an ninh cơ sở dữ liệu

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan : Luận văn “Nghiên cứu một số mô hình đảm bảo an ninh cơ
sở dữ liệu và thử nghiệm ứng dụng” là công trình nghiên cứu khoa học, độc lập của
tôi.
Đây là đề tài của luận văn Thạc sỹ ngành công nghệ thông tin. Kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn này chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức
nào.
Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2010
Tác giả luận văn
Lê Thị Sinh
1
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 5
BẢNG CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT 6
LỜI NÓI ĐẦU 7
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ AN NINH HỆ THỐNG THÔNG TIN 9
1.1. VẤN ĐỀ AN NINH CƠ SỞ DỮ LIỆU 9
1.1.1. Khái niệm Cơ sở dữ liệu 9
1.1.1.1. Cơ sở dữ liệu và mô hình Cơ sở dữ liệu 9
1.1.1.2. Cơ sở dữ liệu dạng quan hệ 10
1.1.2. Vấn đề bảo vệ Cơ sở dữ liệu 10
1.1.2.1. Những hiểm họa đối với Cơ sở dữ liệu 10
1.1.2.2. Những yêu cầu bảo vệ Cơ sở dữ liệu 11
1.1.2.3. Các phương pháp bảo vệ Cơ sở dữ liệu 12
1.2. VẤN ĐỀ AN NINH MẠNG MÁY TÍNH 17
1.2.1. Khái niệm Mạng máy tính 17
1.2.2. Vấn đề bảo vệ Mạng máy tính 18
1.2.2.1. Những hiểm họa đối với Mạng máy tính 18
1.2.2.2. Những yêu cầu bảo vệ Mạng máy tính 19

1.3. VẤN ĐỀ AN NINH HỆ ĐIỀU HÀNH [4]-[7] 21
1.3.1. Khái niệm Hệ điều hành 21
1.3.2. Vấn đề bảo vệ Hệ điều hành 23
1.3.2.1. Những hiểm họa đối với Hệ điều hành 23
1.3.2.2. Những yêu cầu bảo vệ Hệ điều hành 23
1.3.2.3. Các phương pháp bảo vệ Hệ điều hành 23
1.4. VẤN ĐỀ BẢO VỆ DỮ LIỆU 27
1.4.1. Khái niệm dữ liệu 27
1.4.2. Vấn đề bảo vệ dữ liệu trong CSDL 27
1.4.2.1. Những hiểm họa đối với dữ liệu trong CSDL 27
1.4.2.2. Những yêu cầu bảo vệ dữ liệu trong CSDL 27
1.4.2.3. Các phương pháp bảo vệ dữ liệu trong CSDL 27
Chương 2. MỘT SỐ NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ DỮ LIỆU. .28
2.1. BẢO MẬT DỮ LIỆU 28
2.1.1. Bảo mật dữ liệu bằng hệ mật mã 28
2.1.2. Một số hệ mật mã dữ liệu [2] 28
2.1.3. Hệ mật mã chuẩn DES (Data Encryption Standard) [6] 29
2.2. BẢO TOÀN DỮ LIỆU [2] 35
2.2.1. Bảo toàn dữ liệu bằng chữ ký số 35
2.2.2. Bảo toàn dữ liệu bằng hàm băm 35
2.3. XÁC THỰC DỮ LIỆU [6] 36
2.3.1. Xác thực dữ liệu bằng chữ ký số 36
2.3.2. Một số phương pháp ký số 36
2.3.3. Sơ đồ chữ ký số RSA 37
2
Chương 3. MỘT SỐ MÔ HÌNH AN NINH CSDL [7] 39
3.1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH AN NINH CSDL 39
3.2. MÔ HÌNH MA TRẬN TRUY CẬP HARRISON–RUZZO–ULLMAN
(HRU) 41
3.2.1. Trạng thái cấp quyền (Authorization State) 41

3.2.2. Các kiểu truy cập (Access Modes) 43
3.2.3. Các phép toán (Operations) 43
3.2.4. Các câu lệnh (Commands) 46
3.2.5. Ủy quyền 49
3.2.6. Thực thi của mô hình ma trận truy cập (Model Implementation) 50
3.2.7. Mở rộng mô hình: 50
3.3. MÔ HÌNH TAKE - GRANT 52
3.3.1. Trạng thái ủy quyền (Authorization State) 52
3.3.2. Các kiểu truy cập (Access Modes) 53
3.3.3. Các phép toán (Operations and Transfer to privileges) 54
3.3.4. Mở rộng của mô hình 57
3.4. MÔ HÌNH ACTEN (ACTION – ENTITY MODEL) 59
3.4.1. Các kiểu truy cập 59
3.4.1.1 Kiểu truy cập Static 59
3.4.1.2 Kiểu truy cập Dynamic 59
3.4.2. Việc cấp quyền (Authorizations) 61
3.4.3. Sự phân lớp thực thể (Entity classification) 62
3.4.4. Các cấu trúc của mô hình (Model structures) 62
3.4.5. Luật biến đổi và luật kiên định 64
3.5. MÔ HÌNH WOOD ET AL 68
3.5.1. Kiến trúc ANSI/SPARC 68
3.5.2. Chủ thể và đối tượng 69
3.5.3. Kiểu truy nhập 70
3.5.4. Hàm ánh xạ (Mapping function) 71
3.5.5. Trạng thái cấp quyền (Authorization state) 71
3.5.6. Các luật truy nhập ở mức khái niệm 73
3.5.7. Các luật truy nhập ở mức ngoài 74
3.5.8. Kiểm soát truy cập 75
3.6. THẢO LUẬN VỀ MÔ HÌNH TỰ QUYẾT 77
3.7. MÔ HÌNH SEA VIEW 79

3.7.1. Mô hình MAC (Mandatory Access Control) 79
3.7.2. Mô hình TCB (Trusted Computing Base) 81
3.7.2.1 Quan hệ đa mức 81
3.7.2.2 Truy nhập tới quan hệ đa mức 85
3.7.2.3 Chính sách “an ninh thận trọng” 86
3.7.2.4 Kiểm soát truy nhập “thận trọng” 87
3.7.2.5 Quản trị cấp quyền 87
3.7.3. Mô tả về quan hệ đa mức 87
3.8. MÔ HÌNH JAJODIA VÀ SANDHU 88
3
3.8.1. Quan hệ đa mức 88
3.8.1.1 Các đặc trưng 88
3.8.1.2 Truy cập vào mô hình đa mức 90
3.8.2. Mở rộng của mô hình 90
3.9. MÔ HÌNH SMITH AND WINSLELT 92
3.9.1. Các đặc trưng cơ bản 92
3.9.2. Truy nhập tới quan hệ đa mức 94
Chương 4. THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG 101
4.1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO 101
4.2. ÁP DỤNG MÔ HÌNH AN NINH MA TRẬN TRUY NHẬP 102
4.2.1. Chủ thể và các quyền truy cập 102
4.2.3. Tập các kiểu truy cập 103
4.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ DỮ LIỆU 106
4.3.1. Bảo vệ chương trình quản lý 106
4.3.2. Bảo vệ dữ liệu bằng phương pháp mã hoá 106
KẾT LUẬN 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108
4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Tên hình Trang

