第十九章 操作系统安全保护

操作系统安全概述

• 操作系统安全概念
  • 满足安全策略要求，具有相应的安全机制及安全功能，符合特定的安全标准，在一定约束条件下，能够抵御常见的网络安全威胁，保障自身的安全运行及资源安全
  • 五个安全等级
    • 用户自主保护级
    • 系统审计保护级
    • 安全标记保护级
    • 结构化保护级
    • 访问验证保护级
• 操作系统安全需求
  • 主要包括：
    1. 标识和鉴别
    2. 访问控制
    3. 系统资源安全
    4. 网络安全
    5. 抗攻击
    6. 自身安全
• 操作系统安全机制
  • 主要包括：硬件安全、标识与鉴别、访问控制、最小特权管理、可信路径、安全审计、系统安全增强
• 操作系统安全技术
  • 包括：硬件容灾备份技术、可信计算技术、身份认证技术、访问控制技术、加密技术、安全审计和监测技术、系统安全增强技术、特权管理技术、形式化分析技术、安全渗透技术、隐蔽信道分析、安全补丁、防火墙、入侵检测、安全沙箱、攻击欺骗、地址空间随机化和系统恢复等技术

Windows操作系统安全分析与防护

• Windows操作系统安全分析
  • Windows系统架构
    • Windows XP架构
      • 最底层是硬件抽象层，为上层提供硬件结构的接口，方便移植
      • 第二层是内核层，为底层提供执行、中断、异常处理和同步的支持
      • 第三层由一系列实现基本系统服务的模块组成，如虚拟内存管理、I/O管理
    • Windows 2000架构：有专门的安全子系统
      • 本地安全授权（LSA）：提供了许多服务程序；产生令牌、执行本地安全管理、提供交互式登录认证服务、控制安全审查策略和由SRM产生的审查记录信息
      • 安全账户管理（SAM）：对SAM数据库进行维护，该数据库包含所有组和用户信息
      • 安全参考监视器（SRM）：负责访问控制和审查策略，由LSA支持
  • Windows安全机制
    • Windows认证机制
      • Windows2000提供两种基本认证类型：本地认证和网络认证
      • Windows2000安全系统集成三种身份验证技术：Kerberos V5、公钥证书和NTLM
    • Windows访问控制机制
    • Windows审计/日志机制
      • 日志有三种类型：系统日志、应用程序日志和安全日志，目录为“system32\config”
    • Windows协议过滤和防火墙
    • Windows文件加密系统
    • 抗攻击机制
  • Windows系统安全分析
    1. Windows口令
    2. Windows恶意代码
    3. Windows应用软件漏洞
    4. Windows系统出现的漏洞
    5. Windows注册表安全
    6. Windows文件共享安全
    7. Windows物理临近攻击：使用启动盘引导系统，进而访问NTFS文件系统
• Windows操作系统安全防护
  • Windows系统安全增强技术方法与流程
    • 系统安全增强技术：
      • 安全漏洞打补丁（Patch）
      • 停止服务和卸载软件
      • 升级或更换程序
      • 修改配置或权限
      • 去除特洛伊等恶意程序
      • 安装专用的安全工具软件
    • Windows系统安全增强的步骤：
      1. 确认系统安全增强的安全目标和系统的业务用途
      2. 安装最小化的操作系统
         • 要求如下：
           • 尽量使用英文版Windows操作系统
           • 不要安装不需要的网络协议
           • 使用NTFS分区
           • 删除不必要的服务和组件
      3. 安装最新系统补丁
      4. 配置安装的系统服务
      5. 配置安全策略
         • 主要有：账户策略、审计策略、远程访问、文件共享等
      6. 禁用NetBIOS
      7. 账户安全配置
         • 禁用默认账号
         • 定期检查账户，尽早发现可疑账户
         • 锁定Guest账户
      8. 文件系统安全配置
      9. 配置TCP/IP筛选和ICF
      10. 禁用光盘或软盘启动
      11. 使用屏幕保护口令
      12. 设置应用软件安全
      13. 安装第三方防护软件
  • Windows系统典型安全工具
    • 远程安全登录管理工具OpenSSH（开源）
    • 系统身份认证增强工具Kerberos（开源）
    • 恶意代码查杀工具ClamAV（开源）、360杀毒、火绒剑
    • 系统安全检查工具Nmap（开源）、Fport、Sysinternals（工具集成）
    • 系统安全监测工具Netstat（系统自带）、WinDump（开源）

