1.1 Concepto y definición de Sistemas Operativos
Un Sistema Operativo es una parte importante de cualquier sistema de computacion. Un sistema de computacion puede dividirse en cuatro componentes: el hardware, el Sistema Operativo, los programas de aplicacion y los usuarios. El hardware (Unidad Central de Procesamiento (UCP), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S)) proporciona los recursos de computacion basicos. Los programas de aplicacion (compiladores, sistemas de bases de datos, juegos de video y programas para negocios) definen la forma en que estos recursos se emplean para resolver los problemas de computacion de los usuarios.
Recursos administrados por el Sistema Operativo
Existen diversas definiciones de lo que es un Sistema Operativo, pero no hay una definicion exacta, es decir una que sea estandar; a continuacion se presentan algunas:
1.- Se pueden imaginar un Sistema Operativo como los programas, instalados en el software o firmware, que hacen utilizable el hardware. El hardware proporciona la "capacidad bruta de computo "; los sistemas operativos ponen dicha capacidad de a.C. al alcance de los usuarios y administran cuidadosamente el hardware para lograr un buen rendimiento.
2.- Los Sistemas Operativos son ante todo administradores de recursos; el principal recurso que administran es el hardware del computador; ademas de los procesadores, los medios de almacenamiento, los dispositivos de entrada/salida, los dispositivos de comunicacion y los datos.
3.- Un Sistema Operativo es un programa que actua como intermediario entre el usuario y el hardware del computador y su proposito es proporcionar el entorno en el cual el usuario pueda ejecutar programas. Entonces, el objetivo principal de un Sistema Operativo es, lograr que el sistema de computacion se use de manera comoda, y el objetivo secundario es que el hardware del computador se emplee de manera eficiente.
4.- Un Sistema Operativo es un conjunto de programas que controla la ejecucion de programas de aplicacion y actua como una interfaz entre el usuario y el hardware de una computadora, esto es, un Sistema Operativo explota y administra los recursos de hardware de la computadora con el objeto de proporcionar un conjunto de servicios a los usuarios del sistema.
En resumen, se podria decir que los Sistemas Operativos son un conjunto de programas que crean la interfaz del hardware con el usuario, y que tiene dos funciones primordiales, que son:
Gestionar el hardware.- Se refiere al hecho de administrar de una forma mas eficiente los recursos de la maquina.
Facilitar el trabajo al usuario.- Permite una comunicacion con los dispositivos de la maquina.
El Sistema Operativo se encuentra almacenado en la memoria secundaria. Primero se carga y ejecuta un pedazo de codigo que se encuentra en el procesador, el cual carga el BIOS, y este a su vez carga el Sistema Operativo que carga todos los programas de aplicacion y software variado.
1.2 Funciones y Características
En general, se puede decir que un Sistema Operativo tiene las siguientes caracteristicas:
Conveniencia. Un Sistema Operativo hace mas conveniente el uso de una computadora.
Eficiencia. Un Sistema Operativo permite que los recursos de la computadora se usen de la manera mas eficiente posible.
Habilidad para evolucionar. Un Sistema Operativo debera construirse de manera que permita el desarrollo, prueba o introduccion efectiva de nuevas funciones del sistema sin interferir con el servicio.
Encargado de administrar el hardware. El Sistema Operativo se encarga de manejar de una mejor manera los recursos de la computadora en cuanto a hardware se refiere, esto es, asignar a cada proceso una parte del procesador para poder compartir los recursos.
Relacionar dispositivos (gestionar a traves del kernel). El Sistema Operativo se debe encargar de comunicar a los dispositivos perifericos, cuando el usuario asi lo requiera.
Organizar datos para acceso rapido y seguro.
Manejar las comunicaciones en red. El Sistema Operativo permite al usuario manejar con alta facilidad todo lo referente a la instalación y uso de las redes de computadoras.
Procesamiento por bytes de flujo a través del bus de datos.
Facilitar las entradas y salidas. Un Sistema Operativo debe hacerle fácil al usuario el acceso y manejo de los dispositivos de Entrada/Salida de la computadora.
Técnicas de recuperación de errores.
Evita que otros usuarios interfieran. El Sistema Operativo evita que los usuarios se bloqueen entre ellos, informándoles si esa aplicación esta siendo ocupada por otro usuario.
Generación de estadísticas.
Permite que se puedan compartir el hardware y los datos entre los usuarios.
