Clark-Wilson model David Clark e David Wilson 1987 Prof. Francesca Lanci Stefano Bistarelli

Modelli sulla sicurezza FOCUS: integrità e confidenzialità Confidenzialità: protezione dei dati da utenti non autorizzati, concerne anche la possibilità che utenti autorizzati passino le informazioni a utenti non autorizzati Ambiente militare Integrità: richiede che i dati siano protetti da invalide modifiche, cancellazioni o inserzioni. I vincoli d’integrità sono regole che definiscono lo stato corretto di un db e che ne mantengono la correttezza anche durante le operazioni (integrità delle transazioni) Ambiente commerciale Clark-Wilson

Minimo di sicurezza richiesto da un IS Integrità: i vincoli d’integrità esistono per proteggere IS da maligni o accidentali modifiche dei dati.Le regole possono essere definite su stati statici del db o su transazioni (es. prima di poter effettuare un modifica) Identificazione,autenticazione: prima di accedere a un sistema ogni utente deve essere identificato e autenticato per mantenerne traccia e per dargli l’accesso Autorizzazioni(controllo accessi): una serie di regole per definire chi può eseguire quali tipi di operazioni su quali dati

Clark-Wilson Integrity Model Clark-Wilson identifica 2 meccanismi principali per rafforzare l’integrità e il controllo degli accessi: 1. Le transazioni ben formate (WFT) che preservano l’integrità dei dati e prevengono che utenti li manipolino arbitrariamente Una transazione ben formata è costituita da una serie di operazioni che muovono il sistema da uno stato consistente a un altro stato consistente. Moderni sistemi informativi mantengono log che registrano le operazioni e gli utenti che le eseguono in modo che possano essere scoperte eventuali modifiche. Il modello richiede che le esecuzioni delle WFT siano memorizzate in modo da poterle riprendere per revisioni seguenti o per ricreare lo stato originale (log).

Transazioni ben formate Definire le caratteristiche di una transazione ben formata è un lavoro manuale eseguito da un security officer che è l’unico che può specificare il set di procedure che possono modificare certi CDI.

2.Il principio della separazione dei compiti Un’operazione completa se eseguita da una sola persona è più attaccabile da frodi. Il principio della “separazione dei compiti” richiede di dividere l’operazione in sottoparti che devono essere eseguite da persone differenti. In questo caso per completare un’operazione illegale tutte le persone coinvolte dovrebbero cospirare insieme per attuare la frode. Il certificatore di una transazione e colui che la esegue devono essere persone differenti. Le transazioni ben formate sono associate con gli utenti secondo tale principio, gli utenti non possono, in nessun caso, alterare le associate liste di accessi.

Caratteristiche essenziali Identificazione e autenticazione degli utenti è essenziale Assicurare che specifici dati possano essere manipolati da uno specifico set di procedure che a loro volta possono essere eseguite solo da utenti autorizzati Mantenere log con programmi, nomi degli utenti e dati Meccanismi di protezione non possono essere cambiati (staticità) Il security officer è responsabile degli assegnamenti Sono importanti le regole di sicurezza, non possiamo affidarci a un firewall perchè non ci protegge da modifiche non valide compiute da utenti autorizzati; dobbiamo incorporare la sicurezza nel IS

Il modello formale Set di dati CDI : è un set di “constrained data item”, gli elementi del modello che devono essere protetti, sono dati soggetti al controllo d’integrità. Esempio banca: CDI = saldo dei conti UDI : è un set di “unconstrained data item”, sono dati non soggetti ai vincoli d’integrità. I dati non possono appartenere ad entrambe le classi

Due tipi di procedure: 1.Integrity verification procedures IVP: set di “integrity verification procedures” Funzioni che verificano se un determinato set di dati “CDI” soddisfa determinati vincoli di integrita’ I vincoli d’integrità sono implementati come vincoli nel linguaggio SQL Es. Per la banca un vincolo d’integrità sarà: (depositi di oggi)+(saldo di chiusura di ieri) -(prelievi di oggi)= (saldo di chiusura di oggi)

