ОС и СУБД: мандатное разграничение доступа

          Разграничение прав доступа — важнейший элемент обеспечения безопасности информационной системы, однако сама по себе безопасность не самоцель, хотя об этом не всегда помнят. Если на одном компьютере разместить исключительно секретные материалы и физически отрезать его от сети, то проблемы с безопасностью будут решены. В ряде случаев так и поступают, однако выделять по компьютеру на каждую категорию секретности неразумно — иногда требуется, не покидая защищенную систему, иметь доступ ко всей информации, в том числе и несекретной. Каким образом, запуская в защищенной среде таких разных ОС, как Astra Linux Special Edition и SELinux/SEPGSQL, приложение, использующее СУБД PostgreSQL, обеспечить разграничение прав доступа и предоставить пользователю ровно тот уровень секретности, который ему положен? При этом очевидно, что ставить мандатную СУБД поверх немандатной ОС бессмысленно.

          Всегда можно представить ситуацию, когда в большой базе данных лишь часть информации секретна и важно обеспечить гранулированность доступности. Например, сотрудники районных отделений полиции получают доступ к данным только о жителях своего района, а на уровне города должна быть доступна информация о любом жителе мегаполиса. Такое разграничение доступа реализуется на уровне записей, или строк таблицы (Row Level Security, RLS), однако оно поддерживается не всеми СУБД.

          В современных безопасных системах может быть реализована комбинация дискреционного (избирательного) разграничения доступа (Discretionary Access Control, DAC), ролевого разграничения доступа (Role Based Access Control, RBAC) и мандатного (принудительного, обычно многоуровневого) разграничения доступа (Mandatory Access Control, MAC). Как правило, они реализуются именно в таком порядке: следующий «поверх» предыдущего. То есть ресурс, доступный по правилам мандатного доступа, заведомо доступен по правилам дискреционного доступа, но не наоборот.

          Мандатное управление доступом обсуждается редко, мало того, его иногда трактуют искаженно, опираясь на опыт работы с бумажными документами, для которых установлены различные уровни секретности. Перенос представлений о работе с бумажными документами на работу с электронными, на уровни доступа ОС и тем более на СУБД, иногда дезориентирует — сходство обманчиво. Для многоуровневой политики имеется простой принцип «читай вниз, пиши вверх», который не похож на то, что подразумевается в реальном мире. Принцип «Write up, read down. No read up, no write down» (субъект, обладающий определенным уровнем доступа, не может читать информацию, относящуюся к более высокому уровню, но может читать менее секретные документы; субъект, обладающий определенным уровнем доступа, не сможет создавать объекты с более низким уровнем допуска, чем имеет сам, но при этом может писать в более высокоуровневые объекты), входящий в модель Белла — Лападулы, прописан и в отечественных документах, регламентирующих требования к безопасности информационных систем. Первая половина этого принципа очевидна, а про вторую этого сказать нельзя: невозможно представить себе ситуацию из «бумажного» мира, когда сотрудник получает доступ на запись в документ высокой секретности, не имея при этом права (и возможности) его читать. Однако именно так исключается попадание данных, доступных высокоуровневым объектам, в низкоуровневые объекты.

          Мандатное разграничение доступа еще называют принудительным контролем доступа: пользователь не может управлять доступом к информации, а сами правила доступа жестко определены политикой безопасности. Наличие разграничения доступа MAC, DAC и RBAC — обязательное требование при защите информации категории «гостайна», однако для разных ОС и СУБД оно может трактоваться по-разному. Например, в мандатном управлении доступа для операционной системы Astra Linux пользователь сам может выбирать уровень секретности из тех, что разрешены ему системным администратором, и этот уровень будет сохраняться на протяжении сессии. Теоретически мандатная система доступа не обязательно должна иметь различные уровни конфиденциальности (секретности или доступа), однако в реальной жизни редко находятся причины использовать немногоуровневую политику: именно она обязательна для систем с обеспечением гостайны.

          Поток информации (документов) идет снизу вверх от менее секретных к более секретным — сотрудник, не имеющий формы допуска, может добавить свою часть отчета в общий, уже секретный отчет, не представляя себе общей картины. При этом сотрудник с формой допуска, позволяющей его прочитать, не может исправить ошибку в рабочих материалах первого сотрудника, ведь таким образом окажется раскрыта некая секретная информация, которой он располагает (повысится гриф первоначальной информации).

          Имеется некоторый набор средств для реализации мандатных ОС, но для российской действительности актуальны две — SELinux [1] и Astra Linux Special Edition [2].

          SELinux (Security-Enhanced Linux) представляет собой обычный дистрибутив Linux, скомпилированный с набором модулей (LSM, Linux Security Modules), перехватывающих системные вызовы.