El software de aplicación son programas que se utilizan para diseñar, tal como el procesador de palabras, lenguajes de programación, hojas de cálculo, etc.
El software de base sirve para interactuar el usuario con la máquina, son un conjunto de programas que facilitan el ambiente plataforma, y permite el diseño del mismo.
El Software de base está compuesto por :
Cargadores.
Compiladores.
Ensambladores.
Macros.
1.3 Evolución Histórica
Para tratar de comprender los requisitos de un Sistema Operativo y el significado de las principales caracteristicas de un Sistema Operativo contemporaneo, es util considerar como han ido evolucionando estos con el tiempo.
Existen diferentes enfoques o versiones de como han ido evolucionando los Sistemas Operativos La primera de estas versiones podria ser esta:
En los 40's, se introducen los programas bit a bit, por medio de interruptores mecanicos y despues se introdujo el lenguaje maquina que trabajaba por tarjetas perforadas.
Con las primeras computadoras, desde finales de los años 40 hasta la mitad de los años 50, el programador interactuaba de manera directa con el hardware de la computadora, no existia realmente un Sistema Operativo; las primeras computadoras utilizaban bulbos, la entrada de datos y los programas se realizaban a traves del lenguaje maquina (bits) o a traves de interruptores.
Durante los años 50's y 60's.- A principio de los 50's, la compania General's Motors implanto el primer sistema operativo para su IBM 170. Empiezan a surgir las tarjetas perforadas las cuales permiten que los usuarios (que en ese tiempo eran programadores, disenadores, capturistas, etc.), se encarguen de modificar sus programas. Establecian o apartaban tiempo, metian o introducian sus programas, corregian y depuraban sus programas en su tiempo. A esto se le llamaba trabajo en serie. Todo esto se traducia en perdida de tiempo y tiempos de programas excesivos.
En los años 60's y 70's se genera el circuito integrado, se organizan los trabajos y se generan los procesos Batch (por lotes), lo cual consiste en determinar los trabajos comunes y realizarlos todos juntos de una sola vez. En esta epoca surgen las unidades de cinta y el cargador de programas, el cual se considera como el primer tipo de Sistema Operativo.
En los 80's, inicio el auge de la INTERNET en los Estados Unidos de America. A finales de los años 80's comienza el gran auge y evolucion de los Sistemas Operativos. Se descubre el concepto de multiprogramacion que consiste en tener cargados en memoria a varios trabajos al mismo tiempo, tema principal de los Sistemas Operativos actuales.
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Los 90's y el futuro, entramos a la era de la computacion distribuida y del multiprocesamiento a traves de multiples redes de computadoras, aprovechando el ciclo del procesador.
Se tendra una configuracion dinamica con un reconocimiento inmediato de dispositivos y software que se anada o elimine de las redes a traves de procesos de registro y localizadores.
La conectividad se facilita gracias a estandares y protocolos de sistemas abiertos por organizaciones como la Organizacion Internacional de normas, fundacion de software abierto, todo estara mas controlado por los protocolos de comunicacion OSI y por la red de servicios digital ISDN.
Se ha desarrollado otra version, la cual se ha hecho en base a etapas o generaciones:
1a. Etapa (1945-1955): Bulbos y conexiones.
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Despues de los infructuosos esfuerzos de Babbage, hubo poco progreso en la construccion de las computadoras digitales, hasta la Segunda Guerra Mundial. A mitad de la decada de los 40's, Howard Aiken (Harvard), John Von Newman (Instituto de Estudios Avanzados, Princeton), J. Prespe R. Eckert y Williams Mauchley (Universidad de Pennsylvania), asi como Conrad Zuse (Alemania), entre otros lograron construir maquinas de calculo mediante bulbos. Estas maquinas eran enormes y llenaban cuartos completos con decenas de miles de bulbos, pero eran mucho mas lentas que la computadora casera mas economica en nuestros dias.
Toda la programacion se llevaba a cabo en lenguaje de maquina absoluto y con frecuencia se utilizaban conexiones para controlar las funciones basicas de la maquina. Los lenguajes de programacion eran desconocidos (incluso el lenguaje ensamblador). No se oia de los Sistemas Operativos el modo usual de operacion consistia en que el programador reservaba cierto periodo en una hoja de reservacion pegada a la pared, iba al cuarto de la maquina, insertaba su conexion a la computadora y pasaba unas horas esperando que ninguno de los 20,000 o mas bulbos se quemara durante la ejecucion. La inmensa mayoria de los problemas eran calculos numericos directos, por ejemplo, el calculo de valores para tablas de senos y cosenos.
