12.1 操作系统安全概述
操作系统安全是计算机系统安全的核心部分，旨在保护操作系统和其管理的硬件资源、应用程序和数据免受未经授权的访问、损坏和滥用。操作系统作为计算机系统的基础，它不仅要提供稳定的资源管理和高效的服务，还要确保操作系统本身不受各种安全威胁的影响。
1. 操作系统安全的目标
操作系统安全的核心目标是保障机密性、完整性、可用性和可控性。这四个目标通常被称为信息安全的“CIA三要素”（Confidentiality, Integrity, Availability）。
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保密性 (Confidentiality)：
- 保密性要求操作系统能够防止未授权的用户访问系统的敏感信息。
- 保护用户数据、系统配置和敏感文件不被泄露或被不当使用。
- 例如，加密文件系统和数据传输可以增强保密性。
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完整性 (Integrity)：
- 完整性确保数据和系统资源不会被未经授权的方式篡改。
- 确保文件和配置的正确性，防止恶意软件、非法修改或数据损坏。
- 例如，数字签名、校验和和数据哈希值常用于验证文件和程序的完整性。
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可用性 (Availability)：
- 可用性确保合法用户在需要时能够正常访问系统和数据。
- 防止拒绝服务攻击（DoS）和资源耗尽等问题，确保系统在合理时间内可用。
- 例如，负载均衡、冗余硬件和网络监控可以提高可用性。
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可控性 (Accountability)：
- 可控性要求能够追踪所有系统活动，确保能够记录用户行为和系统事件。
- 通过日志和审计工具，对系统的使用情况进行监控，提供安全事件的可追溯性。
- 审计日志帮助管理员识别潜在的安全威胁并采取及时的反应措施。
2. 操作系统安全的主要威胁
操作系统面临多种不同类型的安全威胁。以下是一些常见的威胁类型：
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外部攻击：
- 由攻击者从外部入侵系统，如恶意软件（病毒、蠕虫、木马）、黑客攻击等。
- 攻击者可能通过未修补的漏洞、社交工程学或弱密码来攻击系统。
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内部威胁：
- 来自系统内部的威胁，包括合法用户的恶意行为或不当使用。
- 例如，管理员滥用权限、用户共享密码或未经授权访问敏感数据。
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未修补的漏洞：
- 零日漏洞（Zero-Day Vulnerabilities）指操作系统或应用程序中未公开或未修补的安全漏洞，攻击者可以利用这些漏洞发起攻击。
- 操作系统的安全性依赖于及时安装补丁和更新，以消除已知的漏洞。
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社会工程学攻击：
- 攻击者通过欺骗手段获取敏感信息或系统访问权限，通常通过电话、邮件等手段进行“钓鱼”攻击。
- 例如，通过伪装成系统管理员，骗取用户密码或访问权限。
3. 操作系统安全模型
操作系统安全模型主要用于定义如何保护系统中的资源，规范对资源的访问控制。常见的安全模型有：
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自主访问控制 (DAC, Discretionary Access Control)：
- 在 DAC 模型中，资源的拥有者（通常是文件或目录的创建者）可以自主决定哪些用户或程序可以访问自己的资源。
- 访问权限基于文件所有者、用户组和其他用户。
- 典型的例子是 Linux 和 UNIX 系统中的文件权限模型。
- 优点：简单、灵活。
- 缺点：可能导致安全问题，如用户误设置权限，或者恶意用户滥用权限。
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强制访问控制 (MAC, Mandatory Access Control)：
- MAC 强调基于安全策略的控制，操作系统根据预定义的规则强制实施访问控制。
- 用户和程序无法改变或绕过这些规则。
- 典型的例子是 SELinux、AppArmor，它们可以基于策略控制程序的行为。
- 优点：加强了系统的安全性，避免了用户或程序绕过访问控制。
- 缺点：较为复杂，管理和配置较难。
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基于角色的访问控制 (RBAC, Role-Based Access Control)：
- RBAC 基于用户角色来管理权限，而不是单独地为每个用户设置权限。
- 用户被分配到特定角色，不同角色拥有不同的访问权限。例如，管理员、普通用户、访客等角色。
- 优点：便于管理，角色定义明确，符合最小权限原则。
- 缺点：配置不当时，角色权限可能会过于宽泛。
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基于属性的访问控制 (ABAC, Attribute-Based Access Control)：
- 在 ABAC 模型中，访问控制是基于对象、主体（用户或程序）和环境等属性来进行的。
- 例如，访问权限可能会根据用户的地理位置、时间、网络环境等动态调整。
- 优点：灵活、动态，适应更复杂的访问控制需求。
- 缺点：配置和管理复杂，计算开销较大。
4. 操作系统安全防护技术
为保护操作系统免受各种攻击和威胁，操作系统通常采用一系列的安全防护技术。以下是常见的几种技术：
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