Hình 1.1 Thông tin có thể rò rỉ trên kênh truyền từ X sang Y 12
Hình 1.2 Hệ thống kiểm soát truy nhập 13
Hình 1.3 Hệ thống đóng 14
Hình 1.4 Hệ thống mở 15
Hình 1.5 Phiên làm việc của người dùng 20
Hình 3.1 Mô hình Harrison-Ruzzo-Ullman 36
Hình 3.2 Các phương pháp lưu trữ khác nhau cho một ma trận truy cập 45
Hình 3.3 Kết quả thực hiện tuần tự các phép toán trên đồ thị G 50
Hình 3.4 Ví dụ về quyền thuận nghịch trong mô hình Take- Grant 52
Hình 3.5 Ví dụ về đồ thị tĩnh 56
Hình 3.6 Ví dụ về đồ thị động 57
Hình 3.7 Kiến trúc cơ sở dữ liệu 3 mức ANSI/SPARC 63
Hình 3.8 Mối quan hệ giữa các luật tại các mức khác nhau 67
Hình 3.9 Minh họa một kiểu tấn công Trojan Hourse 71
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Tên bảng Trang
Bảng 3.1 Các mô hình an ninh HĐH và CSDL 34
Bảng 3.2 Ma trận truy cập 36
Bảng 3.3: Các phép toán của mô hình HRU 38
Bảng 3.4 Các phép toán trong mô hình Take -Grant 45
Bảng 3.5 Cách thức truy cập và mức ưu tiên 54
Bảng 3.6 Bảng lớp an ninh 58
Bảng 3.7 Trạng thái các thực thể 58
Bảng 3.8 Ví dụ về bảng truy nhập bắt buộc AC 66
Bảng 3.9 Ví dụ về bảng các luật mức khái niệm 68
5
Tên bảng Trang
Bảng 3.10 Ví dụ về một quan hệ đa mức EMPLOYEE 85
Bảng 3.11. Giải thích ở các mức khác nhau của quan hệ EMPLOYEE 86
Bảng 3.12 Quan hệ đa mức EMPLOYEE sau khi chèn 88

Bảng 3.13 Ví dụ 1 về update trong quan hệ đa mức 89
Bảng 3.14 Ví dụ 2 về update trong quan hệ đa mức 89
BẢNG CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT
CNTT Information Technology Công nghệ thông tin
CSDL Data Base Cở sở dữ liệu
DAC Dicretionary Access Control
Models
Mô hình điều khiênt truy nhập
tự quyết
HĐH Operating Systems Hệ điều hành
HSSV Student Học sinh, sinh viên
MAC Mandatory Access Control
Models
Mô hình bắt buộc
TCB Trusted Computing Base Cơ sở tính toán tin cậy
AC Access Constraint table Bảng truy nhập bắt buộc
ER External Rules Các luật truy nhập mức ngoài
CR Conceptual Rules Các luật truy nhập khái niệm
CL Capability List Danh sách khả năng
ACL Access Control List Danh sách điều khiển truy cập
6
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, ngành Công nghệ thông tin đã có những phát triển vượt bậc. Sự phát
triển này đã đem lại sự thay đổi to lớn về mọi mặt trong nền kinh tế cũng như xã hội.
Từ các văn bản đơn giản, các dữ liệu quan trọng cho đến các công trình nghiên cứu
đều được tổ chức và lưu trữ trên máy. Đặc biệt khi mạng Internet và các mạng cục bộ
phát triển, các dữ liệu không chỉ được tổ chức và lưu trữ trên các máy đơn lẻ mà chúng
còn được trao đổi, truyền thông qua hệ thống mạng một cách nhanh chóng, dễ dàng.
Việc kết nối máy tính vào mạng hết sức đơn giản, nhưng lợi ích từ việc sử dụng

mạng để chia sẻ tài nguyên giữa những người sử dụng lại hết sức to lớn. Mạng máy
tính hiện nay đã là công cụ không thể thiếu được trong hầu hết các hoạt động của con
người như giải trí, giáo dục, kinh doanh, bảo hiểm, ngân hàng,….
Tuy nhiên, lại phát sinh một vấn đề mới là các thông tin quan trọng nằm trong
kho dữ liệu hoặc đang trên đường truyền có thể bị ăn cắp, có thể bị làm sai lệch hoặc
giả mạo. Điều đó làm ảnh hưởng không nhỏ đến các tổ chức, các công ty hay cả một
quốc gia. Để giải quyết vấn đề trên, các nhà nghiên cứu đã bắt tay vào nghiên cứu và
xây dựng các mô hình nhằm đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin. Hiện nay đã có
một số lý luận, khái niệm và một số mô hình về an toàn bảo mật thông tin, an ninh cơ
sở dữ liệu (CSDL), an ninh hệ điều hành được đưa ra. Các phần mềm ứng dụng cũng
đã được phát triển và cung cấp môi trường giúp người lập trình có thể khắc phục, hạn
chế các chỗ hổng trong việc quản lý CSDL.
Thông tin trong máy tính hoặc trên đường truyền cần đảm bảo ba yêu cầu cơ bản là:
- Yêu cầu bí mật: Thông tin không bị lộ cho những người không có trách nhiệm.
- Yêu cầu toàn vẹn: Thông tin không bị thay đổi trong quá trình sử dụng.
- Yêu cầu sẵn sàng: Cung cấp kịp thời, đáp ứng yêu cầu của người sử dụng.
Khi kho dữ liệu ngày càng nhiều và việc truyền tin trên mạng ngày càng gia tăng,
phổ biến thì hiểm họa đối với máy tính ngày càng nguy hiểm. Hiểm họa đối với máy
tính được định nghĩa như một sự cố tiềm tàng có ác ý, có thể tác động không mong
muốn lên các tài sản, tài nguyên gắn liền với hệ thống máy tính đó. Các nhà nghiên
cứu đã chia hiểm họa thành ba dạng khác nhau: lộ tin, xâm phạm tính toàn vẹn và từ
chối dịch vụ.
Trong môi trường CSDL, những ứng dụng và người dùng khác nhau cùng khai
thác dữ liệu thông qua hệ quản trị CSDL. Qua quá trình khai thác dữ liệu có thể mâu
thuẫn nhau. Khi đó những hiểm họa trở lên nghiêm trọng hơn vì các hiểm họa này phát
sinh trong môi trường CSDL.
7
Sự an ninh đạt được trong môi trường CSDL có nghĩa là nhận ra các hiểm họa,
lựa chọn đúng đắn cách và cơ chế giải quyết các hiểm hoạ đó.
Bảo vệ CSDL tránh khỏi các hiểm họa có nghĩa là bảo vệ tài nguyên lưu trữ dữ

