Курс лекций Защита Информации/Модель Харрисона-Рузза-Ульмана

Модель Харрисона-Руззо-Ульмана является классической дискреционной моделью, реализует произвольное управление доступом субъектов к объектам и контроль за распределение прав доступа в рамках этой модели.

Субъектно-объектный взгляд

Система обработки предоставляется в виде совокупности активных сущностей субъектов$S_{i}$, формирующих множество субъектов $S$, которые осуществляют доступ к пользователям пассивных сущностей объектов $O_{i}$, формирующих множество объектов $O$, содержащих защищаемую информацию, и конечного множества прав доступа $R$, характеризующего полномочия на выполнение соответствующих действий до того, что бы включить в область действия модели отношения между субъектами. Принято считать, что все субъекты одновременно являются и объектами.

Пространство состояний системы

Эволюция системы в модели представляет собой траектории в пространстве состояний. Пространство состояний системы образуется в декартовом произведении множеств, составляющих ее субъектов, объектов и прав доступа. Текущее состояние $Q$ - множества в этом пространстве определяется тройкой, состоящей из множества субъектов $S$, объектов $O$ и матрицы прав доступа $A$, описывающая текущие права доступа субъектов $S$ к объектам $O$. Строки матрицы составляют субъекты $S$, а столбцы - объекты $O$.

Любая ячейка матрицы $M$ содержит набор прав субъекта $S$ к объекту $O$, принадлежащий множеству прав доступа $R$.

Поведение системы во времени моделируется переходами между различными состояниями. Переход осуществляется путем внесения изменений в матрицу $M$ с помощью команд вида:

   $command$ $\alpha (x_{1},...,x_{n})$
       $if~r_{1}~in~M[x_{s_{1}},x_{o_{1}}]$
       $if~r_{2}~in~M[x_{s_{2}},x_{o_{2}}]$
       ...
       $if~r_{m}~in~M[x_{s_{m}},x_{o_{2}m}]$
   $then$
       $op_{1},op_{2},...,op_{n}$

где:

• $\alpha$ - имя команды;
• $x_{i}$ - параметры команд,. являющиеся идентификаторами субъектов и объектов;
• $s_{i}$ и $o_{i}$ - индексы субъектов и объектов;
• $op_{i}$ - элементарная операция.

Элементарная операция, составляющая команду, выполняется только в том случае, если все условия, означающие присутствие указанных прав доступа в ячейках матрицы $M$ являются истинными.

Элементарные операции

В классической модели допустимы только 6 элементарных операций:

1. $enter~r~into~M[s,o]$
2. $delete~r~from~M[s,o]$
3. $create~subject~s$
4. $create~object~s$
5. $destroy~subject~s$
6. $destroy~object~o$

Применение любой элементарной операции в системе, находящейся в состоянии $Q=(S,O,M)$, влечет за собой переход в другое состояние $Q'=(S',O',M')$, которое отличаеся от состояния $Q$ по крайней мере одним компонентом.

• $enter$

   $enter~r~into~M[s,o]~(s\in S,o\in O)$
       $o'=o$
       $s'=s$
       $M'[x_{s},x_{o}]=M[x_{s},x_{o}]$ если $(x_{s},x_{o})\neq (s,o)$
       $M'[s,o]=M[s,o]\cup \{r\}$

• $delete$

   $delete~r~from~M[s,o]~(s\in S,o\in O)$
       $o'=o$
       $s'=s$
       $M'[x_{s},x_{o}]=M[x_{s},x_{o}]$ если $(x_{s},x_{o})\neq (s,o)$
       $M'[s,o]=M[s,o]\setminus \{r\}$

• $create~object$

   $create~object~o~(o\in O)$
       $o'=o\cup \{o\}$
       $s'=s$
       $M'[x_{s},x_{o}]=M[x_{s},x_{o}]$ для $(x_{s},x_{o})\in s\times o$
       $M'[x_{s},o]=\emptyset$ для $x_{s}\in S'$

