Bezpieczeństwo systemów komputerowych - wykład V i VI

Transkrypt

1 12 Bezpieczeństwo systemów komputerowych - wykład V i VI 12/16/ ex Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Politechnika Częstochowska Rok akademicki 2018/2019 1/54

2 Plan wykładu ex Extended 8 2/54

3 I ex 3/54

4 I ex 4/54

5 I ex 5/54

6 I ex 6/54

7 II 12 Metoda przechowywania, zarządzania plikami i informacjami o nich, w taki sposób, aby dostęp do i danych w nich zgromadzonych był łatwy dla użytkownika systemu ex Przykłady systemów : Linux: ext, ext2, ext3, ext4, ReiserFS, JFS, XFS, DOS: 12, 16, Windows: 32, ex,. 7/54

8 Rodzaje systemów ex 8/54

9 12 16 y 32 ex 9/54

10 ex ang. File Allocation Table, ze względu na kompatybilność, obsługiwany przez prawie wszystkie obecnie opracowane systemy operacyjne (komputery osobiste, urządzenia mobilne, systemy wbudowane), 1977, dyskietki -> dyski twarde (DOS, Windows 9x), kolejne wersje: 12, 16, 32, wykorzystuje tabelę indeksów (tablica alokacji ), wykorzystanie przez UEFI. 10/54

11 Tablica alokacji I ex informacje przechowywane w porcjach zwanych sektorami, partycja podzielona na klastry (jednostki alokacji pliku), numer klastra umożliwia obliczenie: numeru logicznego sektora, numeru ścieżki, głowicy i sektora na ścieżce klaster w całości jest przydzielany jednemu plikowi: plik w katalogu - numer pierwszego klastra pliku, dalsze części pliku - wpis w, w tablicy alokacji: numer klastra pierwszej części pliku wskazuje na numer kolejnego klastra pliku. 11/54

12 Tablica alokacji II ex 0000h - wolny klaster, FFF7h - uszkodzony klaster, FFF8h-FFFFh - ostatni klaster pliku, FFF0h-FFF6h - zarezerwowany klaster. Źródło rysunku: 12/54

13 Tablica alokacji III ex Zalety i wady: szybkie odszukanie miejsca dla nowego pliku, łatwe odszukiwanie kolejnych części, duża partycja - duży klaster - niewykorzystane miejsce, fragmentacja, problemy z modyfikacją tablicy alokacji. 13/54

14 Fragmentacja i defragmentacja ex Fragmentacja Zjawisko polegające na występowaniu nieciągłości obszarów zapisanych i niezapisanych na dysku twardym komputera, skutkujące spadkiem wydajności operacji na plikach. Przyczyny: - wadliwa budowa systemu (problemy z algorytmami alokacji danych), - usuwanie, dodawanie i modyfikowanie nowych. Defragmentacja Proces scalania pofragmentowanych danych na dysku w celu uzyskania większej wydajności operacji na plikach. 14/54

15 Zalety defragmentacji ex Źródło: 15/54

16 Budowa partycji ex Partycja dzieli się na 4 obszary: 1. Zarezerwowany - Volume Boot Record, BIOS Parameter Block, Boot Loader, 2. Tablica alokacji znajduje się za boot sektorem, 3. Katalog główny (w 32 nie istnieje w tej formie), 4. Dane - wszystkie dane, obszar podzielony na logiczne struktury. 16/54

17 Struktura katalogu I ex Każdy plik na dysku znajduje się w jakimś katalogu. Czym zatem jest katalog? Katalog jest: plikiem (specjalna struktura), tablicą (informacje o plikach i podkatalogach, wskaźniki) Informacje w pliku katalogu: 8 bajtów - nazwa pliku, 3 bajty - rozszerzenie, 1 bajt - atrybuty pliku, 1 bajt - wielkość liter, 1 bajt - czas utworzenia w milisekundach, 17/54

18 Struktura katalogu I ex Każdy plik na dysku znajduje się w jakimś katalogu. Czym zatem jest katalog? Katalog jest: plikiem (specjalna struktura), tablicą (informacje o plikach i podkatalogach, wskaźniki) Informacje w pliku katalogu: 8 bajtów - nazwa pliku, 3 bajty - rozszerzenie, 1 bajt - atrybuty pliku, 1 bajt - wielkość liter, 1 bajt - czas utworzenia w milisekundach, 17/54

