1
PGS. TSKH. Hoàng Đăng Hải
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông (PTIT)
Email:
2012
Mô h
Mô h
ì
ì
nh, nguyên lý, k
nh, nguyên lý, k
ỹ
ỹ
thu
thu
ậ
ậ
t
t
đ
đ
ả
ả
m b
m b
ả
ả
o an ninh m
o an ninh m
ạ
ạ

ng
ng
2
N
N
ộ
ộ
i dung
i dung


C
C
á
á
c mô h
c mô h
ì
ì
nh, n
nh, n
guyên lý đ
guyên lý đ
ả
ả
m b
m b
ả
ả
o an ninh m

o an ninh m
ạ
ạ
ng
ng


Ph
Ph
á
á
t hi
t hi
ệ
ệ
n v
n v
à
à
ch
ch
ố
ố
ng xâm nh
ng xâm nh
ậ
ậ
p trên m
p trên m
ạ

ạ
ng
ng


B
B
ả
ả
o v
o v
ệ
ệ
ứ
ứ
ng d
ng d
ụ
ụ
ng m
ng m
ạ
ạ
ng
ng


B
B
ả

ả
o v
o v
ệ
ệ
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng thông tin trên m
ng thông tin trên m
ạ
ạ
ng
ng
3
C
C
á
á
c mô h
c mô h
ì
ì
nh, n
nh, n

guyên lý
guyên lý
đ
đ
ả
ả
m b
m b
ả
ả
o an ninh m
o an ninh m
ạ
ạ
ng
ng
4
Ph
Ph
ạ
ạ
m vi b
m vi b
ả
ả
o v
o v
ệ
ệ
User

Intreface
Process
Data
Host Host
Data
Process
Login control Access control
Channel
Security
 Bảo vệ mức vật lý: khóa phòng, các thiết bị kiểm soát, cáp…
 Bảo vệ mức giao diện hệ thống: kiểm soát đăng nhập (ví dụ: với mật khẩu…)
 Bảo vệ truy cập, sử dụng hệ thống: kiểm soát truy nhập, quyền sử dụng
 Bảo vệ mức mạng: kết nối, các nút mạng, mã hóa dữ liệu…
5
Mô h
Mô h
ì
ì
nh an ninh trong
nh an ninh trong
truy
truy
ề
ề
n thông m
n thông m
ạ
ạ
ng (1)
ng (1)

6
Mô h
Mô h
ì
ì
nh an ninh trong
nh an ninh trong
truy
truy
ề
ề
n thông m
n thông m
ạ
ạ
ng (2)
ng (2)
7
V
V
í
í
d
d
ụ
ụ
: c
: c
á
á

c quan h
c quan h
ệ
ệ
x
x
á
á
c th
c th
ự
ự
c
c
8
Mô h
Mô h
ì
ì
nh an ninh trong truy c
nh an ninh trong truy c
ậ
ậ
p m
p m
ạ
ạ
ng
ng
9

T
T
ổ
ổ
ng quan c
ng quan c
á
á
c mô h
c mô h
ì
ì
nh an ninh
nh an ninh
• Được thiết kế từ những năm 60s: VD. Máy chủ được bảo vệ trong phòng
riêng bằng các hệ thống khóa vật lý…
• Kernel trong hệ điều hành kiểm soát “all”
• Kernel là gatekeeper, kiểm soát người dùng
• Tương tự các bức tường pháo đài Analogous to castle walls & maginot line
 Các mô hình không dùng vành đai bảo vệ: Mật mã
 Vành đai bảo vệ: mô hình phổ biến tới nay
 Các mô hình mới:
• Hệ thống miễn dịch: Không vành đai. Phát hiện cục bộ các lỗi ứng dụng.
• Phòng thủ tích cực (chủ động): Dùng 1 số tác vụ ở vùng giao tranh với tin tặc.
Các hệ thống bảo vệ tới nay vẫn còn là thụ động.
• Sử dụng các đặc tính vật lý: Nhúng thông tin vật lý (Sensor, RFID, Chip…)
• Các mô hình mới?: bắt chước hệ miễn dịch sinh học. Active Networks và Active
Agents, Detector networks,…
10
T

T
ổ
ổ
ng quan c
ng quan c
á
á
c mô h
c mô h
ì
ì
nh an ninh m
nh an ninh m
ạ
ạ
ng
ng
• Mô hình Bell LaPadula (trạng thái hữu hạn, phân mức nhạy cảm)
• Mô hình Biba (BLP+ cấp+ tập chính sách)
• Mô hình Harrison-Ruzzo-Ullman (BLP + cấp phép)
• Mô hình chính sách Unix System V/MLS Security Policy
• Mô hình lưới mắt cáo của luồng tin (Lattice Model of Information Flow)
• Mô hình không can thiệp (Noninterference Security Model)
• Mô hình Clark-Wilson
• Mô hình Chinese Wall
• Các mô hình kiểm soát truy nhập theo vai trò (Role-Based Access Control)
• Các mô hình cấp phép dựa theo tác vụ (Task-Based Authorisation Models for Workflow)
- Workflow Authorisation Model (WAM)
- Task-Based Authorisation Controls (TBAC)
• Security Models for Object-Oriented Information Systems

