CC BY
78
Секция безопасности информационных технологий
УДК 681.3.067
JI.K. Бабенко, О.Б. Макаревич, Д.Э. Лим ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
В данной работе рассматривается задача проектирования безопасных много.
В соответствии с одной из современных классификаций [1] все системы с MIMD-архитектурой можно классифицировать по структуре памяти и методам синхронизации между процессорами.
В зависимости от структуры оперативной памяти существуют:
1) системы с общей памятью, адресуемой всеми процессорами;
2) системы с распределенной памятью, каждая часть которой доступна только одному процессору.
Межпроцессорные взаимодействия строятся через разделяемые переменные или с помощью механизма передачи сообщений. При этом могут существовать следующие виды архитектур:
1) общая память - разделяемые переменные (GMSV);
2) распределенная память - разделяемые переменные (DMSV);
3) распределенная память - передача сообщений (DMMP);
4) общая память - передача сообщений (GMMP).
,
межпроцессорного взаимодействия и синхронизации, называются системами с разделяемой памятью, например, CRAY Y-MP [2] (класс 1). Системы с распределенной памятью и синхронизацией через разделяемые переменные, как в BBN Butterfly, называются гибридными архитектурами (класс 2).
Системы, в которых память распределена по процессорам, а для взаимодействия и синхронизации используется механизм передачи сообщений, называются архитектурами с передачей сообщений, например: NCube, ЕС2703[3] (класс 3). Данный класс МВС является наиболее перспективным в настоящее время.
При проектировании многопроцессорных систем наиболее значимыми с точки зрения обеспечения безопасности являются два направления:
1) -;
2) .
Другие угрозы для обрабатываемых данных либо значительно менее сущест-, .
Поддержание логической целостности данных в МВС осуществляется как на , . -ство структур данных, требующих защиты. Решение данной задачи осуществляет-
ся, в первую очередь, путем корректной разработки системного и прикладного программного обеспечения. Соответствующие средства могут использовать формальные, программнореализованные методы распознавания тупиков. Примером таких средств могут быть:
♦ сем афоры;
♦ методы, основанные на ведении таблиц распределения ресурсов и таблиц запросов к занятым ресурсам. Анализ этих таблиц позволяет обнаружить взаимные блокировки;
♦ мониторы (высокоуровневое средство синхронизации).
- , , имеет собственную оперативную память (класс 3), семафоры и мониторы оказы-.
только с помощью обмена сообщениями.
Для защиты данных от случайных повреждений используются корректирую.
В распределенных системах схема контроля целостности данных подразумевает выполнение двумя сторонами - источником и приемником — некоторых (возможно, разных) криптографических преобразований данных. Источник преобразует исходные данные и передает их приемнику вместе с некоторым приложением, обеспечивающим избыточность шифрограммы. Приемник обрабатывает полу, -имное соответствие, осуществляя таким образом контроль целостности. Конкретное криптографическое преобразование является частью общего протокола взаи-.
обеспечиваться различными сочетаниями основных механизмов - цифровой подписи (например, ГОСТР 34.10-94, ГОСТР 33.11-94 и имитовставки (например, по ГОСТ 28147-87).
В связи с тем, что многопроцессорная система является сосредоточенным , -
.
Защита от несанкционированного доступа к данным представляет собой
,
функциями вычислительной системы. Как известно, удобство пользования вычислительной системой обратно пропорционально степени ее защищенности.
Основной задачей контроля и управления доступом является установление , . -вует два основных механизма управления доступом — дискреционный (произ-) ( ).
Проювольное управление доступом
Произвольное управление доступом в соответствии с требованиями «Оранжевой Книги» появляется начиная с класса С.
Основой произвольного управления доступом является матрица прав доступа, строки которой соответствуют субъектам (пользователи, процессы и т.д.), а столбцы объектам (файлы, каталоги, процессы и т.д.). В ячейках матрицы содержатся права доступа субъектов к объектам.
В качестве субъектов в МВС могут выступать пользователи, между которыми
( ).
работе не первом этапе рассматривается статическое распределение ресурсов РП.