19 Struktura katalogu II ex Informacje w pliku katalogu: 2 bajty - czas utworzenia, 2 bajty - data utworzenia, 2 bajty - czas ostatniego dostępu, 2 bajty - zarezerwowane, 2 bajty - czas utworzenia lub ostatniej modyfikacji pliku, 2 bajty - data utworzenia lub ostatniej modyfikacji pliku, 2 bajty - numer klastera (początek pliku), 4 bajty - rozmiar pliku.. (kropka) - bieżący katalog,.. (dwie kropki) - katalog nadrzędny, E5h - plik został skasowany. 18/54

20 Plik ex nazwa + rozszerzenie, nazwa - od 1 do 8 dowolnych znaków, rozszerzenie - od 0 do 3 znaków, problem długich nazw, aliasowanie nazw. 19/54

21 Błędy występujące w systemie ex Utrata klastrów, metody naprawy: kopiowanie tablicy alokacji do pamięci, przechodzenie począwszy od katalogu głównego poprzez wszystkie pliki i katalogi i zaznaczanie ich jako używanych, porównanie wygenerowanej tablicy używanych klastrów, z tablica przechowywaną w pamięci, zapisanie utraconych klastrów jako pliki. skrzyżowanie klastrów, uszkodzone pliki i katalogi, błędy w tablicy alokacji. 20/54

22 Wpis w tablicy alokacji ex 21/54

23 ex Microsoft, MS/PC-DOS, 1981 r., wprowadzony dla stacji dyskietek (FDD), 12 bitowe wpisy adresów klastrów, 4078 klastrów do zaadresowania rozmiar klastra od 512 B do 4 kb, maksymalny rozmiar partycji - 16 MB. 22/54

24 ex Microsoft, MS-DOS 3, 1987 r., 16-bitowe adresowanie przy dostępie do, klastrów, ograniczenie wielkości pliku do 2 GB, nierozróżnianie wielkości liter w nazwach, ograniczenie długości nazw do 12 znaków (8 + 3). 23/54

25 32 I ex Microsoft, Windows 95 OSR2, 1996 r., adresowanie 32-bitowe, 28 b numer klastra, obsługiwany przez systemy uniksowe, bardziej wytrzymałe od poprzedników, obsługuje dyski o rozmiarze do 2 TB, maksymalny rozmiar partycji 32-2 TB (sektor 512 bajtów), 16 TB (sektor 4096 bajtów), maksymalny rozmiar pliku - 4 GB ( B), maksymalna długość nazwy pliku 255 znaków, znaczniki czasowe tworzenia, ostatniego dostępu i ostatniej zmiany. 24/54

26 VBR partycji 32 I ex Budowa Volume Boot Record dla partycji 32: 3 B Instrukcja skoku 8 B Identyfikator systemu 53 B BIOS Parameter Block 26 B Extended BPB 420 B Kod rozruchowy 2 B Magic number 25/54

27 VBR partycji 32 II ex 26/54

28 BPB i Extended BPB I ex Offset Rozmiar Wartość Nazwa pola +0B WORD 0002 Liczba bajtów w sektorze +0D 1 B 40 Liczba sektorów w klastrze +0E WORD 0100 Liczba zarezerwowanych sektorów B 02 Liczba kopii +11 WORD 0002 Liczba wpisów w katalogu głównym +13 WORD 0000 Małe sektory B F8 Typ nośnika +16 WORD FC00 Liczba sektorów przeznaczonych na +1A WORD 3F00 Liczba sektorów na ścieżkę +1C WORD 4000 Liczba głowic +1C DWORD 3F Liczba ukrytych sektorów +20 DWORD 01F03E00 Duże sektory 27/54

29 BPB i Extended BPB II ex Offset Rozmiar Wartość Nazwa pola B 80 Fizyczny numer dysku B 00 Nie używane B 29 Sygnatura B A88B3652 Numer seryjny woluminu +2B 11 B 4E4F204E41 Etykieta woluminu 4D B Suma kontrolna 28/54

30 vs. Linux ex Linux posiada sterowniki systemu. mount Polecenie służące do montowania systemu. mount -a -t nazwa_systemu_plikow : adfs, affs, autofs, cifs, coda, coherent, cramfs, debugfs, devpts, efs, ext, ext2, ext3, ext4, hfs, hfsplus, hpfs, iso9660, jfs, minix, msdos, ncpfs, nfs, nfs4, ntfs, proc, qnx4, ramfs, reiserfs, romfs, squashfs, smbfs, sysv, tmpfs, ubifs, udf, ufs, umsdos, usbfs, vfat, xenix, xfs, xiafs. Więcej: 29/54

