ACCESS CONTROL MATRIX

1. ACCESS CONTROL MATRIX STUDENTE: COCUZZI NICOLETTA MATR.:3037571

2. ARGOMENTI TRATTATI • Protection state • Access Control Matrix • Modello ACM • Meccanismi di rappresentazione di ACM • Access Control List • Capability • Revoca dei diritti • Protection state transition • Comandi di transizione • Comandi condizionali • Diritti speciali • Attenuation of privilege

3. PROTECTION STATE PROTECTION SYSTEM: descrive le condizioni in base alle quali un sistema può definirsi sicuro. E’ caratterizzato da due elementi fondamentali: • un insieme generico di diritti; • un insieme di comandi;

4. PROTECTION STATE (2) PROTECTION STATE: Lo STATO (state) di un sistema è una collezione di valori correnti riferiti a: • Tutte le locazioni di memoria, dei registri, della memoria secondaria etc… • 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

5. PROTECTION STATE (3) P = stato di protezione; Q = stato in cui il sistema è sicuro; Q ⊆ P P - Q = tutti gli elementi di P che non sono in Q Allora: • Ogni volta che il sistema è in Q, il sistema èsicuro; • Quando lo stato corrente è in P-Q il sistema non è sicuro.

6. PROTECTION STATE (4) • Un cambiamento del sistema può risolversi in un cambiamento dello stato di protezione. Tali cambiamenti sono, spesso, forzati. • 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.

7. 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.

8. NASCITA ACM • Sviluppato da Lampson nel 1971; • Perfezionato da Graham e Denning tra il 1971 e il 1972.

9. 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

10. 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.

11. IL MODELLO (3) • 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; • E’ un modello astratto: il significato dei diritti può cambiare in base agli oggetti coinvolti • Non è molto appropriata per l’implementazione diretta:

12. IL MODELLO (3) • La matrice è sparsa e gli elementi possono essere vuoti; in questo caso può essere inefficiente

13. IL MODELLO (4) • La gestione della matrice può rivelarsi difficoltosa se ci sono 10…1000 file e parecchi utenti ➠ milioni di matrici

14. DESCRIZIONE

15. SEMPLICE ESEMPIO • 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

16. 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

17. MECANISMI DI RAPPRESENTAZIONE (2) Access Control Matrix può essere implementata in due modi: • ACCESS CONTROL LIST (colonne); • CAPABILITY LIST (righe).

18. 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.

19. 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)

20. ACCESS CONTROL LIST (ESEMPIO) Access control list: Data 1:{(Alice, rw), (Bob, r), (David, rw)}...

21. 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

22. 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;

23. A B C D USER GRUPPI OGGETTI GROUPS (2) • Sono il livello intermedio tra user e oggetti:

24. GROUPS (3) • Caso di autorizzazione negativa A B C D USER GRUPPI Accessonegato OGGETTI

25. 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.

26. 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;

27. “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.

28. “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

29. “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.

30. CAPABILITY In questo caso consideriamo la partizione di M per soggetti. • Infatti la tabella viene memorizzata per righe; • La riga viene immagazzinata con il soggetto; • Ad ogni soggetto viene associata la lista di elementi: <oggetti, diritti> • Queste coppie vengono chiamate CAPABILITY

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

32. PROTEZIONE E AUTENTICAZIONE • Se usato in un sistema singolo • Contiamo sull’integrità del sistema operativo e sui meccanismi impiegati in esso; • Se usato sulla rete • Autenticazione e protezione è prevalentemente crittografica

33. 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’oggetto Perché 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

34. 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

35. CONFRONTO TRA ACLs E CAPABILITY (esempio)

36. 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

37. REVOCHE DEI DIRITTI DI ACCESSO (2) Revoca in sistemi basati su capability L’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

38. 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

39. 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

40. 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] END Questo è il caso con una condizione.

41. COMANDI CONDIZIONALI (2) In uncomando 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

42. 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.

43. 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.

44. 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

45. 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

46. 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”

47. 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

48. TABELLA GLOBALE (Esempio) continua