono le operazioni.

Stato iniziale del sistema è X0=(S0, O0, A0) |- rappresenta la transizione I successivi stati sono X1, X2

L’insieme dello stato di transizione è rappresentato da un insieme di operazioni Т1, Т2….→ xi |-Т xi+1: comando Т muove il sistema dallo stato xi allo

stato xi+1;→ Xi |- * xi+1: una sequenza di comandi muove il sistema

dallo stato xi allo stato xi+1

I comandi sono chiamati PROCEDURE DI TRASFORMAZIONE

COMANDI DI TRANSIZIONI

L’insieme di comandi primitivi modificano l’access control matrix:

Questi comandi sono: create subject s; create object o; creare una nuova riga in ACM; creare una nuova

colonna in ACM destroy subject s; destroy object o; cancellare riga in ACM; cancellare una colonna da

ACM enter r in a[s, o]; aggiunge il diritto r per soggetti s su oggetti o delete r from a[s, o]; rimuove il diritto r dal soggetto s sull’oggetto o

COMANDI CONDIZIONALI

I privilegi attribuiti hai soggetti possono essere cambiati con dei comandi.

A volte, tali comandi, richiedono che siano soddisfatte alcune condizioni, facciamo alcuni esempi:

Supponiamo che un processo p desideri dare ad un altro processo q il diritto di leggere il file f, il comando sarebbe:

COMMAND grant·read·file·1(p,f,q) IF own IN a[p,f]

THEN ENTER r INTO a[q,f]

ENDQuesto è il caso con una condizione.

COMANDI CONDIZIONALI (2)

In un comando possono essere poste insieme due condizioni, vediamo un esempio:

Supponiamo che un soggetto abbia anche un diritto c su un oggetto, esso può dare ed un altro soggetto il diritto r su tale oggetto. Quindi:

COMMAND grant·read·file·2(p,f,q) IF r IN a[p,f] AND c IN a[p,f] THEN ENTER r INTO a[q,f] END

COMANDI CONDIZIONALI (3)

I comandi con una condizione, come nel primo caso, sono detti MONOCONDITIONAL, quelli con due condizioni sono chiamati BICONDITIONAL.

Entrambi hanno un comando primitivo e quindi detti MONO-OPERATIONAL.

Nota: tutte le operazioni sono unite con un END e mai con un OR, questo perché OR è equivalente a due comandi, ognuno con una condizione.

SPECIAL RIGHT

Sono due i diritti per cui vale la pena discutere:

copy flag own right

Entrambi questi diritti sono relativi al principio di attenuazione dei privilegi di cui parleremo dopo.

COPY FLAG

Spesso chiamato grant right, permette ai possesori di concedere diritti agli altri

Per il principio di attenuazione, solo quei diritti che il concessore possiede possono essere copiati.

ESEMPIO c = copy right supponiamo che un soggeto p abbia diritti

r su un oggetto f. Il seguente comando permette a p di copiare r su f ad un altro soggetto solo se p ha copy right su f.

COMMAND grant·r(p,f,q) IF r IN a[p,f] AND c IN a[p,f] THEN ENTER r INTO a[q,f] END

OWN RIGHT

E’ il diritto speciale che consente ai possessori di aggiungere o cancellare diritti a se stessi.

Permette ai possessori di concedere diritti agli altri

Chi ha tale diritto su un oggetto è solitamente il soggetto che ha creato tale oggetto o un soggetto a cui il creatore gli ha dato il possesso

ATTENUATION OF PRIVILEGE

Se un soggetto non possiede diritti su un oggetto, esso non può dare quei diritti ad un altro soggetto.

ESEMPIO

Matt non può leggere il file xyxxy, non puo concedere a Holly il diritto di leggere quel file

Questa è una conseguenza del cosiddetto “ATTENUATION OF PRIVILEGE”

PUNTI CHIAVE

ACM è il primo meccanismo astratto in materia di sicurezza informatica.

Non è usato direttamente a causa dello spazio richiesto; molti sistemi hanno centinaia di oggetti e potrebbero avere centinaia di utenti. Immagazzinare tutto e apportarvi eventuali modifiche non sarebbe semplice.

Transizioni cambiano lo stato del sistema. Sono espresse in termini di comandi che possono anche includere condizioni

TABELLA GLOBALE (Esempio)

Alice Data 1 R, W

Alice Prog 1 E

Bob Data 1 R

Bob Data 2 R, W

Bob Prog 1 R, W, E

Carol Data 2 R

Carol Prog 2 E

David Data 1 R, Wcontinua