2.Transform procedures TP: set di “transform procedures” Ogni procedura di trasformazione è una funzione da un set di CDI a un set di CDI. Nota: se l’originale set di CDI soddisfa un determinato IVP allora anche il set trasformato di CDI lo soddisferà TP sono, quindi, “procedure ben formate” Es. banca: Depositi Prelievi Trasferimenti di denaro, etc

Transazioni e Utenti IVP hanno verificato se il sistema in passato fosse in uno stato consistente, TP assicurano che lo sarà in futuro Una tipica transazione nel db è composta da TP, di cui alcune trasformano UDI in CDI e altri aggiornano CDI. Le transazioni devono anche implementare IVP UserID: sono i nomi del set di utenti abilitati ad utilizzare il sistema C’è bisogno di specificare il set delle procedure e gli utenti associati e il sistema deve assicurare che questi utenti devono eseguire solo quelle procedure; quindi c’è bisogno nel sistema di un servizio di autenticazione degli utenti

Nel caso debbano entrare nel sistema degli UDI questi devono essere processati solo da WFT per risultare CDI

Certification rules (1): assicurano che i dati nel sistema siano validi C1 : tutte le IVP devono assicurare che tutti i CDI siano in uno stato valido al momento in cui l’IVP è eseguito C2 : tutte le TP devono essere certificate per essere valide. Per ogni TP e ogni set di CDI che esso può manipolare, il “security officer” deve specificare una relazione che sarà del tipo: (TPi(CDIa,CDIb,CDIc,…)) La lista di CDI definisce un set di argomenti per i quali il TP è stato certificato. Un TP può manipolare in modo errato un CDI se non è certificato a lavorare con questo.

Enforcement rules (1): prevengono modifiche di CDI in modo non conforme a IVP E1 : il sistema deve mantenere una lista di relazioni specificate nella regola C2 e deve assicurare che la manipolazione di CDI possa avvenire solo da certi TP, come specificato nelle relazioni E2 : il sistema deve mantenere anche una lista di relazioni del tipo: (userID,TPi,(CDIa,CDIb,CDIc,..)) Il sistema deve assicurare che solo le esecuzioni descritte in una delle relazioni possano essere eseguite. Questa tripla definisce una relazione “permessa”. Il TP deve accedere a questi CDI dietro richiesta dell’utente associato

Enforcement rules E3 : il sistema deve autenticare l’identità di ogni utente che vuole eseguire una TP Nota: gli utenti non autenticati possono manipolare gli UDI, perché l’autorizzazione non è richiesta prima dell’uso del sistema ma prima della manipolazione dei CDI E4 : solo gli agenti che hanno il permesso di certificare le entità possono modificare la lista di entità associate ad altre entità, specificatamente quelle associate con TP.

Regola E3

Enforcement rules

Certification properties (2) C3 : la relazione “permessa” deve supportare il principio della separazione dei compiti. La relazione “permessa” deve essere certificata. C4 : Tutti i TP devono aggiungere sufficienti informazioni al CDI per poter ricostruire l’operazione. Questo CDI è il log Il logging è essenziale all’auditing (processo di analisi del sistema per determinare quali azioni debbano essere eseguite e chi le deve eseguire) il logging è alla base dell’auditing, ma mentre il logging è interno al sistema, l’auditing è esterno e l’auditing è essenziale all’integrità. Nessun TP può sovrascrivere un log. C5 : TP che prendono un UDI come valore in input devono eseguire solo valide trasformazioni, dovrà trasformarlo in un CDI o respingerlo.

Certification rules

Applicazione con DBMS DBMS supportano alcuni dei meccanismi di CW per le autorizzazioni degli accessi e il controllo Si può avere accesso ai dati solo attraverso il DBMS DBMS provvede Controllo autorizzazioni Gestione transazioni e dati Logging DBMS si appoggia anche sui dati che fornisce il OS Una transazione tipica dei DB comprende una serie di TP e deve implementare IVP

Cos’è il DBMS (4th dimension,DB2,mysql) Software che gestisce e organizza un database(organizzazione, memorizzazione e reperimento dei dati), controlla anche sicurezza e integrità del db. Uno strato che si frappone fra l’utente e i dati veri e propri. Non permette agli utenti di entrare in contatto con i dati così come sono memorizzati, la loro rappresentazione fisica, ma ne vedono solo la rappresentazione logica(schema del db) L'amministratore del database puo' decidere di memorizzare i dati in maniera differente o anche di cambiare il DBMS senza che le applicazioni, e quindi gli utenti, ne risentano. La cosa importante e' che non venga cambiata la rappresentazione logica di quei dati, che e' la sola cosa che i loro utilizzatori conoscono.

