操作系统安全机制
操作系统的安全
操作系统安全的基本原则
最小权限原则
每个程序和用户应只拥有完成其任 务所必需的最小权限。
完整性原则
确保数据和程序的完整性，防止未 经授权的修改或删除。
审计与监控原则
对系统资源进行实时审计和监控， 以便及时发现并应对安全威胁。
加密原则
对敏感数据进行加密存储，保证即 使在数据传输过程中被截获，攻击 者也无法读取其内容。
及时更新系统和应用软件，并定期进行补丁管理，可以有效修复系统
漏洞，提高系统安全性。
Linux操作系统的安全应用
访问控制
Linux操作系统支持多种访问控制机制，如SELinux、AppArmor 等，可以限制用户和进程的权限，提高系统安全性。
防火墙与入侵检测系统
Linux防火墙和入侵检测系统可以有效监控网络流量，发现并阻 止恶意攻击。
操作系统的安全
2023-10-28
目录
• 操作系统安全概述 • 操作系统安全机制 • 操作系统安全防护技术 • 操作系统安全应用案例 • 总结与展望
01
操作系统安全概述
定义与重要性
定义
操作系统安全是确保操作系统稳定、可靠和可控的过程，包 括保护系统资源、控制用户和进程的访问权限，以及防范各 种安全威胁。
智能监控与响应
通过智能监控和响应技术，实时检测并处理操 作系统中的安全事件，提高响应速度和准确性 。
提升操作系统安全的建议与策略
安全配置管理
对操作系统进行安全配置管理，确保系统的配置参数符合安全 标准，降低潜在的安全风险。
定期更新补丁
及时获取并应用操作系统的更新补丁，修复已知的漏洞和缺陷， 提高系统的安全性。
恶意软件的攻击。
安全教育
03
操作系统安全机制
01
权限管理
根据用户的角色和职责，分配相应的访问权限，确保用户只能访问其所需资源。
02
最小权限原则
遵循最小权限原则，只赋予用户完成工作所需的最小权限，降低潜在的安全风险。
强制访问控制策略
实施强制访问控制策略，对所有资源进行安全标记和分类，确保用户只能访问相应等级的资源。
安全审计
定期进行安全审计，检查和评估访问控制策略的执行情况，及时发现和纠正违规行为。
02
CHAPTER
身份与访问控制
通过用户名和密码进行身份验证，确保用户身份的合法性。
用户名和密码验证
结合多种认证方式，如动态令牌、指纹识别、面部识别等，提高身份验证的安全性。
多因素认证
通过统一的身份认证系统，实现多个应用系统的单点登录，减少重复验证的繁琐。
单点登录
03
权限分离
通过权限分离原则，将敏感权限分散到不同用户，降低权限滥用的风险。
安全漏洞与防范
由于缓冲区溢出导致的安全漏洞，攻击者可利用该漏洞执行恶意代码或获取系统权限。
缓冲区溢出漏洞
攻击者通过注入恶意代码到应用程序中，实现对系统的非法访问和操作。
注入漏洞
攻击者在网页中注入恶意脚本，当用户访问该网页时，脚本会执行并窃取用户信息。
跨站脚本攻击（XSS）漏洞
攻击者利用伪造的请求，欺骗用户在无意识的情况下执行恶意操作。
跨站请求伪造（CSRF）漏洞
安全漏洞监测与发现
通过安全漏洞扫描工具和监控系统，及时发现安全漏洞的存在。
漏洞评估与优先级排序
对发现的安全漏洞进行评估，并根据严重程度进行优先级排序。
安全漏洞应急响应计划
制定详细的安全漏洞应急响应计划，明确响应流程、责任人和时间要求。
Windows系统安全机制
Windows系统安全机制1.前言多年来，黑客对计算机信息系统的攻击一直没有停止过，其手段也越来越高明，从最初的猜测用户口令、利用计算机软件缺陷，发展到现在的通过操作系统源代码分析操作系统漏洞。
同时网络的普及使得攻击工具和代码更容易被一般用户获得，这无疑给Windows 系统安全带来了更大的挑战。
解决Windows 系统安全问题，任重而道远。
2.Windows XP安全机制。
Windows XP采用Windows 2000/NT的内核，在用户管理上非常安全。
凡是增加的用户都可以在登录的时候看到，不像Windows 2000那样，被黑客增加了一个管理员组的用户都发现不了。
使用NTFS文件系统可以通过设置文件夹的安全选项来限制用户对文件夹的访问，如当某普通用户访问另一个用户的文档时会提出警告。
你还可以对某个文件(或者文件夹)启用审核功能，将用户对该文件(或者文件夹)的访问情况记录到安全日志文件里去，进一步加强对文件操作的监督。
Windows XP中的软件限制策略提供了一种隔离或防范那些不受信任且具有潜在危害性代码的透明方式，保护您免受通过电子邮件和Internet传播的各种病毒、特洛伊木马程序及蠕虫程序所造成的侵害。
这些策略允许您选择在系统上管理软件的方式：软件既可以被“严格管理”(可以决定何时、何地、以何种方式执行代码)，也可以“不加管理”(禁止运行特定代码)。
软件限制策略能够保护系统免受那些受感染电子邮件附件的攻击。
这些附件包括存储在临时文件夹中的文件附件以及嵌入式对象与脚本。
同时，它还将保护您免受那些启动Internet Explorer或其它应用程序，并下载带有不受信任嵌入式脚本的Web页面的URL/UNC链接所造成的攻击。
在Windows 2000中，微软就采用了基于公共密钥加密技术的加密文件系统(EFS)。