liệu chi tiết. Việc bảo vệ CSDL có thể đạt được thông qua các biện pháp an ninh như:
kiểm soát lưu lượng, kiểm soát suy diễn, kiểm soát truy nhập. Cùng với nó, kỹ thuật
mật mã có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu dưới dạng mã hóa với khóa bí mật, bí
mật về thông tin được bảo đảm, vì dữ liệu mọi người có thể nhìn thấy nhưng chỉ người
dùng có khóa hợp lệ mới có khả năng hiểu. An ninh và bảo mật CSDL dựa trên các
vấn đề về an ninh và bảo mật máy tính (phần cứng), hệ điều hành, hệ quản trị CSDL,
mã hóa. Các hiểm họa đe dọa sự an toàn CSDL hầu hết bắt nguồn từ bên ngoài hệ
thống.
Phạm vi luận văn đề cập đến vấn đề về an toàn thông tin dựa trên một số mô hình
về an ninh CSDL điển hình như mô hình ma trận truy cập, mô hình Take Grant, mô
hình Acten…. Từ đó áp dụng xây dựng chương trình ứng dụng để đảm bảo an toàn
CSDL trong phạm vi chương trình.
Luận văn gồm bốn chương
 Chương 1. Tổng quan về an ninh hệ thống thông tin: chương này giới thiệu
một số khái niệm chung về CSDL, an ninh CSDL, an ninh mạng máy tính, an ninh hệ
điều hành và một số vấn đề về bảo vệ dữ liệu.
 Chương 2. Một số phương pháp bảo vệ dữ liệu: chương này giới thiệu một số
phương pháp bảo vệ dữ liệu như bảo mật, bảo toàn và xác thực dữ liệu.
 Chương 3. Một số mô hình đảm bảo an ninh CSDL: Chương này giới thiệu
một số mô hình về an ninh CSDL điển hình như mô hình ma trận truy cập, mô hình
Take Grant, mô hình Acten, Wood at al, Sea View, Jajodia and Sandhu, Smith and
Winslelt.
 Chương 4. Thử nghiệm ứng dụng: Chương này giới thiệu phần mềm ứng dụng
quản lý đào tạo của trường Cao đẳng Kinh Tế - Kỹ Thuật Hải Dương trong khuôn khổ
một mô hình đảm bảo an ninh CSDL.
Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn
PGS.TS Trịnh Nhật Tiến - người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu và có nhiều
ý kiến đóng góp cho luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thày cô giáo, cán
bộ khoa Công nghệ thông tin, phòng Sau đại học, Trường Đại học công nghệ
(ĐHQG Hà nội) đã tận tình giảng dậy, giúp đỡ tôi trong suốt khóa học. Cuối cùng tôi

xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Hải Dương,
các đồng nghiệp và gia đình đã tạo điều kiện giúp đỡ về vật chất cũng như tinh thần để
tôi hoàn thành luận văn này.
8
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ AN NINH HỆ THỐNG THÔNG TIN
1.1. VẤN ĐỀ AN NINH CƠ SỞ DỮ LIỆU
Với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ máy tính thì yêu cầu thao tác và
xử lý thông tin với khối lượng lớn trong một thời gian ngắn là hết sức cần thiết. Vì vậy
các dữ liệu đó phải được tổ chức và lưu trữ một cách hợp lý trên máy tính, đáp ứng
mọi yêu cầu khai thác thông tin của nhiều người dùng hợp pháp. Với khối lượng lớn
dữ liệu được lưu nên giá trị của dữ liệu lưu trữ trong máy tính thường rất lớn so với hệ
thống chứa nó, vì vậy việc đảm bảo an toàn cho dữ liệu là hết sức quan trọng.
Ở góc độ HĐH mà xem xét, hệ thống quản lý CSDL chỉ là một chương trình ứng
dụng loại lớn. Chính sách an ninh của hệ thống CSDL một phần là do HĐH thực hiện,
phần khác là do giải pháp an toàn của bản thân hệ thống CSDL.
Ở góc độ an toàn và bảo mật CSDL mà xem xét, thì đặc điểm cơ bản của hệ
thống CSDL có thể khái quát như sau:
- Yêu cầu bảo vệ thông tin trong CSDL tương đối nhiều, yêu cầu bảo vệ thông tin
ngày càng cao.
- Thời gian tồn tại CSDL là tương đối dài.
- Sự an toàn CSDL có liên quan đến an toàn thông tin ở nhiều mức độ khác nhau.
Từ các góc độ trên ta thấy hệ thống CSDL sẽ phải đối phó với nhiều hiểm họa.
Các nhà khoa học đã định nghĩa hiểm họa đối với một hệ thống máy tính như
một sự cố tiềm tàng có ác ý, có thể tác động không mong muốn lên các tài sản, tài
nguyên gắn liền với hệ thống máy tính đó. Hiểm họa được chia thành ba dạng cơ bản
như sau [3]:
- Hiểm họa lộ tin: Thông tin được lưu dữ trong máy tính hoặc trên đường truyền
bị lộ cho người không có trách nhiệm. Đây là một hiểm họa được quan tâm rất lớn
trong an toàn thông tin.
- Hiểm họa xâm phạm tính toàn vẹn: Thông tin bị sửa đổi trái phép trong quá

trình sử dụng.
- Hiểm họa từ chối dịch vụ: Ngăn cản người dùng hợp pháp truy cập dữ liệu và
sử dụng tài nguyên.
1.1.1. Khái niệm Cơ sở dữ liệu
1.1.1.1. Cơ sở dữ liệu và mô hình Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu (CSDL) là tập hợp các dữ liệu, và tập hợp các quy tắc tổ chức dữ
liệu chỉ và mối quan hệ giữa chúng. Thông qua các quy tắc này, người sử dụng xác
định khuôn dạng logic cho dữ liệu. Người quản trị CSDL là người xác định các quy
tắc tổ chức và kiểm soát, cấp quyền truy cập đến các thành phần của dữ liệu. Người
dùng tương tác với CSDL thông qua hệ quản trị CSDL.
9
Mô hình CSDL là sự biểu diễn các đối tượng trong thế giới thực dưới dạng một
quan niệm nào đó. Nó gồm tập hợp các khái niệm biểu diễn cấu trúc của CSDL như:
các kiểu dữ liệu, các mối liên kết, các ràng buộc dữ liệu, các thao tác trên CSDL, cách
thức bảo vệ CSDL,…
1.1.1.2. Cơ sở dữ liệu dạng quan hệ
CSDL dạng quan hệ được xây dựng trên nền tảng là khái niệm lý thuyết tập hợp
trên các quan hệ. CSDL dạng quan hệ được lưu trữ như sau: mỗi quan hệ tương ứng
với một bảng dữ liệu, mỗi dòng trong bảng tương ứng với một bản ghi (một mẩu tin
hay một bộ dữ liệu) cần quản lý, mỗi cột (trường) lưu trữ một thuộc tính nào đó của
đối tượng.
Mô hình dữ liệu quan hệ là mô hình được nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất bởi
nó có cơ sở lý thuyết đầy đủ nhất.
Đảm bảo an ninh trong CSDL dạng quan hệ chính là việc đảm bảo an ninh cho
các bảng, các cột và các dòng dữ liệu cơ sở.
1.1.2. Vấn đề bảo vệ Cơ sở dữ liệu
1.1.2.1. Những hiểm họa đối với Cơ sở dữ liệu
Trong CSDL, hiểm họa được hiểu là những tác nhân không thân thiện (cố ý hay
vô ý) sử dụng kỹ thuật đặc biệt để làm lộ tin hay sửa đổi thông tin do hệ thống quản lý.
Sự xâm phạm tới an ninh CSDL bao gồm việc xem trộm, sửa chữa hoặc xóa dữ