          Модули представляют собой «крюки» («хуки»), к которым можно «подвесить» свои обработчики. Код SELinux открыт, и мандатный доступ строится поверх обычной системы доступа Linux — то есть файл, недоступный в Linux, будет недоступен и в SELinux, но не наоборот. При определении доступности файла система сравнивает метки субъекта и объекта, а затем принимает решение о допустимости операции. Метка представляет собой набор полей, содержимое которых может по-разному задаваться в различных политиках безопасности. Для создателей и пользователей мандатных систем наиболее интересна многоуровневая политика защиты (Multi Level Security, MLS), основанная на иерархии уровней секретности (чувствительности) и набора категорий. Пользователь SELinux — это сущность, определенная в политике, отвечающая за конкретный набор ролей и других атрибутов контекста безопасности. Пользователи SELinux отличаются от пользователей Linux, поэтому необходимо сопоставление (mapping) между ними через политику SELinux, позволяющее пользователям Linux наследовать ограничения пользователей SELinux.

          Версия Astra Linux Special Edition разработана компанией «РусБИТех» на основе подсистемы PARSEC, целиком реализованной в виде модулей LSM, причем разработчики не декларируют следование модели Белла — Лападулы, а предлагают собственную патентованную «мандатную сущностно-ролевую ДП-модель» (модель логического управления доступом «Д» и информационными потоками «П»). Объекты располагаются в монотонной по доступу иерархии контейнеров (каталог — это контейнер для файлов, таблица базы данных — контейнер для записей). Уровень конфиденциальности контейнера не уступает уровню содержащихся в нем объектов. По умолчанию запись «вверх» в модели безопасности Astra Linux невозможна — можно писать только на свой уровень. Однако, поскольку работать с такой жесткой системой запретов трудно, а в некоторых ситуациях просто невозможно, вводятся средства игнорирования мандатных меток контейнера или объекта. Атрибут «ehole» мандатной метки позволяет игнорировать любые мандатные правила, а бит CCR делает «прозрачными» контейнеры, непрозрачные для нижележащих уровней секретности.

MAC В POSTGRESQL ДЛЯ SELINUX

          В среде SELinux для поддержки разграничения доступа MAC для СУБД PostgreSQL имеется расширение sepgsql, которому необходима поддержка в ядре операционной системы, поэтому он может работать только в Linux 2.6.28 и выше. Это расширение работает на базе мандатной системы SELinux, используемой в Red Hat, CentOS, Fedora и др., а также в их российских собратьях: ОС «Синергия-ОС» (РФЯЦ-ВНИИЭФ), ОС «Заря» и ряде других.

          При принятии решения о предоставлении доступа к объекту базы данных, sepqsql сверяется с политиками безопасности SELinux, поскольку внутри sepgsql нет самостоятельного механизма назначения, хранения и модификации меток пользователей. Расширение обеспечивает присвоение меток безопасности пользователям и объектам базы данных через внешних «провайдеров», одним из которых является SELinux. Можно назначать метки безопасности схемам, таблицам, столбцам, последовательностям, представлениям и функциям. Когда расширение sepgsql активно, метки безопасности автоматически назначаются поддерживаемым объектам базы в момент их создания в соответствии с политикой безопасности, которая учитывает метку создателя, метку, назначенную родительскому объекту создаваемого объекта, и, в некоторых случаях, имя создаваемого объекта. Для схем родительским объектом является текущая база данных; для таблиц, последовательностей, представлений и функций — схема, содержащая эти объекты; для столбцов — таблица.

          Существующая реализация sepgsql имеет ряд особенностей и ограничений, которые необходимо принимать во внимание, но самое важное — это неспособность ограничения доступа на уровне строк. В версиях PostgreSQL 9.5 и 9.6 и во всех версиях Postgres Pro такая возможность предусмотрена.

MAC В POSTGRESQL ДЛЯ ASTRA LINUX

          Защищенные версии СУБД PostgreSQL, поставляемые компанией «РусБИТех» вместе с Astra Linux Special Edition v.1.5, собраны со специальными патчами, позволяющими взаимодействовать с мандатной системой PARSEC. Они базируются на стандартных версиях PostgreSQL 9.2 либо PostgreSQL 9.4 и отличаются реализацией мандатного разграничения (в 9.4 более полный функционал и реализована ДП-модель управления доступом и информационными потоками, соответствующая модели безопасности в ОС Astra Linux). СУБД PostgreSQL использует механизмы ОС для того, чтобы пользователь получил те же поля метки мандатного доступа, что и пользователь ОС, вошедший с соответствующими мандатными атрибутами. В сессии возможен только один уровень конфиденциальности, а не диапазон, как в SELinux и sepgsql.

          В качестве главного контейнера выбрано табличное пространство pg_global — одно на кластер базы данных. Применение мандатных прав доступа работает на уровне доступа к объектам базы данных и на уровне доступа непосредственно к данным. В отличие от sepgsql, эта реализация поддерживает разграничение на уровне записи: записи рассматриваются как объекты, а содержащие их таблицы — как контейнеры. Метки системных объектов располагаются в записях таблиц системного каталога, непосредственно описывающих защищаемый объект.