在Windows XP中，对加密文件系统做了进一步改进，使其能够让多个用户同时访问加密的文档。
操作系统中的多核设备安全与保护机制
操作系统中的多核设备安全与保护机制随着计算机技术的飞速发展，多核处理器在现代计算机系统中得到了广泛应用，以提供更高的计算能力和系统性能。
然而，多核设备的安全性和保护机制也成为操作系统设计的重要问题。
本文将探讨操作系统中多核设备的安全与保护机制，并介绍一些相关的解决方案。
一、多核设备的安全性问题多核设备指的是在一颗芯片或处理器上集成了多个处理核心，可以同时进行多个任务。
然而，由于多核设备的特殊性，存在一些安全性问题需要重视。
1.1 物理安全性问题多核设备通常采用共享内存的方式进行通信，这就意味着不同核心之间可以直接访问共享内存，从而可能导致信息泄露和非授权访问等问题。
1.2 虚拟化安全性问题在虚拟化环境下，多个虚拟机可能共享同一物理设备的多核资源，这就需要操作系统实现有效的隔离和保护机制，以避免不同虚拟机之间的相互干扰和资源竞争。
1.3 异步并发问题多核设备的并行运算能力带来了更高效的计算，但也引发了一些异步并发问题，比如数据竞争和死锁等，这些问题可能导致系统崩溃或者数据破坏等后果。
二、多核设备的保护机制为了解决多核设备的安全性问题，操作系统需要采取一系列的保护机制，以确保核心间的隔离和资源冲突的有效管理。
2.1 内存管理单元（MMU）内存管理单元是保证多核设备物理内存访问安全的重要组成部分。
通过实现虚拟内存映射和页面置换等机制，MMU可以将不同核心的虚拟内存地址映射到不同的物理内存地址，从而实现隔离和保护。
2.2 锁机制在多核设备的并发环境下，锁机制是一种常用的保护机制。
通过对共享资源的加锁和解锁操作，可以确保不同核心之间的互斥访问，避免数据竞争和冲突。
2.3 中断和异常处理中断和异常处理是操作系统保护多核设备的重要手段。
当系统出现错误、非法操作或外部信号时，中断和异常机制可以将CPU切换到相应的异常处理程序，以避免系统崩溃或数据损坏。
2.4 虚拟化技术虚拟化技术可以实现多个虚拟机之间的资源隔离和管理。
Android操作系统的安全机制
Android操作系统的安全机制Android操作系统的安全机制Android是一个开源的移动平台操作系统，占据中国智能手机80%市场份额，主要用于便携式设备。
作为一个运行于实际应用环境中的终端操作系统，Android操作系统在其体系结构设计和功能模块设计上就将系统的安全性考虑之中。
与此同时，它又改造开发了原有的Linux系统内核和Java虚拟机。
在这种前提下，Android操作系统在利用系统安全机制方面就会与原系统安全机制的设计目的有所不同。
由于Android 平台的开放和脆弱性，开发其上的隐私保护系统显得非常重要，其面临的安全威胁在所有手机操作系统中也是最大的。
1 Android 安全机制Android的安全机制是在Linux安全机制基础上的发展和创新，是传统的Linux安全机制和Android特有的安全机制的共同发展。
Android安全机制中的主要出发点是，在默认的情况下，应用程序任何能够给用户、系统或者其他应用程序带来负面影响的操作是不可以执行的。
Android是一个支持多任务的系统，其安全机制依托于数字签名和权限，系统中的应用程序之间一般是不可以互相访问的，每一个应用程序都有独立的进程空间。
1.1用户IDAndroid系统是基于Linux内核的，对应用程序文件和系统文件的访问都要遵循Linux的许可机制，并将这种机制用于管理应用程序。
在Android应用程序安装成功后，系统就为其指定了一个唯一的用户名，对应着系统中唯一的UID，每个用户可以属于一个或者多个组。
如果在应用程序执行期间有越轨或超越权限操作的行为时，用户将会得到Android 的警告信息。
1.2应用程序数字签名数字签名是过某种密码运算生成一系列符号及代码组成电子密码进行签名，来代替书写签名或印章。
签名的'主要作用是身份认证、完整性验证和建立信任关系。
Android系统不会安装没有进行签名的应用程序，所有应用程序进行签名认证是必须的，但签名认证是第三方证书认证机构可以不参与的。
操作系统的安全机制
将存取矩阵按行存放，对每个域都赋予一张在该域 内可能访问的对象表以及每个对象允许进行的操作，这样 的表就称为访问权限表(Capabilities),表中的每一项叫 做权限。
1.4 密码技术
密码技术就是采用数据变换的方法实现 对信息的保密，它是网络操作系统中普遍采 用的安全技术。
密码技术的模型基本上由以下四部分构成： (1) 明文:需要被加密的文本，称为明文P。 (2) 密文:加密后的文本，称为密文Y。 (3) 加密: 解密算法E、D：用于实现从明文到密文， 或从密文到明文的转换公式、规则或程序。 (4) 密钥K:密钥是加密和解密算法中的关键参数。 加密过程可描述为：明文P在发送方经加密算法E变 成密文Y。接收方通过密钥K，将密文转换为明文P。
① 在网中每个端系统的两个节点间产生一对密钥，用来实现对它 们间传送的消息加密、解密。