liệu. Hậu quả của sự xâm phạm là các hiểm họa, các hiểm họa được chia thành ba
nhóm sau:
- Lộ tin: Người dùng không hợp pháp truy cập CSDL để xem dữ liệu, hay lấy tin
mật bằng cách suy diễn từ các thông tin được phép.
- Sửa chữa dữ liệu không hợp pháp: Người dùng không hợp pháp xâm phạm tính
toàn vẹn của dữ liệu trong CSDL.
- Từ chối dịch vụ: Ngăn cản người dùng hợp pháp truy nhập dữ liệu hay sử dụng
tài nguyên trong CSDL.
Hiểm họa cũng được phân loại theo hai cách sau:
- Hiểm họa không cố ý: là các rủi ro về thiên tai như động đất, hỏa hoạn, lụt; các
thiếu sót kỹ thuật trong phần cứng, phần mềm; sự xâm phạm không cố ý của con
người. Tất cả những điều đó có thể tác động đến hệ thống và dữ liệu.
- Hiểm họa cố ý: là do người dùng cố tình gây ra. Người dùng lạm dụng đặc
quyền và ủy quyền của mình để gây lên các hiểm họa hay hành động thù địch bằng
việc tạo ra virut, trojan horse hay “cửa sập” để lấy cắp thông tin với mục đích gian lận.
10
1.1.2.2. Những yêu cầu bảo vệ Cơ sở dữ liệu
Bảo vệ CSDL tránh khỏi các hiểm họa có nghĩa là bảo vệ tài nguyên lưu trữ dữ
liệu, tránh khỏi việc cập nhật dữ liệu không hợp pháp (một cách vô tình hay cố ý).
Những yêu cầu về bảo vệ CSDL bao gồm:
* Yêu cầu bí mật:
- Bảo vệ tránh những truy nhập không được phép: Chỉ cho phép người dùng hợp
pháp truy nhập đến CSDL. Các truy nhập phải được hệ quản trị CSDL kiểm soát để
chống lại những người dùng hoặc các ứng dụng không được phép.
- Bảo vệ tránh suy diễn: Suy diễn là khả năng thu được thông tin bí mật từ những
dữ liệu không bí mật, được hình thành từ việc thống kê. Do đó người dùng phải ngăn
ngừa việc truy tìm tới các thông tin cá nhân bắt đầu từ việc thống kê thu thập thông
tin.
* Yêu cầu toàn vẹn:
- Toàn vẹn của CSDL: Bảo vệ CSDL tránh các truy nhập không được phép, từ đó

có thể thay đổi nội dung dữ liệu. Việc bảo vệ CSDL, một mặt thông qua hệ thống kiểm
soát chính xác, thông qua các thủ tục sao lưu và phục hồi khác nhau của hệ quản trị
CSDL, mặt khác thông qua thủ tục an ninh đặc biệt.
- Toàn vẹn hoạt động của dữ liệu: Bảo đảm tính ổn định về logic của dữ liệu
trong CSDL khi xảy ra tranh chấp.
- Toàn vẹn ngữ nghĩa của dữ liệu: Bảo đảm tính ổn định logic của việc chỉnh sửa
dữ liệu như sự toàn vẹn bắt buộc.
- Kế toán và kiểm toán: Khả năng ghi lại tất cả các truy nhập tới dữ liệu. Đây là
công cụ được dùng để bảo đảm tính toàn vẹn dữ liệu về mặt vật lý.
- Quản lý và bảo vệ các dữ liệu nhạy cảm: CSDL có thể chứa các dữ liệu nhạy
cảm (ví dụ CSDL Quân sự), một số CSDL khác lại công khai (ví dụ CSDL Thư viện).
Với CSDL pha trộn bao gồm cả dữ liệu nhạy cảm và dữ liệu công khai, thì vấn đề bảo
vệ phức tạp hơn nhiều.
- Bảo vệ đa mức: Thiết lập các yêu cầu bảo vệ, thông tin có thể được phân thành
các mức khác nhau, ở đó mức nhạy cảm có thể khác biệt trong các mục của cùng bản
ghi hoặc cùng thuộc tính giá trị. Phân chia theo lớp các mục thông tin khác nhau, phân
chia truy cập tới các mục đơn của bản ghi trong phân lớp của chúng.
- Hạn chế chuyển dịch thông tin: Loại bỏ việc chuyển thông tin không được phép
giữa các chương trình. Việc chuyển thông tin xuất hiện theo các kênh được quyền, các
kênh bộ nhớ và các kênh chuyển đổi. Các kênh được quyền cung cấp thông tin ra, qua
các hoạt động được phép như soạn thảo hoặc dịch file. Kênh bộ nhớ là vùng nhớ, ở đó
thông tin được lưu trữ bởi chương trình và có thể đọc được bằng các chương trình
khác. Kênh chuyển đổi là kênh liên lạc trên cơ sở sử dụng tài nguyên hệ thống không
bình thường cho các liên lạc giữa các đối tượng của hệ thống.
11
1.1.2.3. Các phương pháp bảo vệ Cơ sở dữ liệu
Để bảo vệ dữ liệu trong CSDL chúng ta cần phải bảo vệ bằng nhiều lớp:
+ Lớp ngoài cùng: Lớp mạng máy tính.
+ Lớp trong: Lớp Hệ điều hành.
+ Lớp trong tiếp theo: Lớp CSDL.

+ Lớp dữ liệu trong CSDL.
Các biện pháp an ninh để bảo vệ CSDL có thể đạt được thông qua:
+ Kiểm soát luồng
+ Kiểm soát suy diễn
+ Kiểm soát truy nhập
Đối với các biện pháp này người ta sử dụng kỹ thuật mật mã để mã hoá thông tin.
Thông tin được đảm bảo an toàn hơn vì nó tạo ra dữ liệu mọi người có thể nhìn thấy,
nhưng chỉ có người dùng hợp lệ mới có khả năng hiểu được. Tuy nhiên biện pháp bảo
vệ này không có tác dụng đối với người dùng trực tiếp như xâm nhập qua mạng, mà
chủ nhân đã mở sẵn thông tin.
* Kiểm soát luồng (lưu lượng):
Đó là điều khiển phân bố thông tin trong các đối tượng có khả năng truy nhập.
Luồng xuất hiện giữa hai đối tượng X và Y khi có trạng thái “đọc” giá trị từ X và
“ghi” giá trị vào Y. Kiểm soát luồng là kiểm tra thông tin chứa trong một vài đối tượng
có bị rò rỉ sang đối tượng khác hay không. Nếu có, người dùng sẽ nhận được trong Y
những gì mà anh không thể nhận trực tiếp từ X, như vậy thông tin trong X đã bị lộ.
Chính sách kiểm soát luồng yêu cầu liệt kê và điều phối các luồng thông tin. Việc
vi phạm luồng xuất hiện qua yêu cầu chuyển dữ liệu giữa hai đối tượng không được
phép. Cơ chế kiểm soát sẽ từ chối yêu cầu đó.
Để kiểm soát luồng thông tin, cần phân lớp các yếu tố hệ thống, đó là chủ thể và
đối tượng. Hoạt động “đọc” và “ghi” là hợp lệ trên cơ sở mối quan hệ trong lớp. Đối
tượng ở lớp cao hơn được bảo vệ cao hơn khi truy nhập “đọc” so với đối tượng ở mức
thấp hơn. Ở đây, kiểm soát luồng loại bỏ những vi phạm về thông tin chuyển cho lớp
thấp hơn.
12
Đối tượng X Đối tượng Y
Luồng thông tin
Hình 1.1 Thông tin có thể rò rỉ trên kênh truyền từ X sang Y
* Kiểm soát suy diễn:
Theo Denning và Schlorer (1983), kiểm soát suy diễn nhằm bảo vệ dữ liệu khỏi