- The Authorisation Model by Fernandez
- The Orion Authorisation Model
- The DORIS Personal Model of Data
- Further Relevant Research
• Resource Allocation Model for Denial of Service Protection
• Multiple Security Policies Modelling Approaches 75
- The Generalised Framework for Access Control (GFAC)
- The Multipolicy Paradigm and Multipolicy Systems
Policy
Information
Flow
11
 Còn gọi là mô hình nhiều lớp,
 Được Bell và LaPadula đề xuất nhằm
thực thi kiểm soát truy nhập trong các ứng
dụng cho chính phủ và quân đội Mỹ.
 Các ứng dụng, đối tượng, chủ thể thông
tin được phân loại thành nhiều mức an ninh
khác nhau.
 Một chủ thể chỉ có thể truy nhập các đối
tượng thông tin ở các cấp đã được xác định
trước ứng với cấp độ an ninh nó được phép.
 Ví dụ về quy định an ninh điển hình:
“Một nhân viên thuần túy không thể đọc thông tin được phân loại là bí mật”
“Các dữ liệu tối mật không thể ghi vào các tệp ở mức không kiểm soát”.
Phân lớp mức nhạy cảm của
thông tin
Mô h
Mô h
ì

ì
nh Bell
nh Bell
-
-
LaPadula (BLP)
LaPadula (BLP)
12
Mô h
Mô h
ì
ì
nh Bell
nh Bell
-
-
LaPadula (BLP)
LaPadula (BLP)
Cho L(S)= ls là cấp an ninh cho chủ thể S.
Cho L(O)= lo là phân loại an ninh cho đối tượng O.
Đối với mọi phân loại thông tin li, (i=0,…, k-1), và (li < li+1) cần có:
• Điều khiện an ninh đơn giản (Đọc dữ liệu): No Read UP
S chỉ có thể đọc O khi và chi khi
lo < = ls (cấp an ninh rộng hơn phân loại đối tượng)
và S có quyền truy nhập để đọc nội dung cụ thể của O.
• Đặc tính “Sao” (*) (Star property) (Ghi dữ liệu): No Write DOWN
S chỉ có thể ghi vào O khi và chỉ khi ls < = lo
(cấp an ninh nhỏ hơn phân loại đối tượng)
Và S có quyền truy nhập để đọc nội dung cụ thể của O.
Chủ thể TS (Top Secret) không thể ghi dữ liệu vào file có phân cấp thấp hơn TS

Æ Chống dò rỉ thông tin đã phân loại.
No Read UP; No Write Down!
Vấn đề tồn tại: Các nhóm chủ thể khác loại trao đổi thông tin với nhau như thế nào?
13
Đ
Đ
ị
ị
nh lý an to
nh lý an to
à
à
n thông tin cơ b
n thông tin cơ b
ả
ả
n
n
Cho S là một hệ thống với trạng thái an toàn ban đầu là σ
0
Cho L là tập các chuyển đổi trạng thái.
i là chỉ số trạng thái
N
N
ế
ế
u như m
u như m
ỗ
ỗ

i ph
i ph
ầ
ầ
n t
n t
ử
ử
c
c
ủ
ủ
a t
a t
ậ
ậ
p L b
p L b
ả
ả
o to
o to
à
à
n đi
n đi
ề
ề
u ki
u ki

ệ
ệ
n an ninh đơn
n an ninh đơn
gi
gi
ả
ả
n (NO READ UP), v
n (NO READ UP), v
à
à
đ
đ
ặ
ặ
c t
c t
í
í
nh
nh
“
“
sao
sao
”
”
(NO WRITE DOWN), th
(NO WRITE DOWN), th

ì
ì
m
m
ọ
ọ
i tr
i tr
ạ
ạ
ng th
ng th
á
á
i
i
σ
σ
i
i
,
,
đư
đư
ợ
ợ
c coi l
c coi l
à
à

an to
an to
à
à
n, v
n, v
ớ
ớ
i m
i m
ọ
ọ
i i
i i
≥
≥
0.
0.
Mô h
Mô h
ì
ì
nh Bell
nh Bell
-
-
LaPadula (BLP)
LaPadula (BLP)
14
V