② 每个端系统都将加密密钥公开，解密密钥设为接收方私有。 ③ 如果A要向B发送消息，A就用B的公开密钥加密消息。 ④ 当B收到消息时，就用其私有密钥解密。由于私有密钥只有B 自己拥有，因此,没有其他接收者可以解密出密文。问题，所有人都 可以访问公开密钥，私有密钥在本地产生，不需 分配。只要系统控制其私有密钥，就可以保证输 入通信的安全性。系统可以随时变更私有密钥即 与之配套的公开密钥。 与传统加密相比，公开密钥加密的一个主要缺点 是算法比较复杂。因此，在硬件的规模和耗费相 当时，公开密钥加密的效率较低。
操作系统
操作系统的安全机制
操作系统安全机制的功能是防止非法用户登录 计算机系统，同时还要防止合法用户非法使用计算 机系统资源，以及加密在网络上传输的信息，防止 外来的恶意攻击。简而言之，就是要防止对计算机 系统本地资源及网络资源的非法访问。
操作系统安全课程设计
操作系统安全课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本安全原理，掌握操作系统安全的核心概念。
2. 学习操作系统安全机制，包括身份认证、访问控制、加密和审计等。
3. 了解常见操作系统漏洞及攻击手段，掌握安全防护策略。
技能目标：1. 能够分析操作系统安全配置，提出有效的安全优化建议。
2. 学会运用操作系统安全工具进行安全检查和加固。
3. 掌握基本的安全编程技巧，避免编写带有安全风险的代码。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的信息安全意识，认识到操作系统安全的重要性。
2. 激发学生对计算机安全的兴趣，引导他们关注网络安全领域的最新发展。
3. 培养学生的团队协作精神和责任感，使他们能够在实际工作中发挥积极作用。
针对课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够列举并解释操作系统安全的核心概念。
2. 学生能够分析操作系统漏洞，并提出相应的安全防护措施。
3. 学生能够独立完成操作系统安全配置和加固任务，提高系统安全性。
4. 学生能够关注网络安全领域的发展，了解最新的操作系统安全技术和趋势。
5. 学生能够在团队项目中发挥积极作用，共同提高操作系统安全水平。
二、教学内容1. 操作系统安全概述- 了解操作系统的基本概念、发展历程和常见类型。
- 掌握操作系统安全的重要性及安全风险。
2. 操作系统安全机制- 学习身份认证、访问控制、加密和审计等核心安全机制。
- 分析各类安全机制的原理和作用。
3. 常见操作系统漏洞与攻击手段- 列举常见的操作系统漏洞，如缓冲区溢出、权限提升等。
- 了解攻击手段，如病毒、木马、拒绝服务和网络攻击等。
4. 安全防护策略与工具- 学习操作系统安全防护策略，如最小权限原则、安全配置等。
- 了解并运用操作系统安全工具，如防火墙、入侵检测系统等。
5. 安全编程与最佳实践- 掌握安全编程技巧，避免编写带有安全风险的代码。
- 学习操作系统安全最佳实践，提高安全意识和能力。
操作系统安全机制
别协议的支持，保护本地数据的EFS和使用IPSec
来支持公共网络上的安全通讯等。
-11-
第9章 操作系统安全
9.2.2 活动目录服务 活动目录是一种包含服务功能的目录，它可 以做到“由此及彼”的联想、映射。如找到了一 个用户名，可以联想到该用户的账号等，提高了 系统资源的利用效率。 活动目录包括目录和与目录相关的服务两个 部分。 目录是存储各种对象的一个物理容器，与 Windows9X中的“目录”和“文件夹”没有本质 区别，仅仅是一个对象。
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第9章 操作系统安全
3．监控和审计日志能力 从技术管理的角度考虑，可以从监控和审计 日志两个方面提高系统的安全性。 （1）监控（monitoring） 监控可以检测和发现可能违反系统安全的活 动。例如，在分时系统中，记录一个用户登录时 输入的不正确口令的次数，当超过一定的数量时， 就表示有人在猜测口令，可能就是非法的用户。
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第9章 操作系统安全
13．禁用Guest账号 Guest帐户，即所谓的来宾帐户，它可以访问 计算机，虽然受到限制，但也为为黑客入侵打开 了方便之门，如果不需要用到Guest帐户，最好禁 用它。 14．清除转储文件和交换文件 转储文件（Dump File）是在系统崩溃和蓝屏 时，会把内存中的数据保存到转储文件，以帮助 人们分析系统遇到的问题，但对一般用户来说是 没有用的。另一方面，转储文件可能泄漏许多敏 感数据。交换文件（即页面文件）也存在同样问 题。
-1-
第9章 操作系统安全
9.1 操作系统的安全性
9.1.1操作系统安全功能 一个安全的操作系统应该具有以下的功能： 1．有选择的访问控制 对计算机的访问可以通过用户名和密码组合及 物理限制来控制；对目录或文件级的访问则可以由 用户和组策略来控制。 2．内存管理与对象重用 系统中的内存管理器必须能够隔离每个不同进 程所使用的内存。在进程终止且内存将被重用之前， 必须在再次访问它之前，将其中的内容清空。
OSS-04_操作系统安全机制_02