các truy nhập gián tiếp. Điều này xảy ra khi người dùng đọc X, và dùng hàm f để tính
lại: Y = f(X).
Các kênh suy diễn thông tin chính có thể làm lộ thông tin trong hệ thống gồm có:
(1)Truy nhập gián tiếp: Xảy ra khi người không được quyền có thể thu được
thông tin qua câu hỏi trên tập dữ liệu X được phép sử dụng.
Ví dụ: Câu lệnh Select * from HANG where Y=15
Các giá trị thoả mãn của điều kiện câu lệnh sẽ bị lộ ra, khi đó sẽ biết được giá trị
của các thuộc tính khác mà CSDL muốn giữ bí mật.
(2)Dữ liệu tương quan: Là kênh suy diễn điển hình, trong đó dữ liệu X được
phép truy nhập có liên hệ ngữ nghĩa với dữ liệu Y cần bảo vệ.
Ví dụ: Thunhap(Y) = Luong(X) - Thue(X).
Nếu thông tin về Lương và Thuế bị lộ thì việc bảo vệ Thu nhập không có ý
nghĩa.
(3)Mất dữ liệu: Là kênh suy diễn cho người dùng biết sự có mặt của tập dữ liệu
X, đặc biệt người dùng có thể biết tên đối tượng, qua đó có thể truy nhập đến thông tin
chứa trong đó.
* Kiểm soát truy nhập:
Biện pháp đảm bảo tất cả các đối tượng truy nhập hệ thống phải tuân theo quy
tắc, chính sách bảo vệ dữ liệu. Hệ thống kiểm soát truy nhập (hình 1.2) gồm người sử
dụng và tiến trình. Các chủ thể này khai thác dữ liệu, chương trình thông qua các phép
toán. Chức năng hệ thống kiểm soát truy nhập gồm hai phần:
(1) Tập chính sách an ninh và quy tắc truy nhập: Đặt ra kiểu khai thác thông tin
lưu trữ trong hệ thống.
(2) Tập các thủ tục kiểm soát (cơ chế an ninh): Kiểm tra yêu cầu truy nhập, cho
phép hay từ chối yêu cầu khai thác.
13
Từ chối truy nhập
Chấp nhận truy nhập
Sửa đổi truy nhập
Yêu cầu truy

nhập
Các chính
sách an ninh
Các thủ tục
kiểm soát
Các quy tắc
truy nhập
Hình 1.2 Hệ thống kiểm soát truy nhập
Các chính sách an ninh:
Liên quan đến thiết kế và quản lý hệ thống cấp quyền khai thác. Một cách thông
thường để đảm bảo an ninh dữ liệu là định danh các đối tượng tham gia hệ thống và
xác định quyền truy nhập cho đối tượng.
- Tên (Identifier): gán cho đối tượng một tên (hay một số) theo cách thống nhất,
không có sự trùng lặp giữa các tên.
- Uỷ quyền (Authrization): uỷ quyền khai thác một phép toán của chủ thể trên đối
tượng.
Giới hạn quyền truy nhập:
Để trả lời câu hỏi bao nhiêu thông tin có thể truy nhập cho mỗi chủ thể là đủ?
Do vậy cần xác định giới hạn truy nhập. Có hai chính sách cơ bản:
- Chính sách đặc quyền tối thiểu: Các chủ thể sử dụng lượng thông tin tối thiểu
cần thiết cho hoạt động. Đảm bảo chính sách này người dùng có thể truy nhập vào dữ
liệu, thuận lợi cho truy nhập.
- Chính sách đặc quyền tối đa: dựa trên nguyên tắc tối đa dữ liệu khả dụng trong
CSDL, tức là chia sẻ tối đa, đảm bảo thông tin không bị truy nhập quá mức cho phép.
Có hai kiến trúc kiểm soát truy nhập là hệ thống đóng và hệ thống mở.
- Hệ thống đóng: chỉ các yêu cầu có quyền mới được phép truy nhập.
- Hệ thống mở: chỉ các yêu cầu không bị cấm mới được phép truy nhập.
14
15
Không

Có
Yêu cầu truy
nhập
Truy nhập có
được chấp
nhận không?
Các luật truy
nhập
Không chấp
nhận truy nhập
Chấp nhận truy
nhập
Hình 1.3 Hệ thống đóng
Có
Không
Yêu cầu truy
nhập
Truy nhập có
bị cấm
không?
Các luật cấm
truy cập
Không chấp
nhận truy nhập
Chấp nhận truy
nhập
Hình 1.4 Hệ thống mở
Quản lý quyền truy nhập: Chính sách quản lý quyền truy nhập có thể được
dùng trong điều khiển tập trung hoặc phân tán, việc lựa chọn này cũng là một chính
sách an ninh, có thể kết hợp để có chính sách an ninh phù hợp.

- Phân cấp uỷ quyền: Cơ chế kiểm soát được thực hiện ở nhiều trạm điều
khiển tập trung, chúng có trách nhiệm điều khiển các trạm.
- Chọn người sở hữu: Khi mô tả quan hệ phải mô tả người sở hữu và đảm bảo
quyền khai thác dữ liệu của họ.
- Quyết định tập thể: Có tài nguyên do một nhóm sở hữu, do đó khi có yêu
cầu truy nhập nào thì cần có sự đồng ý của cả nhóm.
Chính sách kiểm soát truy nhập: Chính sách này thiết lập khả năng và chỉ ra
cách để các chủ thể và đối tượng trong hệ thống được nhóm lại, để dùng chung các
điều khiển truy nhập. Ngoài ra, chính sách còn cho phép thiết lập việc chuyển giao
quyền truy nhập.
Chính sách phân cấp: Có thể coi là chính sách điều khiển luồng thông tin đi về
các đối tượng có độ ưu tiên thấp hơn. Hệ thống các mức phân loại như sau:
0 = thường (Unclassified – U)
1 = mật (Confidential – C)
2 = tối mật (Secret – S)
3 = tuyệt mật (Top Secret –TS)
16
1.2. VẤN ĐỀ AN NINH MẠNG MÁY TÍNH
1.2.1. Khái niệm Mạng máy tính
Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo
một cấu trúc nào đó, và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau.
Các thành phần trong hệ thống mạng máy tính gồm:
- Các thiết bị cuối là các thiết bị tính toán (PC, máy tính vừa và lớn), thiết bị
ngoại vi thông minh và thiết bị cuối không thông minh (Terminal). Chúng thực hiện
nhiệm vụ tính toán, xử lý, lưu trữ, trao đổi dữ liệu, là giao diện tương tác giữa người
và máy.
- Các thiết bị kết nối mạng gồm thiết bị chuyển mạch, dồn/tách kênh
(Multiplexer), các bộ tập trung (Concentrator). Các thiết bị chuyển mạch thực hiện
chuyển tiếp số liệu chính xác giữa các thiết bị đầu cuối được kết nối trong mạng. Các
thiết bị dồn/tách kênh thực hiện kết nối nhiều thiết bị cuối có tốc độ trao đổi số liệu