31 ex 30/54

32 B-drzewo struktura drzewiasta, przechowuje klucze i dane z nimi powiązane w określonym porządku ex Źródło: 31/54

33 I ex New Technology File, Microsoft, Windows NT 3.1, rozmiar klastra 4-64 kb, maksymalny rozmiar woluminu to klastry nazwy długość 255 znaków, uprawnienia do dostępu do danych, obsługiwany przez inne systemy operacyjne, obsługa: dużych partycji, rzadkich, macierzy dyskowych, przydziały dyskowe (quotas), 32/54

34 II ex śledzenie łączy rozproszonych, szyfrowanie na poziomie, punkty ponownej analizy (ang. reparse points): linki symboliczne, punkty połączenia (ang. junction points)., punkty montowania woluminów, magazyn zdalny (ang. Remote Storage), rzadkie pliki (ang. Sparse Files), księgowanie (ang. journaling). 33/54

35 - integralność danych ex spójność woluminu, przywrócenie do stanu zgodnego po awarii, plik dziennika - rejestrowanie wszystkich operacji przed zapisem na dysk, zapewnia integralność, przemieszczanie klastra - automatyczne zaalokowanie nowego klastra, gdy podczas zapisu zostanie napotkany uszkodzony sektor. 34/54

36 Budowa woluminu ex Źródło: 35/54

37 Sektor rozruchowy woluminu I ex Offset Rozmiar Nazwa pola +0h 3 B instrukcja skoku +3h LONGLONG OEM ID +Bh 25 B BPB +24h 48 B Extended BPB +54h 426 B Program rozruchowy +1FEh WORD Magic number 36/54

38 Sektor rozruchowy woluminu II ex 37/54

39 BPB i Extended BPB I ex Offset Rozmiar Wartość Nazwa pola +0B WORD 0002 Liczba bajtów w sektorze +0D 1 B 08 Liczba sektorów w klastrze +0E WORD 0000 Liczba zarezerwowanych sektorów B Zawsze WORD 0000 Nie używane przez B F8 Deskryptor mediów +16 WORD 0000 Zawsze WORD 3F00 Liczba sektorów w ścieżce +1A WORD FF00 Liczba głowic +1C DWORD 3F Ukryte sektory +20 DWORD Nie używane przez +24 DWORD Nie używane przez 38/54

40 BPB i Extended BPB II ex Offset Rozmiar Wartość Nazwa pola +28 LONGLONG 4AF57F Liczba wszystkich sektorów +30 LONGLONG Logiczny numer klastra dla pliku $MFT +38 LONGLONG 54FF Logiczny numer klastra dla pliku $MFTMirr +40 DWORD F Liczba klastrów przeznaczonych na wpisy MFT B 01 Liczba klastrów przeznaczonych na bufor B Nie używane +48 LONGLONG 14A51B74C91B Numer seryjny woluminu 741C +50 DWORD Suma kontrolna 39/54

41 MFT (ang. Master File Table) I ex relacyjna baza danych (wiersze - wpisy, kolumny - atrybuty ), przechowuje informacje wymagane do pobierania z partycji, zawiera co najmniej jeden wpis dla każdego pliku na woluminie, a także informacje o sobie, rezerwuje pierwsze 16 rekordów MFT dla metadanych, które są używane do opisu MFT: pierwszy rekord tabeli opisuje samą główną tabelę, drugi rekord opisuje rekord lustrzany MFT, pozostałe: informacje o woluminie, atrybutach, katalogu głównym, nieużywanych klastrach, boot sektorze. 40/54

42 MFT II ex MFT przydziela określoną ilość miejsca dla każdego rekordu pliku, małe pliki i katalogi (ok. 512 bajtów) - całkowicie zawarte w rekordzie MFT, duże katalogi są zorganizowane w B-drzewa, rezerwuje domyślnie 12,5% woluminu do wyłącznego użytku MFT. 41/54