V
í
í
d
d
ụ
ụ
: Phân c
: Phân c
ấ
ấ
p thư m
p thư m
ụ
ụ
c
c
 Một thư mục với tập các thư mục con, mỗi thư mục gán 1 tên
 Các thư mục ẩn bình thường không hiển thị cho người dùng.
 Khi một tiến trình có tên MAC_A tạo một tệp trong /tmp, nó sẽ tạo
một file trong thư mục ẩn trong /tmp with tên MAC_A
 Thư mục cha của 1 file trong /tmp là thư mục ẩn.
 Mọi tham chiếu đến thư mục cha sẽ đến thẳng thư mục ẩn.
 Tiến trình A với MAC_A sẽ tạo /tmp/a. Tiến trình B với MAC_B sẽ
tạo /tmp/b. Mỗi tiến trình sẽ thực hiện:
“cd /tmp/a; cd ”
Câu lệnh hệ thống: stat(“.”, &stat_buffer) sẽ cho lại số hiệu nút I
khác nhau đối với mỗi tiến trình. Số hiệu nút này là của thư mục ẩn
tương ứng.
15

Mô h
Mô h
ì
ì
nh Biba
nh Biba
 Bản sao của BLP
 Dựa trên Mô hình máy trạng thái hữu hạn như BLP.
 Định nghĩa các cấp toàn vẹn (tương tự phân cấp an ninh / mức độ nhạy
cảm như BLP)
 Định nghĩa 1 tập các chính sách:
 Các mức toàn vẹn tĩnh
 Các mức toàn vẹn động
 Các chính sách viện dẫn
16
Mô h
Mô h
ì
ì
nh Harrison
nh Harrison
-
-
Ruzzo
Ruzzo
-
-
Ullman (HRU)
Ullman (HRU)
 Mô hình BLP không có chính sách cho:

 Thay đổi quyền truy nhập
 Tạo mới và xóa bỏ các chủ thể và đối tượng
 Mô hình HRU định nghĩa hệ thống cấp phép để giải quyết vấn đề trên.
Khái niệm mô hình:
 Định nghĩa các tập:
 Tập các chủ thể S, Tập các đối tượng O
 Tập các quyền truy nhập R – (Các thao tác truy nhập như BLP)
 Ma trận truy nhập Mso (mô tả trạng thái hệ thống). Mỗi lệnh được ghi nhận bằng
việc thay đổi trạng thái từ M Æ M’
 Định nghĩa 6 thao tác nguyên thủy:
• Enter r into Mso (thêm quyền truy nhập cho Mso)
• Delete r from Mso (xóa quyền truy nhập của Mso)
• Create subject s …………
• Create object o
• Delete subject s
• Delete object o.
Mô hình HRU cho phép:
 Kiểm tra việc cần thiết phải tránh cấp phép quyền truy nhập không mong muốn
 Kiểm chứng các đặc tính an ninh của đối tượng và chủ thể
17
C
C
á
á
c mô h
c mô h
ì
ì
nh lu
nh lu

ồ
ồ
ng tin
ng tin
Lư
Lư
ớ
ớ
i m
i m
ắ
ắ
t c
t c
á
á
o (Lattice), Không can thi
o (Lattice), Không can thi
ệ
ệ
p, Clark
p, Clark
-
-
Wilson, Chinese Wall
Wilson, Chinese Wall
 Xem xét mọi luồng tin đi qua, kể cả các luồng tin ẩn (thông qua việc kiểm
soát các hành vi truy cập)
 Sử dụng mô hình lý thuyết Entropy của luồng tin. Entropy là lượng thông tin
có thể thu được qua quan sát luồng tin.

 Sử dụng các mô hình theo kiểu lưới mắt cáo (lọc thông tin)
Khái niệm mô hình lattice:
 Một luồng tin FM định nghĩa bởi: FM = { N, P, SC, ⊕, Æ }
 N = {a, b, …} là tập các đối tượng logic (ví dụ files, segments, các biến chương
trình…). Mỗi người dùng có thể coi là 1 object.
 P = {p,q,…} là tập các tiến trình. SC = {A, B,…} là tập các lớp an ninh tương ứng với
phân lớp các thông tin.
 Mỗi object a được giới hạn trong một lớp an ninh. Có 2 phương pháp liên kết: liên
kết tĩnh và liên kết động
 ⊕ là toán tử kết hợp lớp. Kết hợp binary của 2 lớp a và b là a⊕b
Ælà biểu thị quan hệ giữa các luồng tin. Ví dụ cho các lớp A, B: AÆ B nghĩa là chỉ
và chỉ khi thông tin của lớp A được phép đưa vào lớp B.
18
Mô h
Mô h
ì
ì
nh Chinese Wall
nh Chinese Wall
 Kiểm soát các quyền truy nhập động
 Dựa trên tập luật truy nhập và giảm thiểu mâu thuẫn về lợi ích theo quy luật:
Không luồng tin nào được gây ra xung đột lợi ích với luồng tin khác
 Cho tập các công ty, Các nhà phân tích= Subjects, Các đơn vị thông tin = Objects
 Objects trong cùng công ty = Tập dữ liệu của công ty
 Các công ty tương tranh = Xung đột giữa các lớp quyền lợi
 Nhãn an ninh đối tượng = cặp (Cdataset, Col Class)
 Thông tin làm sạch = thông tin đã xóa bỏ phần nhạy cảm
Chinese Wall Model:
 Đặc tính ss (ss-Property):
Cấm mọi chủ thể để lộ ra xung đột về quyền lợi