UNIX/Linux操作系统安全分析与防护

• UNIX/Linux操作系统安全分析

  • 系统安全架构

    • 一般的UNIX/Linux操作系统分为硬件层、系统内核和应用层

      

  • 系统安全机制

    • UNIX/Linux认证
      • 基于口令的认证方式
      • 终端认证
      • 主机信任机制：不同主机之间的相互信任机制
      • 第三方认证：如一次一密口令认证S/key，Kerberos认证系统
    • UNIX/Linux访问控制
      • 通过文件访问控制列表ACL实现
    • UNIX/Linux审计机制
      • 记录在日志文件中

  • 系统安全威胁分析

    • UNIX/Linux口令/账号安全
    • UNIX/Linux可信主机文件安全
    • UNIX/Linux应用软件漏洞
    • UNIX/Linux的SUID文件安全
      • SUID文件是指被设置成可以带有文件拥有者的身份和权限被执行的可执行文件，可以使普通用户以root权限执行某个程序
    • UNIX/Linux的恶意代码
    • UNIX/Linux文件系统安全
    • UNIX/Linux网络服务安全
    • UNIX/Linux系统程序漏洞

• UNIX/Linux操作系统安全防护

  • UNIX/Linux系统安全增强方法和流程

    • UNIX/Linux系统安全增强方法

      • 给安全漏洞打补丁
      • 停止不必要的服务
      • 升级或更换软件包
      • 修改系统配置
      • 安装专用的安全工具软件

    • UNIX/Linux系统安全增强基本流程

      

  • UNIX/Linux系统安全增强技术

    • 安装系统补丁软件包
    • 最小化系统网络服务
    • 设置系统开机保护口令
    • 弱口令检查
    • 禁用默认账号
    • 用SSH增强网络服务安全
    • 利用tcp_wrapper增强访问控制
    • 构筑UNIX/Linux主机防火墙
    • 使用Tripwire或MD5Sum完整性检测工具
    • 检测LKM后门
    • 系统安全监测

  • Linux安全增强配置参考

    • 禁止访问重要文件
    • 禁止不必要的SUID程序
    • 为LILO增加开机口令
    • 设置口令最小长度和最短使用时间
    • 限制远程访问
    • 用户超时注销
    • 注销时删除命令记录

  • UNIX/Linux系统典型安全工具与参考规范

    • 典型工具
      • 远程安全登录管理开源工具OpenSSH
      • 系统身份认证增强开源工具Kerberos
      • 系统访问控制增强开源工具SELinux、iptables、TCP Wrappers等
      • 恶意代码查杀工具ClamAV（开源）、Chkrootkit、Rootkit Hunter
      • 系统安全检查工具Nmap（开源）、John the Ripper、OpenVAS
      • 系统安全监测工具Netstat、lsof、Snort
    • 参考规范：CIS，SANS

国产操作系统安全分析与防护

• 国产操作系统概况
  • 在开源操作系统Linux的基础上研发
  • 早期：安胜操作系统
  • 新型：华为鸿蒙操作系统、阿里飞天云操作系统
• 国产操作系统安全分析
  • Linux内核的安全风险
  • 自主研发系统组件的安全
  • 依赖第三方系统组件的安全
  • 系统安全配置的安全
  • 硬件的安全
• 国产操作系统安全增强措施
  • 中科方德方舟安全操作系统
    • 安全特点：
      • 基于三权分立的管理机制
      • 强化的身份标识与认证机制
      • 综合应用多种安全策略，提高系统的安全性
      • 基于内核层的安全审计
      • 支持各类通用软件、具有良好的软硬件兼容性
  • 中标麒麟安全操作系统
  • 中标麒麟可信操作系统
    • 主要功能：
      • 提供基于三权分立机制的多项安全功能（身份鉴别、访问控制、数据保护、安全标记、可信路径、安全审计等）和统一的安全控制中心
      • 支持国内外可信计算规范（TCM/TPCM、TPM2.0）
      • 支持国家密码管理部门发布的SM2、SM3、SM4等国密算法；兼容主流等软硬件和自主CPU平台
      • 提供可持续性的安全保障，防止软硬件被篡改和信息被窃取，系统免受攻击