43 Struktura MFT ex 42/54

44 Atrybuty ex plik (lub folder) wyświetlany jako zestaw atrybutów (nazwa pliku, informacje o zabezpieczeniach, dane), atrybut jest identyfikowany za pomocą kodu typu atrybutu i opcjonalnie nazwy atrybutu, gdy atrybuty nie mieszczą się w jednym rekordzie MFT, tworzy dodatkowe rekordy MFST i umieszcza atrybut listy atrybutów w rekordzie MFT. atrybuty w rekordzie pliku MFT - atrybutami rezydentnymi (nazwa pliku, sygnatura czasowa), atrybuty poza MFT - atrybuty nierezydentne, 43/54

45 Typy atrybutów I ex Informacje standardowe (Standard Information) - informacje, takie jak znacznik czasu i liczba linków. Lista atrybutów (Attribute List) - wyświetla lokalizację wszystkich rekordów atrybutów, które nie mieszczą się w rekordzie MFT. Nazwa pliku (File Name) - powtarzalny atrybut dla długich i krótkich nazw. Deskryptor bezpieczeństwa (Security Descriptor) - opisuje, kto jest właścicielem pliku i kto może uzyskać do niego dostęp. Dane (Data) - zawiera dane pliku. 44/54

46 Typy atrybutów II ex Identyfikator obiektu (Object ID) - niepowtarzalny identyfikator pliku. Strumień narzędzi (Logged Utility Stream) - podobny do strumienia danych, ale operacje są rejestrowane w pliku dziennika. Punkt ponownej analizy (Reparse Point) - używany do punktów podłączenia woluminu. Indeks główny (Index Root) - służy do zaimplementowania folderów i innych indeksów. Przypisanie indeksu (Index Allocation) - służy do implementacji struktury B-drzewa dla dużych folderów i innych dużych indeksów. 45/54

47 Typy atrybutów III ex Bitmapy (Bitmap) - służy do implementacji struktury B-drzewa dla dużych folderów i innych dużych indeksów. Informacje o woluminie (Volume Information) - używane tylko w pliku systemu $Volume. Zawiera wersję woluminu. Nazwa woluminu (Volume Name) - używane tylko w pliku systemu $Volume. Zawiera etykietę woluminu. 46/54

48 Skompresowane pliki ex kompresja pojedynczych, folderów i całych woluminów, pliki skompresowane na woluminie mogą być odczytywane i zapisywane przez dowolną aplikację opartą na systemie Windows bez uprzedniej dekompresji przez inny program, algorytmy kompresji w systemie obsługują klastry o wielkości do 4 KB, każdy strumień danych zawiera informacje wskazujące, czy jakakolwiek część strumienia jest skompresowana, dostęp do skompresowanego pliku w czasie rzeczywistym (dekompresja pliku po jego otwarciu, skompresowanie po zamknięciu). 47/54

49 Szyfrowanie I ex EFS (Encrypting File ), zapewnia podstawową technologię szyfrowania, chroni pliki przed intruzami, którzy mogą uzyskać nieautoryzowany fizyczny dostęp do poufnych, przechowywanych danych, normalna praca z plikami i folderami, brak uprawnień = odmowa dostępu, automatyczne szyfrowanie oznaczonych, klucze odporne na ataki słownikowe, mechanizm odzyskiwania danych. 48/54

50 Szyfrowanie II ex EFS wykorzystuje połączenie szyfrowania z kluczem symetrycznym z technologią klucza publicznego (asymetryczna), dane są szyfrowane algorytmem symetrycznym (DESX), klucz używany w szyfrowaniu symetrycznym - FEK (ang. File Encryption Key), szyfrowany algorytmem RSA i zapisywany wraz z plikiem, dlaczego dwa różne algorytmy? szybkość szyfrowania sposoby zaszyfrowania danych: RKM, Właściwości, Zaawansowane... cmd, cipher.exe. 49/54

51 Szyfrowanie i deszyfrowanie pliku ex 50/54

52 Uprawnienia uprawnienia dostępowe do napędów i folderów, Eksplorator Windows, RKM, Własności, Zabezpieczenia ex 51/54

53 Extended ex system pomiędzy 32 a, zoptymalizowany pod kątem obsługi dysków Flash, bez ograniczeń 32 i bez dodatkowych funkcji, duże ograniczenie rozmiarów i partycji (pliki powyżej 4 GB), alokacja - bitmapa, działa z systemami Windows, Linux wymaga sterownika. 52/54

54 ex Wykorzystano następujące materiały: /54

55 12 16 Dziękuję za uwagę! 32 ex 54/54