 Quyền truy nhập được cấp nếu object thuộc:
 Dataset của công ty đã cấp cho người dùng hoặc
 Một xung đột khác của lớp lợi ích
19
Mô h
Mô h
ì
ì
nh Chinese Wall (2)
nh Chinese Wall (2)
 Đặc tính “sao” (*-Property):
Cấm thông tin chưa làm sạch được lấy ra khỏi tập dữ liệu của một công ty
 Quyền truy nhập ghi ra được cấp nếu không có object nào khác được đọc với điều
kiện:
 Object đóthuộc tập dữ liệu của một công ty khác
 Object đó chưa thông tin chưa làm sạch
20
Mô h
Mô h
ì
ì
nh Clark
nh Clark
-
-
Wilson
Wilson
 Thiết kế cho các yêu cầu an ninh cho các ứng dụng thương mại (khác yêu cầu quân
sự theo BLP)
 Các yêu cầu chủ yếu về tính toàn vẹn của thông tin !

 Các yêu cầu về tính toàn vẹn:
 Tính nhất quán trong: các đặc tính về trạng thái bên
trong hệ thông (có thể thực thi bởi hệ thống)
 Tính nhất quán ngoài: quan hệ trạng thái bên trong
một hệ thống với thế giới bên ngoài (thực thi bởi bên
ngoài – ví dụ kiểm toán).
 Thực thi tính toàn vẹn nghĩa là:
 Giao dịch chuẩn xác
 Phân chia được trách nhiệm.
Các chương trình được dùng làm phương tiện kiểm soát
trung gian cho subject-object.
Subject= chủ thể có quyền thực thi 1 số chương trình.
 Thể hiện tính toàn vẹn:
 Chủ thể được cấp quyền thực hiện một
chương trình trên một đối tượng (data item)
mà đối tượng này có thể được truy nhập từ
chương trình này !
21
Ph
Ph
á
á
t hi
t hi
ệ
ệ
n v
n v
à
à

ch
ch
ố
ố
ng xâm nh
ng xâm nh
ậ
ậ
p
p
22
Nguyên lý IDS/IPS


IDS = Intrusion Detection System
IDS = Intrusion Detection System


IPS = Intrusion Prevention System
IPS = Intrusion Prevention System


IDPS = Intrusion Detection and Prevention System
IDPS = Intrusion Detection and Prevention System
- Giám sát an ninh mạng.
-Nhận biết những nguy cơ mất an ninh
-Nhận biết những vi phạm chính sách an ninh
-Nhận biết, Phát hiện các lưu lượng bất thường, dấu hiệu khả nghi
- Phát hiện tấn công gây hại cho hệ thống, mạng qua khai thác những lỗ hổng bảo
mật của hệ thống mạng

-Ghi lại thông tin và đưa ra cảnh báo
- Ngăn chặn vi phạm an ninh, vi phạm chính sách, ngăn chặn tấn công
23
Phương pháp phát hiện xâm nhập
-Dựa theo dấu hiệu (signature-based);
-Dựa theo hành vi bất thường (anormaly-based);
-Dựa vào phân tích trạng thái giao thức (stateful protocol analysis).
Phát hiện dựa theo dấu hiệu
•Dấu hiệu (signature) =mẫu tương ứng với một nguy cơ đã biết trước.
•Phát hiện dựa theo dấu hiệu= quá trình so sánh dấu hiệu với những sự kiện quan sát được.
•Dấu hiệu được lưu dưới những file, so sánh trực tiếp với thông tin có trong chuỗi sự kiện.
Phát hiện dựa theo hành vi bất thường
•Căn cứ vào các phương pháp thống kê và kinh nghiệm để đưa ra các mức ngưỡng về hoạt
động bình thường.
• So sánh các sự kiện quan sát được với giá trị ngưỡng bình thường tương ứng để phát hiện
xâm nhập
Phân tích trạng thái giao thức
• So sánh giá trị ngưỡng (đã định nghĩa trước) trạng thái hoạt động bình thường của giao thức
với các sự kiện quan sát được để nhận biết sự khác biệt.
24
Phân tích dấu hiệu và hành vi
signature-detection IDS anomaly-detection IDS
25
Bên trong IDPS