thấp trên cùng một đường truyền có dung lượng cao. Các bộ tập trung thực hiện kết
nối các thiết bộ cuối không thông minh.
- Hệ thống truyền dẫn (có dây và không dây) kết nối vật lý các thiết bị mạng
với các thiết bị cuối. Số liệu của các ứng dụng được truyền dưới dạng tín hiệu điện
trên hệ thống truyền dẫn, tín hiệu ở dạng số hoá hay dạng tương tự. Máy tính lưu trữ
dữ liệu ở dạng số hoá, còn phương tiện truyền thông lại lưu trữ dữ liệu ở dạng tương
tự, do vậy các tín hiệu phải được biến đổi trong quá trình truyền tin. Thiết bị biến đổi
đó là Modem.
Các hình thức kết nối:
(1) Kết nối điểm - Điểm:
- Kết nối hình sao: một thiết bị chính (Master) điều khiển quá trình trao đổi số
liệu giữa các thiết bị cuối (Slaver).
- Kết nối theo đường tròn: số liệu được truyền tuần tự từ thiết bị cuối này đến
thiết bị cuối khác theo một chiều nhất định.
- Kết nối theo hình cây.
- Kết nối toàn phần: Mỗi thiết bị cuối được kết nối với thiết bị cuối còn lại.
(2) Kết nối quảng bá
- Kết nối theo đường thẳng (Bus): các thiết bị cuối sử dụng chung một đường
truyền, tại một thời điểm chỉ có một thiết bị cuối được phát số liệu, các thiết bị còn lại
đều có thể nhận số liệu.
17
- Kết nối theo đường tròn (Ring): như kết nối điểm - điểm về mặt vật lý, thuật
toán điểu khiển truy nhập mạng đường tròn đảm bảo phương thức kết nối quảng bá.
- Kết nối vệ tinh: một vệ tinh thực hiện thu phát số liệu với một nhóm các trạm
mặt đất (còn gọi là thông báo nhóm).
Các kiểu mạng:
(1) Mạng cục bộ (LAN):
Mạng LAN được thiết lập để liên kết các máy tính trong khu vực như trong một
toà nhà, một khu nhà. Thường mạng LAN liên kết một số máy tính, một vài máy in và
một vài thiết bị lưu trữ. Đặc trưng cơ bản của mạng LAN là kiểm soát cục bộ, nhỏ

(thường dưới 100 máy), thiết bị tập trung trong khu vực nhỏ và được bảo vệ vật lý.
(2) Mạng diện rộng (WAN):
Mạng WAN lớn hơn mạng LAN về cả kích thước, khoảng cách, kiểm soát cũng
như sở hữu. Đặc trưng cơ bản là kiểm soát riêng rẽ, bao phủ một diện rộng, thường sử
dụng môi trường truyền thông công khai.
(3) Liên mạng (Internets):
Internet kết nối nhiều mạng riêng biệt. Internet là mạng toàn cầu, có các đặc tính:
không kiểm soát được, không đồng nhất, bất kỳ ai cũng có thể tiếp cận mạng từ môi
trường công khai, đơn giản.
1.2.2. Vấn đề bảo vệ Mạng máy tính
1.2.2.1. Những hiểm họa đối với Mạng máy tính
(1) Nguyên nhân: Từ kiến trúc mạng máy tính, chúng ta nhận thấy trong mạng
xuất hiện các “hiểm họa” do các nguyên nhân sau:
- Dùng chung tài nguyên dẫn đến nhiều người có khả năng truy cập đến các hệ
thống nối mạng hơn các tài nguyên đơn lẻ.
- Sự phức tạp của hệ thống mạng máy tính dẫn đến có thể có nhiều HĐH khác
nhau cùng hoạt động, hơn nữa trong HĐH mạng việc kiểm soát mạng thường phức tạp
hơn HĐH trên máy tính đơn lẻ. Sự phức tạp trên sẽ khó khăn trong việc bảo vệ mạng.
- Ngoại vi không giới hạn khiến một máy chủ có thể là một nút trên hai mạng
khác nhau, vì vậy các tài nguyên trên một mạng cũng có thể được một người dùng của
mạng khác truy cập tới. Đây là một kẽ hở trong an ninh mạng.
- Nhiều điểm tấn công: Trong một máy đơn lẻ, việc kiểm soát truy nhập và đảm
bảo bí mật dữ liệu đơn giản hơn nhiều so với một máy tính đã kết nối mạng. Bởi khi
một file được lưu trên máy chủ cách xa người dùng, nó có thể bị các máy khác tấn
công khi người dùng sử dụng.
18
(2) Hiểm hoạ: Các nguyên nhân trên sẽ ẩn chứa các hiểm hoạ, người ta có thể
nhóm thành các loại sau:
- Nghe trộm: hiểu theo nghĩa chặn bắt thông tin lưu thông trên mạng.
- Mạo danh: là giả mạo một quá trình, một cá nhân để nhận được thông tin trực

tiếp trên mạng, hiểm họa này thường xảy ra trên mạng diện rộng.
- Vi phạm bí mật thông báo: do chuyển sai địa chỉ đích, bộc lộ trên đường truyền
tại các bộ đệm, bộ chuyển mạch, bộ định tuyến, các cổng, các máy chủ trung chuyển
trên toàn tmạng.
- Vi phạm toàn vẹn thông báo: trong quá trình truyền tin, thông báo có thể bị sai
lệch do bị sửa nội dung (một phần hoặc toàn bộ).
- Sự can thiệp của tin tặc (Hacker): ngoài khả năng thực hiện các tấn công gây ra
các hiểm hoạ trên, hacker còn có thể phát triển các công cụ tìm kiếm các yếu điểm trên
mạng và sử dụng chúng theo mục đích riêng.
- Toàn vẹn mã: là sự phá hoại mã khả thi, thường là cố ý nhằm xoá hoặc cài lại
chương trình trên máy chủ.
- Từ chối dịch vụ: có thể do kết nối vào mạng bị sai lệch hoặc do phá hoại, đưa
vào các thông báo giả làm gia tăng luồng tin trên mạng.
1.2.2.2. Những yêu cầu bảo vệ Mạng máy tính
Yêu cầu bảo vệ mạng máy tính bao gồm bảo vệ cả phần cứng và phần mềm.
- Yêu cầu các dịch vụ luôn sẵn sàng: đường truyền giữa các máy trong mạng
luôn được thông, các mã chương trình phải luôn khả thi và sẵn sàng phục vụ khi có
yêu cầu.
- Yêu cầu bí mật: dữ liệu không bị kẻ xấu nghe, lấy trộm hoặc nếu lấy được
cũng khó để có thể hiểu nội dung.
- Yêu cầu chính xác, toàn vẹn: dữ liệu trên đường truyền không bị kẻ xấu giả
mạo hoặc thay đổi nội dung, liệu truyền trên mạng phải đến đúng địa chỉ, hạn chế các
thông báo giả trên đường truyền.
Các phương pháp bảo vệ Mạng máy tính:
(1) Mã hoá: là công cụ mạnh để bảo đảm bí mật, xác thực, toàn vẹn và hạn chế
truy nhập tới dữ liệu trong môi trường mạng có độ rủi ro khá cao. Mã hoá có thể sử
dụng giữa hai máy chủ hoặc giữa hai ứng dụng.
19
(2) Mã kết nối giữa hai máy: Dữ liệu được mã hoá trước khi đưa lên kết nối liên
lạc vật lý và được giải mã ngay khi đến máy nhận. Mã hoá bảo vệ thông tin di chuyển