Caratteristiche Accetta le richieste dall’applicazione e richiede al OS di passargli le informazioni appropriate (es. per autenticazione utenti) Il sistema di sicurezza impedisce agli utenti non autorizzati di visualizzare o aggiornare il db E’ progettato per sistemi multi-utente

Perché usare un DBMS Consentire l’accesso ai dati attraverso uno schema concettuale anziché fisico Controllare l’accesso ai dati Assicurare la sicurezza e l’integrità dea dati Permette la condivisione e integrazione dei dati fra applicazioni differenti

Validazione UDI L’oggetto fuori dal box DBMS è un UDI C5: i programmi possono invocare le procedure di “integrity enforcement” come precondizioni UDI CDI respinti

Durante la procedura viene stabilita la connessione al server DBMS e l’utente che la sta eseguendo riceve l’autorizzazione a livello DBMS Utente autorizzato Transazione del database controlli su integrità dei dati DBMS integrity enforcement C4: Logging transazione ….continua

Implementazione enforcement rules su CDI Avviene il controllo utenti. E3: autenticazioni del OS Accesso ai programmi Accesso alle transazioni del database In accordo con le regole di accesso E4: Queste possono essere modificate solo da specifici utenti: security officer

DBMS C5 C4 E3 E4

Autorizzazioni in SQL GRANT list of privileges ON objects TO user I privilegi relativi ai comandi base di SQL3 sono: Select Delete Update Insert …

Esempio transazione T BEGIN T Select * from X Delete * from X COMMIT T Assumiamo che sulla tabella X l’utente U abbia il privilegio SELECT e DELETE, mentre l’utente V abbia solo il privilegio SELECT se T è eseguita da U non ci saranno problemi perchè nessun vincolo di integrità è violato mentre se la esegue V la transazione non può avvenire

Altro esempio: modello degli esami universitari I professori assegnano i voti in sede di esame I voti saranno controllati e inseriti in un database da un amministratore Un consiglio controllerà i voti e sarà l’unico a poterli modificare se riscontrerà delle irregolarità Solo alla fine gli studenti potranno avere l’accesso ai loro dati

Il modello Ogni link tra un attore e un’azione rappresenta una tripla d’accesso della forma (attore,azione,dati) Il link tra amministratore e inputdati rappresenta la tripla(amministratore,inputdati,voto) Solo le transazioni che rappresentano una di queste triple potrà avere luogo (E2) L’implementazione deve controllare i vincoli d’integrità sui voti prima che diventino CDI nel database (UDI-CDI)

Separazione delle funzioni Per essere sicuri che il progetto rispetti il principio della “separazione dei compiti” richiesta dalla regola C3, facciamo una lista delle triple di accesso che riguardano modifiche di CDI Le triple sono: (professore,votoesame,voto) (amministratore,inputdati,voto) (consiglio,controllo,voto) La separazione dei compiti è avvenuta visto che sono coinvolti 3 utenti prima che lo studente abbia l’accesso ai suoi voti

“Separazione dei compiti” votoesame voto voto inputdati controllo voto

IVP del modello IVP esistono per tutte le transazioni: Il professore nel compilare il verbale deve conformarsi ai criteri stabiliti Nell’immettere i dati nel database, questi sono confrontati con i domini dei dati e altri vincoli Il consiglio controlla anche altri aspetti relativi agli esami (es. irregolarità, appelli, tempi, propedeuticità)

Limite principale del modello Clark-Wilson: staticità Relazioni autorizzazioni statiche Statica separazione dei compiti Autorizzazione sono centralizzate in un amministratore della sicurezza

Bibliografia Secure database development and the Clark- Wilson security model Xiaocheng Ge, Fiona Polack, Règine Laleau A comparison of commercial and military computer security policies David Clark and David Wilson Consideration of the chinese wall and the Clark- Wilson security policy in the internet environment Prof. Gustaff Neumann DBMS Enciclopedia Wikipedia