第四章操作系统安全机制董理君计算机学院信息安全系LOGO基本概念4.1.1 安全功能与安全保证安全功能：操作系统所实现的安全策略和安全机制符合评价准则的哪级功能要求安全保证：通过一定的方法保证操作系统提供的安全功能确实达到了确定的功能要求4.1.2 可信软件与不可信软件可信软件:能安全运行，但是系统安全依赖于对软件的无错操作良性软件:不确保安全运行，但是不会有意违反规则，即使偶然发生错误也不会影响系统的正常运行恶意软件:软件来源不明，认为有可能对系统进行破坏4.1.3 主体与客体最原始的主体是用户最终的客体是数据最终的安全机制就是用户和数据之间的安全关系基本概念4.2.1 操作系统安全机制所关注的问题物理上分离时间上分离逻辑上分离密码上分离4.2.2 操作系统的安全目标标识系统中的用户并进行身份鉴别依据安全策略对用户进行访问控制监督系统运行的安全性保证系统自身的安全性和完整性具体的实施包括硬件安全机制、标识与鉴别、访问控制、最小特权管理、可信通路、隐蔽通道和安全审计等基本概念硬件安全机制目标：保证其自身的可靠性和为系统提供基本安全。
两种基本的安全机制：存储保护和运行保护4.3.1 存储保护目的：有效利用存储空间，防止用户程序对OS的影响，对并发的进程存储区实行相互隔离存储保护是安全操作系统最基本的要求 保护单元越小，则存储保护精度越高存储保护虚地址空间在进程地址空间中，以虚地址进行管理，在实际调度时，映射到物理地址段虚地址空间一般分成两个段：用户段和系统段，实现隔离内存管理的访问控制基于描述符的地址解释机制在地址解释时，系统给进程分配地址描述符，指明该进程以段为基本单位对内存的具体访问控制信息，包括WRX(WRE)三种访问方式4.3.2 运行保护运行域是基于保护环的分层等级式结构，内层环特权高，外层环特权低内层环不被外层环侵入，并能够有效控制和利用外层环将操作系统划分为多层次，相互隔离，安全性高4.3.3 可信硬件可信硬件基于独立CPU和存储器的芯片，能保证其独立性和安全性。
第5章操作系统的安全机制
5．4 常见服务的安全机制 常见服务的安全机制主要有：加密机制、访
问控制机制、数据完整性机制、数字签名机制、交换 鉴别机制、公证机制、流量填充机制和路由控制机制。 5．4．1 加密机制
加密是提供信息保密的核心方法。按照密钥 的类型不同，加密算法可分为对称密钥算法和非对称 密钥算法两种。按照密码体制的不同，又可以分为序 列密码算法和分组密码算法两种。加密算法除了提供 信息的保密性之外，它和其他技术结合(例如 hash 函 数)还能提供信息的完整性。
要手段，并在出现违反安全的事件时提供证据。 5.2.4 IP 安全策略机制 Internet协议安全性fIPSec)是一种开放标准的框 架结构，通过使用加密的安全服务以确保在lP网络上进 行保 密而安全的 通讯。作为 网络操作系 统的 Windows 2003，在分析它的安全机制时，也应该考虑到IP安全策 略机制．一个IPSee安全策略由IP筛选器和筛选器操作两 部分构成。其中IP筛选器决定哪砦报文应当引起IPSee安 全策略的关注，筛选器操作是指“允许”还是“拒绝” 报文的通过。要新建一个IPSec安全策略，一般需要新建 IP筛选器和筛选器操作二在WindowsServer 2003系统 中．其服务器产品和客户端产品都提供了对IPSee的支 持。从而增强了．安全性、町伸缩性以及可用性，同时 使得配置部署和管理更加方便。 5.2.5 防火墙机制 防火墙是网络安全机制的一个重要的技术，它在内 部网和外部网之间、机器与网络之间建立起了一个安全 屏障：是Internet建网的一个重要组成部分。
系统安全配置，包括 12 条基本配置原则。 1．操作系统的物理安全 2．保护 Guest 账户 3．限制用户数量 4．多个管理员账户 5．管理员账户改名 6．陷阱账户 7．更改共享文件或文件夹默认权限 8．设置安全密码 9．屏幕保护密码 10．使用 NTFS 格式 11．安装防毒软件
操作系统安全
1 操作系统安全概述
2
2 操作系统安全机制 3 安全操作系统设计 2
目录
2
1 操作系统安全概述
2
身份控制概述
操作系统安全概述
操作系统安全要达到的主要目标是： （1）依据系统安全策略对用户的操作进行访问控制， 防止用户对计算机资源的非法访问（窃取、篡改和破 坏）。 （2）标识系统中的用户并进行身份识别。 （3）保证系统自身的可用性及系统数据的完整性。 （4）监督系统运行的安全性。
硬件安全机制 （2） 运行保护
R4 受限用户
身份控制概述
R1 操作系 统
R0 内核
分层设计图
身份控制概述
硬件安全机制
（3）I/O保护 I/O介质输出访问控制最简单的方式是将设备
看作是一个客体，仿佛它们都处于安全边界外。由 于所有的I/O不是向设备写数据就是从设备接收数据， 所以一个进行I/O操作的进程必须受到对设备的读写 两种访问控制。这就意味着设备到介质间的路径可 以不受什么约束，而处理器到设备间的路径则需要 施以一定的读写访问控制。
操作系统的安全问题
操作系统安全的主要威胁： （1）计算机病毒和蠕虫 （2）逻辑炸弹 （3）特洛伊木马 （4）后门 （5）隐蔽通道
身份控制概述
身份控制概述
操作系统的安全方法