giữa hai máy nhưng bản rõ vẫn còn trong máy. Việc mã hoá và giải mã được thực hiện
ngay ở tầng 1 hoặc 2 trong mô hình 7 mức, nên dữ liệu bị lộ ở tất cả các tầng khác.
Việc lộ tin có thể xảy ra ở hai tầng của máy tính trung gian hoặc bộ định tuyến vì quá
trình định tuyến và lập địa chỉ ở các tầng cao hơn.
* Mã hóa đầu cuối (mã hoá ứng dụng): thực hiện qua thiết bị phần cứng hoặc
phần mềm. Việc mã hoá thực hiện trước khi kết nối (ở tầng 7), nên dữ liệu truyền đi ở
dạng mã hoá qua toàn bộ mạng, vì vậy nếu bị lộ cũng không ảnh hưởng đến bí mật của
dữ liệu.
Trong mã hoá đầu cuối tồn tại một kênh mã ảo giữa các cặp người dùng. Để đảm
bảo an ninh, mỗi cặp người dùng phải sử dụng chung một khoá, số lượng khoá bằng số
cặp người dùng và bằng n(n-1)/2 đối với n người dùng, do vậy khi n lớn thì việc quản
lý và phân phối khoá là vấn đề cần quan tâm.
(3) Bức tường lửa: Khi một mạng LAN được kết nối với Internet, hiểm hoạ sẽ
rất lớn nếu như có kẻ xâm nhập lọt được vào hệ thống, truy nhập tới các dữ liệu nhạy
cảm. Một cách lý tưởng, chúng ta mong muốn có một bộ lọc sẽ chỉ cho qua những
tương tác mong muốn. Có hai vấn đề kiểm soát truy nhập là xác định đâu là tương tác
mong muốn cho phép truy nhập và đâu là tương tác không cho phép truy nhập. Một
loại bảo vệ máy tính như thế được gọi là bức tường lửa.
Bức tường lửa là một quá trình lọc tất cả các luồng thông tin giữa mạng được bảo
vệ (mạng bên trong) và mạng kém tin cậy (mạng bên ngoài). Bức tường lửa thực hiện
chính sách an ninh có thể ngăn chặn bất kỳ các truy nhập từ bên ngoài vào trong khi
vẫn cho phép dữ liệu từ bên trong ra. Bức tường lửa có thể chỉ cho phép truy nhập từ
các địa chỉ xác định, những người xác định hoặc dành cho một số hoạt động, một số
lựa chọn nhất định.
20
1.3. VẤN ĐỀ AN NINH HỆ ĐIỀU HÀNH [4]-[7]
1.3.1. Khái niệm Hệ điều hành
Hệ điều hành (HĐH) nằm giữa mức ứng dụng và mức máy, đóng vai trò giao
diện giữa chương trình ứng dụng và tài nguyên hệ thống. HĐH quản lý tất cả các tài
nguyên hệ thống, tối ưu hóa khả năng sử dụng tài nguyên sử dụng cho các trình ứng

dụng khác nhau.
Các chức năng của HĐH có thể tóm tắt như sau:
- Tiến trình và quản lý tiến trình: chức năng này được nhân của HĐH cung
cấp.
- Quản lý tài nguyên: phân phối tài của nguyên hệ thống cho ứng dụng có yêu
cầu sử dụng.
- Giám sát: giao diện trực tiếp với các ứng dụng, hỗ trợ thực thi các ngôn ngữ,
lập lịch tiến trình đáp ứng các chương trình đang hoạt động, loại bỏ các sử dụng tài
nguyên không hợp lệ, phân phối vùng nhớ dành cho các chương trình hoặc giữa các
chương trình và HĐH.
Các HĐH liên tục phát triển, từ những chương trình đơn giản để kiểm soát trao
đổi giữa các chương trình, tới hệ thống phức tạp hỗ trợ đa nhiệm, xử lý thời gian thực,
đa xử lý và kiến trúc phân tán.
Nói chung, HĐH cung cấp một số chức năng bảo vệ CSDL. Trong hệ thống xử
lý, dữ liệu tập trung trong tài nguyên (bộ nhớ, file, thiết bị truy xuất). Hình 1.5 minh
hoạ các chức năng hỗ trợ an ninh trong một phiên làm việc của người dùng trong hệ
thống đa người dùng. Ngoài chức năng dịch vụ, một vài chức năng của HĐH còn
hướng tới hỗ trợ an ninh, đó là: nhận dạng/ xác thực người dùng; bảo vệ bộ nhớ; kiểm
soát truy nhập tài nguyên; kiểm soát luồng; kiểm toán [7].
21
22
Người dùng
Đăng nhập
Thực hiện chương
trình
Thoát khỏi phiên
làm việc
Quản lý các file
hệ thống
Bảo vệ bộ nhớ

Quản lý thiết bị
vào ra
Thống kê
Kiểm toán
Xác định vị trí tài
nguyên
Điều khiển truy
nhập tài nguyên
Quản lý và phát
hiện lỗi
Điều khiển luồng
Các chức năng an ninh của HĐH
Các chức năng dịch vụ của HĐH
Hình 1.5 Phiên làm việc của người dùng
Nhận dạng/Xác
thực người dùng
1.3.2. Vấn đề bảo vệ Hệ điều hành
1.3.2.1. Những hiểm họa đối với Hệ điều hành
Từ những chức năng trên ta thấy việc bảo vệ HĐH là rất quan trọng. Bởi vì khi
HĐH bị xâm phạm thì việc quản lý và phân phối các tài nguyên hệ thống sẽ bị sai lệch,
gây hại đến hệ thống, kiến cho hệ thống không quản lý được các tiến trình, không
quản lý được tài nguyên của máy,
1.3.2.2. Những yêu cầu bảo vệ Hệ điều hành
Để HĐH hoạt động hiệu quả, chính xác thì HĐH cần thực hiện các yêu cầu bảo
vệ HĐH, bộ nhớ và các tài nguyên khác của máy tính khỏi các truy nhập trái phép.
1.3.2.3. Các phương pháp bảo vệ Hệ điều hành
* Nhận dạng và xác thực người dùng: là tiền đề của hệ thống an ninh. Với mục
đích đó, cơ chế xác định thực giá trị nhận dạng người dùng qua một vài chủ đề là
những thông tin nhận biết người dùng qua một vài sở hữu riêng hoặc liên kết các mô
hình đó.

(1) Hệ thống xác thực dùng thông tin để nhận biết người dùng:
- Hệ thống mật khẩu: người dùng được nhận dạng qua một chuỗi các ký tự bí
mật (password) mà chỉ người dùng và hệ thống biết.
- Hệ thống hỏi - đáp: người dùng được nhận dạng qua việc trả lời các câu hỏi
của hệ thống đưa ra. Câu hỏi là khác nhau cho mỗi người dùng, và thường là các hàm
toán học, máy sẽ tính toán sau khi nhận được các giá trị từ người dùng.
- Hệ thống xác thực kép (bắt tay): hệ thống tự giới thiệu với người dùng, người
dùng xác thực hệ thống. Việc xác thực hệ thống xuất hiện xuất hiện qua thông tin chỉ
người dùng biết (ví dụ: ngày, giờ của phiên làm việc cuối cùng). Hệ thống xác thực
người dùng bằng mật khẩu.
(2) Hệ thống xác thực dùng thông tin sở hữu của người dùng:
Về cơ bản là hệ thống thẻ: thẻ từ chứa mã vạch hoặc mã từ hoặc bộ vi xử lý. Việc
xác thực xuất hiện lúc chấp nhận thẻ đưa vào đọc, đôi khi kèm theo mã bí mật.
(3) Hệ thống xác thực dùng thông tin cá nhân của người dùng:
Thông tin cá nhân: là những thông tin đặc thù, chỉ có của người dùng như ảnh,
vân tay, ảnh lưới võng mạc, áp lực chữ ký, độ dài các ngón tay trong bàn tay, giọng
nói. Những thông tin này dùng để nhận dạng người dùng, hiện nay có những hệ thống
sau:
- Hệ thống Fax - máy tính: ảnh của người dùng được lưu trữ, nhận dạng bằng
cách đối chiếu người với ảnh lưu trữ trên màn hình.
- Hệ thống vân tay: nhận dạng theo kết quả so sánh dấu vân tay của người dùng
với dấu vân tay của hệ thống lưu trữ.
- Hệ thống áp lực tay: nhận dạng trên cơ sở áp lực chữ ký hoặc chữ viết trên các
thiết bị phù hợp.
- Hệ thống ghi âm: giọng nói của người dùng được đối chiếu với mẫu lưu trữ.
23
- Hệ thống võng mạc: nhận dạng người dùng bằng cách kiểm tra lưới võng mạc
trong đáy mắt.
Các hệ thống trên có thể được dùng độc lập hoặc kết hợp nhiều hệ thống cùng
một lúc tuỳ vào mức độ an ninh cần thiết.

