Заключение

Решение вопросов безопасности операционных систем обусловлено их архитектурными особенностями и связано с правильной организацией идентификации и аутентификации, авторизации и аудита.

Наиболее простой подход к аутентификации - применение пользовательского пароля. Пароли уязвимы, значительная часть попыток несанкционированного доступа в систему связана с компрометацией паролей.

Авторизация связана со специфицированием совокупности аппаратных и программных объектов, нуждающихся в защите. Для защиты объекта устанавливаются права доступа к нему. Набор прав доступа определяет домен безопасности. Формальное описание модели защиты осуществляется с помощью матрицы доступа, которая может храниться в виде списков прав доступа или перечней возможностей.

Аудит системы заключается в регистрации специальных данных о различных событиях, происходящих в системе и так или иначе влияющих на состояние безопасности компьютерной системы.

Среди современных ОС вопросы безопасности лучше всего продуманы в ОС Windows NT.

Раздел 6 Обзор современных операционных систем

Студент должен:

иметь представление:

• о видах современных операционных систем и местах их применения;

знать:

• назначение операционной системы Unix;

• назначение сетевых операционных систем;

• назначение операционных систем реального времени;

• виды операционных систем семейства Windows;

• операционные системы, установленные на предприятиях РБ

Семейство операционных систем Unix: общая характеристика, основные понятия, файловая система. Сетевые операционные системы. Операционные системы реального времени. Операционные системы семейства Windows.

В настоящее время существует большое разнообразие ОС, которые классифицируются по следующим признакам:

• количество пользователей, одновременно обслуживаемых системой;

• число процессов, которые могут одновременно выполняться под управлением ОС;

• тип доступа пользователя к системе;

• тип аппаратно-программного комплекса.

В соответствии с первым признаком различаются одно- и многопользовательские ОС. Второй признак делит ОС на одно- и многозадачные (далее речь пойдет только о многозадачных ОС).

В соответствии с третьим признаком ОС делятся:

• системы с пакетной обработкой. В этом случае из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет, который предъявляется системе для обработки. В этом случае пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют;

• системы разделения времени, обеспечивающие одновременный интерактивный доступ к вычислительной системе нескольких пользователей через терминалы. Ресурсы системы выделяются при этом каждому пользователю “по очереди” в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания;

• системы реального времени, которые должны обеспечивать гарантированное время ответа на внешние события (более подробно см. ниже).

Четвертый признак делит ОС на одно- и многопроцессорные, сетевые и распределенные.

Видно, что в настоящее время существует огромное количество типов ОС, в дальнейшем рассматриваются только операционные системы реального времени (ОСРВ).

Если рассматривать ОСРВ, то необходимо определиться с понятием систем реального времени.

Система реального времени (СРВ) – это система, правильность функционирования которой зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся.

Система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления (имеются в виду процессы, непосредственно связанные с функциями, выполняемыми конкретной системой реального времени). Система управления должна собрать данные, произвести их обработку по заданным алгоритмам и выдать управляющее воздействие за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное выполнение поставленных задач.

Основные требования к СРВ:

• возможность параллельного выполнения нескольких задач;

• предсказуемость;

• важно максимальное (не среднее) время отклика на событие;

• особые требования в вопросах безопасности;

• возможность безотказной работы в течение длительного времени.

Общие характеристики СРВ:

• большие и сложные системы;

• распределенные системы;

• жесткое взаимодействие с аппаратурой;

• выполнение задач зависит от времени;

• сложность тестирования.

СРВ должны реагировать на различные типы внутренних и внешних событий (периодических и непериодических). Необходимо отметить, что принадлежность системы к классу СРВ никак не связана с ее быстродействием. Исходные требования к времени реакции системы и другим временным параметрам определяются или техническим заданием на систему, или просто логикой ее функционирования. Интуитивно понятно, что быстродействие СРВ должно быть тем больше, чем больше скорость протекания процессов на объекте контроля и управления.

Принято различать системы жесткого и мягкого реального времени.

Системой жесткого реального времени называется система, где неспособность обеспечить реакцию на какие-либо события в заданное время является отказом и ведет к невозможности решения поставленной задачи. Многие теоретики ставят здесь точку, из чего следует, что время реакции в жестких системах может составлять и секунды, и часы, и недели. Однако большинство практиков считают, что время реакции в системах жесткого реального времени должно быть все-таки минимальным. Большинство систем жесткого реального времени являются системами контроля и управления. Такие СРВ сложны в реализации, так как к ним предъявляются особые требования в вопросах безопасности.

Точного определения мягкого реального времени не существует, поэтому можно отнести сюда все СРВ, не подпадающие в категорию жестких. Так, система мягкого реального времени может не успевать все делать в заданное время, поэтому возникает проблема определения критериев успешности (нормальности) ее функционирования.

Кроме того, СРВ можно разделить на системы специализированные и универсальные. Специализированная СРВ – система, где конкретные временные требования априори определены. Такая система должна быть специально спроектирована для удовлетворения этих требований.

Универсальная СРВ должна уметь выполнять произвольные (заранее неопределенные) временные задачи без применения специальной техники. Разработка таких систем является самой сложной задачей, хотя обычно требования, предъявляемые к таким системам мягче, чем требования к специализированным системам.

Таким образом, видно, что временные рамки ОСРВ достаточно жесткие. Среди современных операционных систем есть класс продуктов, разработанных специально для построения систем жесткого реального времени – VxWorks, OS9, QNX, LynxOS, OSE и другие. Эти системы содержат необходимый набор инструментов и в некоторых случаях являются единственным выбором – на него приходится идти, невзирая на затраты. Однако достаточно часто требования к реальному времени (полная предсказуемость времени реакции) допускают компромиссы, например, необходимо добиться только нужной средней производительности.

Требования, предъявляемые ОС при проектировании ОСРВ

Требование 1. ОС должна быть многонитевой (multi-threaded) и прерываемой

Как указывалось выше, ОСРВ должна быть предсказуемой, что означает максимальное время выполнения того или иного действия, которое должно быть известно заранее и должно соответствовать требованиям приложения.

Первое требование состоит в том, что ОС должна быть многонитевой по принципу абсолютного приоритета (прерываемой). Планировщик должен иметь возможность прервать любую нить и предоставить ресурс той нити, которой он более необходим. ОС (и аппаратура) должны также обеспечивать прерывания на уровне обработки прерываний.

Требование 2. Должно существовать понятие приоритета нити

Проблема в том, чтобы определить, какой задаче требуется ресурс. В идеальной ситуации ОСРВ отдает ресурс нити или драйверу с ближайшим крайним сроком (так называемые ОС, управляемые временным ограничением (deadline driven OS)).

Требование 3. ОС должна обеспечивать предсказуемые механизмы синхронизации задач

Задачи разделяют данные (ресурсы) и должны сообщаться друг с другом, следовательно, должны существовать механизмы блокирования и коммуникации.

Требование 4. Поведение ОС должно быть известно

Наконец, следует рассмотреть временные ограничения. Времена выполнения системных вызовов и временные характеристики поведения системы в различных обстоятельствах должны быть известны разработчику. Когда все указанные характеристики ОС известны, можно представить разработку СРВ на ее базе с учетом возможностей выбранной ОСРВ и аппаратуры.