| 标题 | 计算机实现操作系统安全的几种策略 |
| 范文 | 刘智勇 [摘 要]操作系统是计算机系统的基础，尤其是近年来，计算机技术的深入应用，使得操作系统安全在整个信息安全领域更加的重要。本文以操作系统需要保护的对象为线索，对主流操作系统进行对比，并提出集中操作系统的安全策略。 [关键词]操作系统；安全策略；信息安全 [中图分类号]TP316 [文献标识码]A 1 操作系统安全概述 计算操作系统的保护对象一般分为以下几种：可共享的资源，比如数据、程序、文件、I/O设备和存储器。计算机系统的安全运行是保障计算机正常工作的基础，因此操作系统要对其进行保护，常见的保护措施有过滤保护、安全检测保护、隔离保护三类，下面对其进行详细的分析。 第一，过滤保护，用户在访问受保护对象的时候，操作吸引要对其进行分析，这样可以对恶意攻击进行过滤，另外对不安全因素的非法访问进行过滤。第二，安全检测保护，针对所有的用户操作进行分析，限制越权操作和可能给操作系统带来安全威胁的用户操作，在一定程度上对其进行保护。第三，隔离保护，操作系统一般都支持多进程和多线程操作，因此需要隔离同时运行的多个线程或者进程。常用的隔离措施有物理隔离、软件隔离、暂时隔离和加密隔离四种。物理隔离是用在多进程和多线程间对系统资源的调用中；软件隔离是应用在软件层面的隔离，限制和控制进程的访问权限；暂时隔离是应用在特殊的时间段内，对其中的一个/多个进程或者线程进行实时的隔离，在结束后并对其进行解除；加密隔离是采用加密算法对对象进行加密处理。 2 安全操作系统的设计原理 安全操作系统的设计原理有以下几点：其一，极小特权，尽可能地降低用户和程度的特权，从而来避免不安全操作；其二，经济性原则；安全操作系统的设计过程要遵循简单易操作、经济的原则；其三，开放共享，安全操作系统的安全策略应该是开放共享的，同时可以协调各个安全策略之间的使用；其四，以许可为基础进行权限分离，不同的程序与用户操作都有着不同的许可条件，初始认为都是不被许可的，程序之间权限是相互分离的，不同用户的操作也是互不干扰；其五，减少公用性，增加易用性，存储器等设备这些公用资源要尽可能地减少，避免程序与进程之间的相互干扰，其次要提高操作系统安全策略的易用性，这样可以提高用户使用效率，避免因为安全保障的缘故给用户带来诸多麻烦。 3 安全操作系统的安全分析 操作系统的体系结构分为内核模式和用户模式两种。用户模式指的是应用程序的运行，内核模式指的是操作系统函数的运行。应用程序不可以对硬件和系统代码进行直接的访问，而用户程序通过调动来进入到内核模式，调用系统，并返回用户模式。计算机硬件的核心是服务于顶端，但是它却处于低端，在交互的过程中，为了保证内核模式的系统驱动程序不会被破坏，就要对操作系统的两种模式进行分离，做好安全配置，遵循最小权限和最少服务原则来实现操作系统的安全。常用的操作系统有Linux、windows、Unix等。 3.1 Linux操作系统 Linux起源于二十世纪九十年代，也是在Unix系统的基础上进行升级。改进了相应的安全性能，使得更加的稳定、可靠。Liunx在设计的时候，因为违背了相应的安全原则，使得它面临着一系列问题，比如：SETUD、口令、引导、特洛伊木马问题等。除此之外，Linux也存在诸多问题，比如缓冲区溢出、拒绝服务攻击、Scan扫描、病毒危害等，都会破坏系统文件；另外，Linux并不支持访问控制表和强制访问控制等。这些安全问题都要对其进行重视，采取相应措施，对其进行优化。 其一，取消非必要服务，比如TFTP的文件传输协议、imap传输协议等都可以被取消掉，保留必要的服务，比如HTTP、FTP、Telnet等协议。其二，及时更新系统的核心，Linux操作系统的核心是Kernel，它常驻内存，实现操作系统的基本功能，并对操作系统的其他部分进行加载，控制计算机和网络的基本功能，影响整个系统的安全。因此在对Kernel进行功能设定的时候，要对其进行选择，尽量消减Kernel的基本功能，减少系统资源的开支。比如设定用户权限、系统的出入等。这里值得注意的是，Linux的流通渠道广泛，这就使得它更新换代也非常快，新的程序和系统补丁也会频繁地出现，因此要经常更新系统内核，从而来提高系统的安全性。 3.2 Windows操作系统 Windows操作系统是应用最为广泛的操作系统，深入应用在社会的各个领域，就目前情况来说，大多数服务器都使用Windows操作系统。