«СИНЕРГИЯ-БД»

          В реальности встречаются ситуации, когда sepgsql недостаточно, — например, когда требуется защита на уровне строк. В поставку ОС Astra Linux входит защищенная СУБД, привязанная к мандатной системе безопасности ОС Astra Linux. При этом многие потребители нуждаются в защищенной, но платформенно-независимой СУБД. Кроме того, такую комбинацию СУБД и ОС проще сертифицировать: получить сертификат на комбинацию защищенной сертифицированной ОС и защищенной сертифицированной СУБД легче, чем на комплекс, в котором СУБД и ОС тесно взаимосвязаны. В последнем случае при изменении ОС (даже при переходе на другую версию той же ОС) придется заново начинать процесс инспекционного контроля сертифицированного продукта или процедуру сертификации.

          Однако абсолютно кросс-платформенное решение невозможно — ОС, созданные даже на основе одного и того же ядра Linux, могут сильно отличаться [3]. Технически задача упростится, если исключить из набора платформ специфические ОС и взять за основу стандартные средства SELinux. Но тогда пришлось бы отказаться от поддержки платформы Astra Linux, популярной на ряде отечественных предприятий.

          Возможно компромиссное решение — создать ПО связующего слоя, которое предоставит все необходимые для работы защищенной СУБД мандатные атрибуты, не требуя изменения кода ядра СУБД и исходного кода расширений ОС. Однако разработчикам придется потрудиться и над тем, чтобы универсальность не достигалась в ущерб производительности СУБД.

          Мандатная СУБД «Синергия-БД», включающая в себя такое ПО промежуточного слоя, обеспечивает достаточную функциональность и приемлемую производительность (потери на уровне 15%). Эта СУБД разработана РФЯЦ-ВНИИЭФ и компанией Postgres Professional и представляет собой кросс-платформенную среду, работающую на отечественных системах «Синергия-ОС» и Astra Linux Special Edition.

          Поскольку Astra Linux и «Синергия-ОС» по-разному решают проблемы доступа, то унификацию берет на себя ПО связующего слоя. Например, в Astra Linux пользователь регистрируется в системе с одним на сессию уровнем конфиденциальности, а «Синергия-ОС» предоставляет своим пользователям диапазон уровней — в этом случае «Синергия-БД» выбирает минимальный уровень из возможных. При этом, чтобы избежать деградации производительности СУБД, атрибуты безопасности пользователя кэшируются на время сессии. Пользоваться базой могут не только сотрудники с определенным уровнем доступа, заданным параметрами пользователя в ОС, но и те, кто входит в систему без метки доступа.

          За основу «Синергии-БД» была взята версия СУБД PostgreSQL 9.5.5, в которой имеются штатные методы аутентификации, настраиваемые через pg_hba.conf. На рис. 1 показан порядок взаимодействия удаленных пользователей с подсистемами безопасности двух разных ОС и «Синергии-БД».

          Пользователь авторизуется через механизмы СУБД, например PAM (Pluggable Authentication Modules — «подключаемые модули аутентификации») или GSS (Generic Security Services — «общий программный интерфейс сервисов безопасности», например Kerberos), после чего запускается проверка механизма мандатного доступа. Например, если таблица-контейнер «прозрачна», то для любого пользователя она открыта для чтения и записи, но увидит он в ней только те строки, уровень конфиденциальности которых равен его собственному или меньше. Это и есть разделение доступа на уровне строк, отвечающее модели Белла — Лападулы.

          На рис. 2 приведена иерархия объектов «Синергии-БД» — если наследуется таблица, то она считается логически входящей в контейнер родительской таблицы. Видно, что доступ к средствам процедурных языков базы данных (и тем более к функциям) определяется на уровне базы данных, а не на глобальном уровне.

Модульная структура провайдеров безопасности дает возможность подключать новые модули и интегрировать СУБД в состав других защищенных ОС, имеющих мандатное разграничение доступа, что существенно упрощает и ускоряет процесс сертификации.

Очевидно, что по разным причинам безопасные мандатные системы будут достаточно активно развиваться, а значит, будут развиваться подходы к обеспечению совместимости и кросс-платформенности ОС и СУБД. Кроме того, дополнительные исследования потребуются в области организации работы сетей в мандатной среде, обеспечения репликации, а также создания удобных интерфейсов взаимодействия с различными ОС и СУБД.

Литература

1. Андрей Боровский. SELinux — система повышенной безопасности // Открытые системы.СУБД. — 2005. — № 4. — С. 30–37.
   URL: www.osp.ru/os/2005/04/185543
   (дата обращения: 18.03.2017).
2. Сергей Муравьев, Сергей Дворянкин, Игорь Насенков. СУБД: проблема выбора // Открытые системы.СУБД. — 2015. — №1. — С. 22–24.
   URL: https://www.osp.ru/os/2015/01/13045322
   (дата обращения: 10.03.2017).
3. Алексей Гриневич, Денис Марковцев, Владимир Рубанов. Проблемы совместимости Linux-систем // Открытые системы.СУБД. — 2007. — № 1. — С. 10–15.
   URL: https://www.osp.ru/os/2007/01/3999198
   (дата обращения: 18.03.2017).

Валерий Попов (v.popov@postgrespro.ru) — руководитель группы информационной безопасности и сертификации, компания Postgres Professional (Москва).

Источник: Открытые системы. СУБД | 2017 | № 01
02.03.2017