操作系统安全的主要目标有如下几点 （1）按系统安全策略对用户的操作进行
存取控制，防止用户对计算机资源的非法存取。 （2）对系统用户进行标识和鉴别 （3）监督系统运行的安全 （4）保证系统自身的安全性和完整性
能，而且还应包括描述验证，即证明描述与需 求分析相符合。
（3）系统实现: 设计并建立系统，其中包含 实现验证，用于论证实现与功能描述之间的一致性
第二章 操作系统安全机制
② BRAC的基本概念
权限分配（Permission Assignment） 将角色与权限关联。 权限分配集合为PA={(p,r)|p∈P, r∈R} . 权限 p与角色 r关联后，角色 r将拥有权限 p。 激活角色（Actve Role） 角色只有激活才能起作用，否则不起作用。 通过会话激活角色。 会话（Session） 用户要访问系统资源时，必须先建立一个会话。 一次会话仅对应一个用户。一次会话可激活几个角色。
自主访问控制模型
矩阵模型：
设S为全体主体的集合，S＝{s 1，s 2，…，s m }。 设O为全体客体的集合，O＝{o 1，o 2，…，o n }。 设R为全体权力的集合，R＝{r 1，r 2，…，r l }。 记权力矩阵为： a1 A＝
1
，a 1
2
，…，a 1
n n
S1 ＝ S2 … Sm =[o 1,o 2,…o n ]
实现多级安全访问控制机制
必须对系统的主体和客体分别赋予与其 身份相对称的安全属性的外在表示--安全 标签，它有两部分组成： {安全类别：范畴}
(1) 安全类别—有等级的分类
安全级别：也称密级，系统用来保护信息(客体) 的安全程度。 敏感性标签：客体的安全级别的外在表示，系 统利用此敏感性标签来判定一进程是否拥有对 此客体的访问权限。 许可级别：进程（主体）的安全级别，用来判 定此进程对信息的访问程度。 许可标签：进程的安全级别的外在表示，系统利 用进程的安全级别来判定此进程是否拥有对要 访问的信息的相应权限。
2.1.2 密码
口令机制简单易行，但最为脆弱 口令管理 系统管理员的职责 用户的职责 口令实现要点
2.1.3 生物鉴别方法
用户提供自己独有的生理或行为上的特 点 常见的指纹识别
《操作系统安全》课件
身份验证机制
总结词 详细描述
总结词 详细描述
身份验证是操作系统安全的第一道防线，用于验证用户身份， 防止非法访问。
身份验证机制通过用户名、密码、指纹、虹膜等手段，对用户 进行身份识别和验证，确保只有合法的用户才能访问操作系统
。
多因素身份验证能够提高安全性，降低被破解的风险。
多因素身份验证除了用户名和密码外，还要求用户提供其他形 式的身份证明，如动态令牌、短信验证码等，以增加破解难度
。
访问控制机制
总结词
详细描述
总结词
详细描述
访问控制机制用于限制用户对 系统资源的访问权限，防止非 法操作。
访问控制机制根据用户的角色 和权限，对系统资源进行访问 控制，确保只有具有相应权限 的用户才能执行相应的操作。
强制访问控制机制能够防止潜 在的安全威胁，提高系统的安 全性。
强制访问控制机制不仅基于用 户的角色和权限进行访问控制 ，还对系统资源本身进行安全 标记和分类，确保只有符合安 全标记和分类的用户才能访问 相应的资源。
物联网环境下的操作系统安全挑战还包 括对设备的远程管理和控制，以及对设
备之间的通信安全保障。
另外，物联网环境下的操作系统安全挑 战还包括对设备的安全更新和维护，以 及防止设备被恶意利用进行网络攻击。
06
总结与展望
操作系统安全的重要性和挑战
操作系统安全的重要性
操作系统作为计算机系统的核心软件，其安全性直接关系到 整个系统的稳定性和数据的安全性。随着网络和信息技术的 快速发展，操作系统安全问题越来越突出，已经成为信息安 全领域的重要研究课题。
05
操作系统安全发展趋势与挑战
云计算环境下的操作系统安全挑战
云计算环境下的操作系统安全挑战主要 来自于虚拟化技术和多租户环境。由于 多个用户共享计算资源，因此需要确保 每个用户的安全隔离和数据隐私保护。
第5章 Windows操作系统的安全机制
5.4.2 用户账户安全设置
1．密码策略 密码策略主要包括以下设置。 （1）强制密码历史 （2）密码最长存留期 （3）密码最短存留期 （4）密码必须符合复杂性要求 （5）使用可还原的加密存储密码
2．账户锁定策略
账户锁定策略包括以下设置。 （1）复位账户锁定计数器 （2）账户锁定时间 （3）账户锁定阀值
1．适合需要的文件系统 2．保护系统免受病毒侵害 3．在连接Internet期间保证系统安全 4．使用智能卡增强安全性
5.1.3 Windows 2000的安全特性
1．安全利益 2．数据安全性 3．企业间通信的安全性 4．企业和Internet的单点安全登录 5．易用的管理性和高扩展性 6．其他的安全特性
第5章 Windows操作系统的安全机制
5.1
Windows操作系统的安全性概述 Active Directory的结构与功能
5.2
5.3
Active Directory组策略
5.4
用户和工作组的安全管理
审核机制
5.5
5.1 Windows操作系统的安全性概述
5.1.1 Windows操作系统概述 5.1.2 Windows XP的安全特性