С другой стороны, процессы, развивающиеся в РП, выступают как субъекты при обращении к параллельной системе баз данных.
В зависимости от способа представления матрицы прав доступа в ОС различают несколько способов реализации произвольного контроля доступа. Наиболее распространёнными для операционных систем являются:
1. списки прав доступа (Access Control List — ACL);
2. .
Списки прав доступа
При произвольном управлении доступом с помощью ACL с каждым объектом ассоциируется список пользователей, в котором указаны их права доступа к . ACL
проверяется на наличие прав, ассоциированных с идентификатором пользователя,
, ,
системе баз данных.
Биты защиты
,
UNIX, они реализуют произвольный доступ с помощью механизма битов защиты. При этом вместо списка пользователей, которым разрешён доступ к объекту, с
. UNIX
доступа субъектов по чтению, записи и выполнению. При этом биты защиты может изменять только владелец задачи и администратор.
, , -зовать комбинации списков контроля доступа и битов защиты.
Нормативное управление доступом
В отличие от произвольного управления доступом, которое позволяет передавать права одного пользователя другому, нормативное управление доступом полностью запрещает передачу прав доступа между пользователями. Это позволяет разрешить проблему «троянских коней» в защищённых информационных системах. Нормативное управление доступом, основанное на модели Белла-Лападула и известное как правила «запрета чтения с верхнего уровня» и «записи на нижний уровень», может быть перенесено в МВС с соответствующими модификациями, учитывающими архитектурные особенности системы.
Если MIMD-MBC относится к классам 3 и 4, т.е. процессы взаимодействуют
(DMMP, GMMP), -
нентами МВС построены на основе модели клиент/сервер, то задачи по обеспечению безопасности решаются службой безопасности на уровне ОС. Наиболее перспективной с этой точки зрения является технология реализации ОС, получившая известность как микроядерная [2], [3].
Все компоненты системы используют средства микроядра для обмена сообщениями, но взаимодействуют непосредственно. Микроядро лишь проверяет за-
,
.
В результате такие важные компоненты ОС, как файло вая система, сетевая . ., - , функционируют как отдельные процессы и взаимодействуют с ядром и друг с другом на общих основаниях.
Этот подход построения операционных систем использовался и в авторской разработке отечественной МВС ЕС2703 [4].
Структура и организация данной МВС позволяет функционировать в вычислительной среде множеству параллельных процессов различных типов. Организация ОС МВС выполнена по принципу разделения основных функций и реализации их на собственных процессорах. Ядро ОС осуществляет инициализацию среды , , -нение в соответствии с масштабом реального времени, загрузку задач и управление их прохождением по ВС, а также обеспечивает взаимодействие с файловой системой для формирования связей задач с файлами данных с учетом координации коммутирующих программ через процессор обмена. Основными преимуществами ОС, реализованной на собственных процессорах, являются:
♦ повышение ее производительности;
♦ отсутствие аппарата ключей защиты, так как выполнение системных программ и программ пользователя производится на независимых процессорах с локальной памятью;
♦ управление режимом мультипроцессной обработки на РП, осуществляемое ядром ОС, аппаратно разделенным с РП, что дает возможность освободить макропроцессоры от системной составляющей, и приведет к довольно простой структуре ОС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боев один В.В., Капитонова А.П. Методы описания и классификации вычислительных систем. М.: МГУД994.
2. Зегжда ДМ., Ивашко А.М. Как построить защищенную информационную систему. СПб: «Интерлайн», 1998.
3. . ., . ., . ., . . -
мой архитектурой. // ЭВТ. Сб. Статей. М.: Радио и связь, 1988. Вып.2.
4. . ., . ., . .
многопроцессорных системах для приложений реального времени. Препринт № 16-88. Львов, 1988.
УДК 681.325.5
П.А. Федоров, АЖ. Шилов, ДА. Шилов
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ПРОЦЕССОРЕ ТМ8320С30
Рассмотрен алгоритм адаптивного полиномиального сжатия изображений с потерями. Выполнен анализ его реализации различными способами.