然而Windows操作系统的安全性能受到系统漏洞、应用软件漏洞还有系统的配置与使用等因素的影响，使得系统安全性能不高。需要解决Windows存在的安全问题，提高操作系统的安全性能就需要对其进行升级，比如下载安全补丁，关闭非必要的服务，加强密码的强度，提高访问权限，安装防护软件等。Windows操作系统的安全性也很高，但是它应用范围广，这就使得它成为病毒攻击的主要目标。然而Windows操作系统操作方便，容易部署和使用，具备良好的伸缩性和复用性。因此在企业创建动态的Web站点和Intranet的时候都有使用，成为当前使用最为广泛的操作系统。 4 可共享的数据、程序和文件的保护 目前，主流的操作系统是多用户操作，一般来说，操作系统都存在2-3个合法的用户。这些用户可以在不同的时間内使用同样的操作系统与硬件设备，在这种情况下，如何保护每个用户的隐私成为安全操作系统研究的重点。随着操作系统的不断发展，系统也越来越复杂，而用户数量的增多，增加了系统保护难度。 4.1 无保护 “无保护”操作系统中，计算机系统中存储的数据、程序和文件都是共享的，只要用户身份合法都可以对其进行访问、修改、删除操作。这里需要注意的是，“无保护”机制下的操作系统合法用户数量很少，而且彼此之间都有着相互的信任。然而这里面也有一些系统文件是受到保护的，只有操作系统的管理员才可以对这些文件进行操作，随着计算机系统与网络的快速发展，使用同一操作系统的合法用户数量增多，他们之间的信任程度也大打折扣，“无保护”操作系统不再适应当前计算机网络的发展。 4.2 分组保护 “分组保护”是操作系统在“无保护”基础上的一个升级，将合法用户进行分类，按照需求的类似度将用户进行分组，拥有相同或者类似的需求划分在相同的组里，不同的需求划分在不同的组中。一个用户只能属于一个组。同一个分组用户的文件访问权限也相同，一般来说，本组用户可以对文件进行查看、删除、修改等操作，而其他组的用户只可以查看而不可以对其进行修改等操作，保证了系统共享的资源的安全，但是不利于用户间的相互交流。 4.3 口令保护 计算机操作系统中的口令保护随着操作系统的发展，也得到了广泛的应用，比如对数据、程序或者文件都加上相应的口令，在一定程度上提高数据、程序和文件的安全性。然而口令保护也存在诸多问题，比如用户遗忘口令，就无法打开数据，操作不方便；其次，口令被窃取，那么对于数据、程序、文件的保护也会失效；最后，口令的不限制使用，这就使得用户除了给自己加的口令外，还有可能是其他用户加的，数据、程序、文件被加上双重或者多重口令，导致合法用户也无法打开数据等。 5 存储空间安全 操作系统的多进程与多程序都是进行隔离的，因此需要保证多个进程之间访问的存储空间也是独立的，不能互相交叉访问。保证存储空间独立性的方式有三种： 5.1 栅栏保护 存储空间安全机制中最为简单、基础的就是栅栏保护，它的工作原理就是用一道“栅栏（固定的存储器地址）”分割主存储器中的系统程序和用户程序。然而栅栏地址会随着系统空间的变化而变化，保证存储空间系统软件与用户软件的完全分离，但是栅栏保护不能避免用户程序之间的相互干扰。 5.2 基址边界保护 基址边界保护是在栅栏保护上进行升级，它在栅栏保护的基础上对用户程序采用两个寄存器，即基址寄存器、边界寄存器来确定存储器中的地址空间。基址寄存器是为了存放存储器的起始地址；边界寄存器是为了存放存储器的终止地址。 5.3 段页式保护 段页式保护从字面上来分，即段式保护、页式保护两种。段式保护是在基址边界保护的基础上将整个程序进行划分，划分为不同的段。页式保护也是划分整个程序，被划分的每个部分被称为页。页的内部部分是一个二元组。页面大小为512B-4096B。 操作系统是计算机系统中的核心软件，其安全性能直接影响着整个信息安全领域，因此操作系统的安全机制设计需要更加全面的考虑，要从现有的操作系统的安全特征进行分析，在此基础上进行升级，提高数据、程序、文件和存储空間的安全性能，从而来增强操作系统的安全。 [参考文献] [1] 张宏涛.Linux操作系统的网络安全及其应对措施[J].信息与电脑（理论版），2017（20）. [2] 陈佳音，隋菱歌.智慧银行安防系统的设计与实现[J].长春金融高等专科学校学报，2015（01）. |
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