5.1.4 Windows 2000的安全结构 5.1.5 Windows 2000的网络模式
1．工作组模式 2．域模式 3．安全限制
5.1.6 Windows 2000安全管理工具
1．Microsoft管理控制台 2．安全配置工具集
5.2 Active Directory的结构与功能
5.2.1 Active Directory的功能和特点
1．高度的集成性 2．集成的安全性 3．自定义的用户环境 4．Active Directory与域名系统（Domain Name System， DNS）高度集成 5 ． Active Directory 可 直 接 支 持 Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) 及 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) 6．Active Directory支持许多常用的标准名称格式 7．服务配置 8．支持目录的应用程序和软件安装
第2章 安全机制
审计事件
审计事件是系统审计用户操作的最基本单 位。 系统将所有要求审计或可以审计的用户动 作都归纳成一个个可区分、可识别、可标 志用户行为和可记录的审计单位，即审计 事件
审计记录—一个审计事件的描述。 审计日志—审计记录集合。 审计点—进行审计的地点。通常设在操作入口处 或操作出口处
审计系统的实现
安全机制
安全机制是一种技术、一些软件或实施一 个或更多安全服务的过程 安全机制可分为： 1、特殊安全机制：在同一时间只对一种安 全服务上实施一种技术或软件 2、普遍安全机制：列出在同时实施一个或 多个安全服务时的执行过程（不能应用到 OSI参考模型的任一层上）
普遍的安全机制
信任的功能性：指任何加强现有机制的执 行过程 事件检测：检查和报告本地或远程发生的 事件 审计跟踪：任何机制都允许监视和记录与 安全有关的活动 安全恢复：对一些事件作出反应，包括对 于已知漏洞创建短期和长期的解决方案和 对受危害系统的修复
口令的质量
口令空间 公式：S=G/P
G=L*R（L代表口令的最大
有效期，R代表单位时间内可能的口令猜测数，P 代表口令有效期内被猜出的可能性）
口令加密算法 使用系统名或用户账号作为加密因素 口令长度 口令计算公式：M=logAS （A代表字母表中字母个数，S是口令空间）
破解密码的方法
社会工程学方法 字典程序攻击 口令文件窃取 暴力破解
I/O保护
处理器到设备通过I/O调用完成，需加读写 访问控制。设备到介质不需约束
2.7 主流操作系统的安全机制
UNIX安全机制 1、标识: 超级用户(root)控制一切。每个帐号是一 个单独实体，每个用户得到一个主目录和 一块硬盘空间。 每个用户帐号创建时，系统管理员分配 一个UID。 系统的/etc/passwd文件包含每个用户的 信息（也可能存于/etc/shadow）中。
操作系统的安全机制
操作系统的安全机制主要包括以下几个方面：
1. 身份验证机制：用于确认用户身份，并确保只有经过授权的用户才能访问系统资源。
2. 访问控制机制：用于限制用户对系统的访问权限，确保系统资源只能被授权用户访问和使用。
3. 数据加密机制：用于保护敏感数据不被未经授权的第三方获取和篡改。
4. 安全日志机制：用于记录系统安全事件，以便进行安全审计和故障排除。
5. 防火墙机制：用于限制网络访问，防止未经授权的网络访问和攻击。
6. 漏洞扫描和修补机制：用于定期扫描系统漏洞，并及时修补漏洞，提高系统安全性。
7. 安全策略和规则制定机制：用于制定和实施安全策略和规则，以确保系统整体安全性。
操作系统安全隔离机制ptrace
操作系统安全隔离机制ptrace
硬件隔离技术：
专用安全硬件模块，提供相对安全的硬件隔离环境，利用硬件实施访问控制。
一般由处理器或与主处理器连接的专用设备提供。
MMU通过虚拟地址，实现进程隔离。
IOMMUs，IO Memory Management Uints，转换设备DMA地址到物理地址，实现隔离设备驱动，限制硬件对虚拟机的直接访问。
DMA，Direct Memory Access，DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，比如将外部内存的区块移动到芯片内部更快的内存区。
主流的硬件隔离：在SoC内部或者外部设计一个专门的硬件安全模块。
软件隔离技术：
在软件层构建一个可信的隔离运行环境，从而限制恶意代码的扩散或将可信软件或敏感数据保护在该隔离环境中。
虚拟化技术：
基于瘦特权软件层的隔离技术。
抽象一个虚拟的软件或硬件接口。
来保证其上的软件模块能运行在一个虚拟出来的环境上。
实质是再现了整个物理服务器作为一个虚拟机来运行一个应用，
并由虚拟化监控程序来抽象服务器资源和分配资源给虚拟机（VM）。
但是监控程序执行抽象的开销会造成一定程度的性能损耗。
硬件虚拟化。
OS虚拟化。
应用程序虚拟化。
安全操作系统中的功能隔离机制
安全操作系统中的功能隔离机制在当今科技技术发展日新月异的时代背景下，各类信息系统的安全性面临着前所未有的严峻挑战。