Các thông tin cá nhân, bằng cách thông thường người khác không có được, tuy
vậy với những người chuyên nghiệp thì các thông tin này có thể lấy được và lưu trữ
trước sau đó làm giả mà máy tính không phát hiện được.
Các hệ thống này có độ phức tạp cao hơn so với các hệ thống trước đó, do phức
tạp trong so sánh giữa các đặc điểm riêng được lưu trữ với các đặc điểm riêng trên
thực tế. Việc ứng dụng cũng gặp khó khăn, các nghiên cứu gần đây cho thấy tỷ lệ từ
chối chính người dùng cao, ngoài ra khi có sự thay đổi của chính người dùng đó máy
cũng không chấp nhận. Mặt khác chi phí cao, tốn kém do vậy chỉ dùng trong các
trường hợp bảo mật đặc biệt. Không uỷ quyền cho người khác được khi gặp sự cố, dẫn
đến có thể bị mất thông tin vĩnh viễn.
* Các chức năng an ninh khác:
(1) Bảo vệ bộ nhớ: Trong môi trường đa nhiệm (đa chương trình), bộ nhớ cơ bản
được phân vùng và chia sẻ cho dữ liệu và chương trình của các người dùng khác nhau.
Bộ nhớ có nhiều mức chia sẻ, từ mức không chia sẻ cho đến mức không kiểm soát
chia sẻ. Việc thực hiện cơ chế kiểm soát chia sẻ cần được bảo vệ tinh vi ở mức HĐH
để kiểm soát và chia sẻ bộ nhớ cho chương trình và các người dùng khác nhau.
Truy nhập không đồng thời: đòi hỏi truy nhập đến bộ nhớ từ những người dùng
khác nhau tại cùng một thời điểm. Công việc đồng thời ở cùng một đối tượng phải
được loại bỏ theo nghĩa hoạt động tuần tự.
Hạn chế: (chỉ cho chương trình) Chương trình được coi là hạn chế khi nó loại bỏ
khỏi bản sao những tham số. Như vậy, chương trình được chia sẻ loại bỏ khỏi bản sao
và chuyển vào file hệ thống thông tin hạn chế từ đầu vào.
Các cơ chế bảo vệ phần cứng và kiểm soát chia sẻ bộ nhớ gồm: địa chỉ phân
cách, chuyển vị, thanh ghi giới hạn, đánh số, chia đoạn, thường các cơ chế này cấu tạo
trong phần cứng nên luận văn không đi sâu vào nghiên cứu.
(2) Kiểm soát truy nhập tài nguyên: Các chương trình trong khi hoạt động
(thực hiện tiến trình) cần tài nguyên của hệ thống để thực hiện các nhiệm vụ. Thông
thường, tiến trình tham chiếu đến bộ nhớ địa chỉ, sử dụng CPU, gọi đến các chương
trình khác, thao tác trên file và truy nhập thông tin trong bộ nhớ thứ cấp (các thiết bị
vật lý). Tất cả các tài nguyên đó phải được bảo vệ tránh các truy nhập không cho phép,

hoặc ngẫu nhiên hoặc cố ý.
Bảo vệ bộ nhớ và chia sẻ chương trình là các thực thi trực tiếp theo phần cứng
như trên đã trình bầy ở trên. Việc bảo vệ CPU cũng như vậy.
Bảo vệ các tài nguyên khác (file, thiết bị ) thực thi qua cơ chế phần cứng và
modul phần mềm HĐH. Các modul có nhiệm vụ sau:
- Phân tích và kiểm tra từng truy cập đến tài nguyên.
- Kiểm tra đích đến và loại trừ lan truyền dữ liệu bí mật.
24
- Kiểm soát và ghi các thao tác hoạt động để có thể phát hiện việc sử dụng tài
nguyên không hợp pháp.
Cơ chế kiểm soát truy nhập:
Kiểm soát truy nhập đến tài nguyên đòi hỏi tài nguyên phải được nhận dạng. Các
phương pháp nhận dạng tài nguyên khác nhau tuỳ thuộc vào dạng tài nguyên.
Bộ nhớ được nhìn nhận như sự xác lập về địa chỉ, phân vùng tới tiến trình và tới
phần mềm hệ thống. Các vùng nhớ khác nhau có thể được nhận dạng qua một cặp
thanh ghi giới hạn, các bảng biến đổi và các cơ chế khác. Các thiết bị và CPU được
nhận dạng trong phần cứng. Các file được nhận dạng qua tên, các chương trình (thủ
tục) được nhận dạng qua tên và địa chỉ khởi động. Người dùng được nhận dạng quan
kỹ thuật cấp quyền khi khởi động máy.
Bảo vệ tài nguyên có nghĩa là loại bỏ cả hai truy nhập ngẫu nhiên và cố ý của
người dùng không được phép. Điều này có thể đảm bảo bằng khả năng cấp quyền xác
định, sau đó chấp nhận mỗi tiến trình được cấp quyền chỉ truy nhập tới tài nguyên cần
thiết để hoàn thành tiến trình đó (nguyên tắc đặc quyền tối thiểu). Theo nguyên tắc
này, chương trình chỉ được truy nhập tới những tài nguyên cần thiết để hoàn thành
nhiệm vụ đó.
Cơ chế kiểm soát truy nhập hoạt động theo hai kiểu là: phân cấp truy nhập và ma
trận bảo vệ (ma trận truy nhập).
- Phân cấp truy nhập: là cơ chế sử dụng các kiểu đặc quyền hoặc các chương
trình lồng nhau. Tuỳ theo cơ chế kiểu đặc quyền, tiến trình có thể hoạt động theo các
kiểu khác nhau, mỗi một đáp ứng về một đặc quyền được thiết lập liên quan đến bảng

chỉ dẫn thực hiện. Trong đa số các hệ thống, cùng tồn tại hai kiểu thực hiện là kiểu đặc
quyền và kiểu người dùng. Sự khác nhau giữa hai kiểu này là dạng chỉ dẫn bộ xử lý có
thể hoạt động đúng, trong kiểu đặc quyền chủ yếu là quản lý hệ thống (chỉ dẫn
xuất/nhập, chuyển trạng thái )
- Ma trận bảo vệ (ma trận truy nhập): truy nhập được chấp nhận đến đúng chủ
thể trong đối tượng có thể được biểu diễn qua ma trận truy nhập A, ở đó hàng S
1
, S
2
, ,
S
m
đại diện cho các chủ thể của hệ thống, có cột O
1
, O
2
, , O
n
đại diện cho các đối
tượng hệ thống, A[S
i
,O
j
] là thiết lập quyền xác định bởi S
i
trong O
j
.
Theo Harrision (1976) ma trận bảo vệ là cấu trúc phù hợp cho các truy nhập đại
diện được quyền vào HĐH: Các đối tượng là tiến trình, tài nguyên hệ thống được bảo

vệ; chủ thể là hệ thống những ngưởng dụng và tiến trình được họ thực hiện.
25