• $create~subject$

   $create~subject~s~(s\in S)$
       $o'=o\cup \{o\}$
       $s'=s\cup \{s\}$
       $M'[x_{s},x_{o}]=M[x_{s},x_{o}]$ для $(x_{s},x_{o})\in s\times o$
       $M'[x_{s},s]=\emptyset$ для $x_{s}\in S'$
       $M'[s,x_{o}]=\emptyset$ для $x_{o}\in O'$

• $destroy~subject$

   $destroy~subject~s~(s\in S)$
       $o'=o\setminus \{o\}$
       $s'=s\setminus \{s\}$
       $M'[x_{s},x_{o}]=M[x_{s},x_{o}]$ для $(x_{s},x_{o})\in s'\times o'$

• $destroy~object$

   $destroy~object~o~(o\in O\setminus S)$
       $o'=o\setminus \{o\}$
       $s'=s$
       $M'[x_{s},x_{o}]=M[x_{s},x_{o}]$ для $(x_{s},x_{o})\in s'\times o'$

Поведение системы во времени моделируется с помощью последовательности состояний $Q_{i}$, в которой каждое последующее состояние является результатом применения некоторой команды из множества $C$ к предыдущему состоянию:

$Q_{n+1}=C(Q_{n})$

Каждое состояние определяется отношением доступа, которое существует между сущностями системы в виде множеств субъектов, объектов и матрицы прав. Поскольку для обеспечения безопасности необходимо наложить запрет на некоторые отношения доступа для заданного начального состояния системы, должна существовать возможность определить множество состояний, в которых она сможет из него попасть. Это позволит задавать такие начальные условия, при которых система никогда не сможет попасть в нежелательное состояние с точки зрения безопасности. Следовательно, для построения системы с предсказуемым поведением, необходимо для задания начальных условий получить ответ на вопрос: сможет ли некоторый субъект $S$ когда-либо приобрести права доступа $R$ для некоторого объекта $O$. Исходя из изложенного критерия безопасности в модели Харрисона-Руззо-Ульмана для заданной системы начальное состояние $Q_{0}=(S_{0},O_{0},M_{0})$ является безопасным относительно права $R$, если существует приминимая к $Q_{o}$ последовательность команд, в результате которой право $R$ будет занесено в ячейку матрицы $M$, в которой оно отсутствовало в состоянии $Q_{0}$.

Смысл данного критерия состоит в том, что для безопасной конфигурации системы субъект $S$ никогда не получит права доступа $R$ к объекту $O$, если он не имел его изначально. Запрет внесения права $R$ в ячейку матрицы не является решением задачи, в силу того, что удаление субъекта или объекта приводит к уничтожению всех прав в соответствующей строке или столбце матрицы, но не влечет за собой уничтожение самого столбца или строки и сокращения размеров матрицы. Следовательно, если в какой-либо ячейке в начальном состоянии существовало право $R$ и после удаления субъекта или объекта, к которому относилось это право, ячейка будет очищена, но впоследствии в результате создания субъекта или объекта появиться вновь и в эту ячейку с помощью команды $enter$ снова будет занесено право $R$, то это не будет означать нарушение безопасности. Доказано, что в общем случае не существует алгоритма, который может для любой системы, ее начального состояния $Q_{0}$ и общего права $R$ решить является ли данная конфигурация безопасной. Для того, чтобы можно было доказать сформулированный критерий модель должна иметь ряд ограничений. Задача является разрешимой в одном из следующих случаев:

1. Команда $\alpha _{i}$ является монооперационной, то есть состоит не более чем из одной операции.
2. Команда $\alpha _{i}$ является одноусловной или монотонной, то есть содержит не более одного условия и не содержит операций $destroy$ и $delete$.
3. Команда $\alpha _{i}$ не содержит операции $create$.

Эти условия существенно ограничивают сферу применения модели, поскольку практически не существует систем, в которых не происходит создание или удаление сущностей.

Кроме того, все дискреционные модели уязвимы к атакам типа троянского коня, поскольку в модели вписан контроль операций доступа субъектов к объектам, но не поток между объектами.

Основные преимущества:

• простота;
• наглядность;
• возможность формального доказательства.

Недостатки:

• очень трудно администрировать.