针对系统安全性中出现的各类非法入侵、拒绝服务、信息泄露以及其他安全问题，需要专家们集思广益，设计出一套比较完善的安全系统，加以保护。
功能隔离机制是安全操作系统中应用最为广泛的一种安全保护机制。
本文将就功能隔离机制的基本原理以及功能隔离机制在安全操作系统中的具体应用作一深入探讨，以期对此机制有更深入的认识，为安全操作系统的开发提供技术支持。
一、功能隔离机制的基本原理功能隔离机制是安全操作系统中重要的安全保护机制之一，主要用于分离不同操作系统资源，防止一个操作系统被恶意的攻击程序所损坏，从而损害其他资源的完整性和安全性。
功能隔离机制的基本原理即把操作系统的不同部分进行分离，以保护不同部分间不发生非法交互，从而保证系统的正常运行。
一般情况下，功能隔离机制采用信息隔离的方式，如文件存储隔离机制、代码隔离机制，这些隔离机制都是基于安全操作系统中的沙箱机制，即将系统中不同的安全级别之间的资源和功能分隔开来，从而保护系统的安全性。
二、功能隔离机制的具体应用1、隔离机制的具体实现功能隔离机制的具体实现方式一般可以分为硬件隔离机制、软件隔离机制两种。
其中硬件隔离的机制一般采用物理隔离的方式，如将不同的服务器分别放在不同的服务器室内，通过密码锁和其他安全设施对服务器资源进行保护，以保证服务器资源的安全；而软件隔离机制则是基于操作系统中的沙箱机制，基于沙箱机制可以实现用户账户管理、进程分离和内存安全防护等等，从而保证系统的安全性。
2、隔离机制在安全操作系统中的具体应用功能隔离机制对安全操作系统的安全性有着重要的意义，在安全操作系统中，采用功能隔离机制可以提高系统的安全性，防止被恶意程序所破坏。
例如，采用多用户模式，可以将不同账户之间的资源进行隔离，从而防止不同账户之间的资源被恶意程序所侵害；另外，还可以采用进程隔离机制，将不同的进程之间进行分离，从而防止某种恶意的进程对其他进程的影响，增强系统的稳定性和安全性；此外，还可以采用内存隔离机制，将不同进程之间的内存空间进行分离，从而有效防止某个进程对其他进程的内存访问，进而有效的确保系统的安全性。
银行操作系统安全机制
银行操作系统安全机制操作系统是安装在计算机等设备上，用来控制其他程序运行，管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合，是连接计算机硬件与上层软件和用户之间的桥梁。
操作系统安全是主机安全的基础，主要通过以下机制实现：1）标识与鉴别：用户身份合法性鉴别、操作系统登录等。
2）访问控制：防止对资源的非法使用、限制访问主体对访问客体的访问权限、DAC&MAC&RBAC。
3）最小特权管理：限制、分割用户及进程对系统资源的访问权限；“必不可少的”权限。
以上机制，归根结底要依靠操作系统的安全配置来实现。
一、标识与鉴别标识与鉴别的主要作用是控制外界对于系统的访问。
其中标识指的是系统分配、提供的唯一的用户ID作为标识，鉴别则是系统要验证用户的身份，一般多使用口令来实现。
一旦系统验证了用户身份，就要开始赋予用户唯一标识的用户ID、组ID，还要检查用户申请的安全级、计算特权集、审计屏蔽码；赋予用户进程安全级、特权集标识和审计屏蔽码。
系统负责检查用户的安全级应在其定义时规定的安全级之内，否则系统拒绝用户的本次登录。
二、访问控制1.访问控制的基本概念访问控制（Access Control）指系统对用户身份及其所属的预先定义的策略组限制银行信息安全技术及管理体系其使用数据资源能力的手段。
通常用于系统管理员控制用户对服务器、目录、文件等网络资源的访问。
访问控制的主要目的是限制访问主体对客体的访问，从而保障数据资源在合法范围内得以有效使用和管理。
访问控制包括3个要素（图16-1）：1）主体（Subject，S）：是指提出访问资源的具体请求的实体。
2）客体（Object，O）：是指被访问资源的实体。
3）访问控制策略（Attribution，A）。
图16-1 访问控制2.访问控制模型访问控制的主要功能包括：保证合法用户访问授权保护的网络资源，防止非法的主体进入受保护的网络资源，或防止合法用户对受保护的网络资源进行非授权的访问。
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的活动。例如，在分时系统中，记录一个用户登
录时输入的不正确口令的次数，当超过一定的数
量时，就表示有人在猜测口令，可能就是非法的
用户。
（2）审计日志（audit log）
日志文件可以帮助用户更容易发现非法
入侵的行为，可以利用它综合各方面的信息，去
发现故障的原因、侵入的来源以及系统被破坏的
范围。
挥作用的服务，活动目录是一个分布式的目录服
务，能对用户提供统一的服务。
Windows系统的安全模型正是建立在
活动目录结构之上，提供域间信任关系、组策略
安全管理、身份鉴别与访问控制、管理委派等安
全性服务。
1．域间信任关系
这里的域是指Windows网络系统的安全性边
界。
Windows支持域间的信任关系，用来支 持直接身份验证传递，用户和计算机可以在目录
攻击的防范三个方面。
1．合理设置
利用操作系统的访问控制功能，为用户
和文件系统建立恰当的访问权限控制。
2．及时更新
及时地更新系统，能修正操作系统中已
发现的问题，会使整个系统的安全性、稳定性、
易用性得到大幅度提高。
3．攻击防范
攻击的防范主要是指对于各种可能的攻
击，比如利用系统缓冲区溢出攻击等要进行合理
9.2 Windows安全机制
9.2.1 Windows安全机制概述
Windows安全服务的核心功能包括了
活动目录AD服务、对PKI的集成支持、对
Kerberos V5鉴别协议的支持，保护本地数据
的EFS和使用IPSec来支持公共网络上的安全
通讯等。
9.2.2 活动目录服务
活动目录是一种包含服务功能的目录，
理员进行管理。
9.2.3 认证服务
Windows使用Kerberos V5协议作
为网络用户身份认证的主要方法。
Windows操作系统全面支持PKI，并
作为操作系统的一项基本服务而存在。
9.2.4 加密文件系统
Windows提供了加密文件系统EFS用
来保护本地系统，如硬盘中的数据安全。EFS是
ห้องสมุดไป่ตู้1．有选择的访问控制
对计算机的访问可以通过用户名和密码组
合及物理限制来控制；对目录或文件级的访问则可
以由用户和组策略来控制。
2．内存管理与对象重用
系统中的内存管理器必须能够隔离每个不
同进程所使用的内存。在进程终止且内存将被重用
之前，必须在再次访问它之前，将其中的内容清空
3．审计能力
安全系统应该具备审计能力，以便测试
2．抵御恶意破坏能力
恶意破坏可以使用安全漏洞扫描工具、特
洛伊木马、计算机病毒等方法实现。一个安全的操
作系统应该尽可能减少漏洞存在，避免各种后门出
现。
3．监控和审计日志能力
从技术管理的角度考虑，可以从监控和
审计日志两个方面提高系统的安全性。
（1）监控（monitoring）
监控可以检测和发现可能违反系统安全
其完整性，并可追踪任何可能的安全破坏活动。
审计功能至少包括可配置的事件跟踪能力、事件
浏览和报表功能、审计事件、审计日志访问等。
4．加密数据传送
数据传送加密保证了在网络传送时所截
获的信息不能被未经身份认证代理所访问。针对
窃听和篡改，加密数据具有很强的保护作用。
5．加密文件系统
对文件系统加密保证了文件只能被具有
的预先防范，对各类攻击的防范是操作系统系统
安全防护的一个重要内容。
9.1.4 操作系统的安全性
1．用户认证能力
操作系统的许多保护措施大都基于鉴别系统
的合法用户，身份鉴别是操作系统中相当重要的一
个方面，也是用户获取权限的关键。为防止非法用
户存取系统资源，操作系统采取了切实可行的、极
为严密的安全措施。
Windows 的 NTFS 文件系统的一个组件，能
让用户对本地计算机中的文件或文件夹进行加密
，非授权用户是不能对这些加密文件进行读写操
作的。
9.2.5 安全设置模板
Windows提供了安全模板工具，它可
以方便组织网络安全设置的建立和管理。安全模
板是安全配置的实际体现，它是一个可以存储一 组安全设置的文件。Windows包含一组标准安 全模板，模板适用的范围从低安全性域客户端设 置到高安全性域控制器设置都有。
3．身份鉴别与访问控制
身份鉴别服务用来确认任何试图登录到
域或访问网络资源的用户身份。在Windows环
境中，用户身份鉴别有两种方式：
（1）互动式登录，向域账户或本地计算
机确认用户的身份；
（2）网络身份鉴别，向用户试图访问的
任何网络服务确认用户的身份。
4．管理委派
将原来复杂的域管理任务分配给多个管
一些原则：
1．最小权限
2．机制的经济性
3．开放式设计
4．完整的策划
5．权限分离
6．最少通用机制
可共享实体提供了信息流的潜在通道，
系统为防止这种共享的威胁要采取物理或逻辑分
离的措施。
9.1.3 操作系统的安全配置
操作系统安全配置主要是指操作系统访
问控制权限的合理设置、系统的及时更新以及对
第9章 操作系统安全
9.1 操作系统的安全性 9.2 Windows安全机制 9.3 Windows安全配置 9.4 Unix安全机制 9.5 Linux安全机制 9.6 Linux安全设置
9.1 操作系统的安全性
9.1.1操作系统安全功能
一个安全的操作系统应该具有以下的功能
：
访问权的用户所访问。文件加密和解密的方式对
用户来说应该是透明的。
6．安全进程间通信机制
进程间通信也是给系统安全带来威胁的
一个主要因素，应对进程间的通信机制做一些必
要的安全检查。
9.1.2 操作系统安全设计
操作系统的安全性遍及整个操作系统的
设计和结构中，所以在设计操作系统时应多方面
考虑安全性的要求。下面是操作安全系统设计的
树的任何域中接受身份验证，使得用户或计算机
仅需登录一次网络就可以对任何他们拥有相应权
限的资源进行访问。
2．组策略安全管理
组策略安全管理可以实现系统的安全配
置。管理者可用此设置来控制活动目录中对象的
各种行为，使管理者能够以相同的方式将所有类
型的策略应用到众多计算机上，可以定义广泛的
安全性策略。
它可以做到“由此及彼”的联想、映射。如找到
了一个用户名，可以联想到该用户的账号等，提
高了系统资源的利用效率。
活动目录包括目录和与目录相关的服务
两个部分。
目录是存储各种对象的一个物理容器，
与Windows9X中的“目录”和“文件夹”没
有本质区别，仅仅是一个对象。
目录服务是为目录中所有信息和资源发