A principio de la decada de los 50's la rutina mejoro un poco con la introduccion de las tarjetas perforadas. Fue entonces posible escribir los programas y leerlas en vez de insertar conexiones, por lo demas el proceso era el mismo.
2a. Etapa. (1955-1965): Transistores y Sistemas de Procesamiento por lotes.
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La introduccion del transistor a mediados de los años 50's modifico en forma radical el panorama. Las computadoras se volvieron confiables de forma que podian fabricarse y venderse a clientes, con la esperanza de que ellas continuaran funcionando lo suficiente como para realizar un trabajo en forma.
Dado el alto costo del equipo, no debe sorprender el hecho de que las personas buscaron en forma por demas rapidas vias para reducir el tiempo invertido. La solucion que, por lo general se adopto, fue la del sistema de procesamiento por lotes.
3ra Etapa (1965-1980): Circuitos integrados y multiprogramacion.
csc wedw
La 360 de IBM fue la primera linea principal de computadoras que utilizo los circuitos integrados, lo que proporciono una gran ventaja en el precio y desempeno con respecto a las maquinas de la segunda generacion, construidas a partir de transistores individuales. Se trabajo con un sistema operativo enorme y extraordinariamente complejo. A pesar de su enorme tamano y sus problemas el sistema operativo de la linea IBM 360 y los sistemas operativos similares de esta generacion producidos por otros fabricantes de computadoras realmente pudieron satisfacer, en forma razonable a la mayoria de sus clientes. Tambien popularizaron varias tecnicas fundamentales, ausentes de los sistemas operativos de la segunda generacion, de las cuales la mas importante era la de multiprogramacion.
Otra caracteristica era la capacidad de leer trabajos de las tarjetas al disco, tan pronto como llegara al cuarto de computo. Asi, siempre que concluyera un trabajo el sistema operativo podia cargar un nuevo trabajo del disco en la particion que quedara desocupada y ejecutarlo.
4ta Etapa (1980-Actualidad): Computadoras personales.
Un interesante desarrollo que comenzo a llevarse a cabo a mediados de la decada de los ochenta ha sido el crecimiento de las redes de computadoras personales, con sistemas operativos de red y sistemas operativos distribuidos.
En los sistemas operativos de red, los usuarios estan conscientes de la existencia de varias computadoras y pueden conectarse con maquinas remotas y copiar archivos de una maquina a otra. Cada maquina ejecuta su propio sistema operativo local y tiene su propio usuario.
Por el contrario, un sistema operativo distribuido es aquel que aparece ante sus usuarios como un sistema tradicional de un solo procesador, aun cuando esta compuesto por varios procesadores. En un sistema distribuido verdadero, los usuarios no deben ser conscientes del lugar donde su programa se ejecute o de lugar donde se encuentren sus archivos; eso debe ser manejado en forma automatica y eficaz por el sistema operativo.
1.3 Evolución Histórica
Para tratar de comprender los requisitos de un Sistema Operativo y el significado de las principales caracteristicas de un Sistema Operativo contemporaneo, es util considerar como han ido evolucionando estos con el tiempo.
Existen diferentes enfoques o versiones de como han ido evolucionando los Sistemas Operativos La primera de estas versiones podria ser esta:
En los 40's, se introducen los programas bit a bit, por medio de interruptores mecanicos y despues se introdujo el lenguaje maquina que trabajaba por tarjetas perforadas.
Con las primeras computadoras, desde finales de los años 40 hasta la mitad de los años 50, el programador interactuaba de manera directa con el hardware de la computadora, no existia realmente un Sistema Operativo; las primeras computadoras utilizaban bulbos, la entrada de datos y los programas se realizaban a traves del lenguaje maquina (bits) o a traves de interruptores.
Durante los años 50's y 60's.- A principio de los 50's, la compania General's Motors implanto el primer sistema operativo para su IBM 170. Empiezan a surgir las tarjetas perforadas las cuales permiten que los usuarios (que en ese tiempo eran programadores, disenadores, capturistas, etc.), se encarguen de modificar sus programas. Establecian o apartaban tiempo, metian o introducian sus programas, corregian y depuraban sus programas en su tiempo. A esto se le llamaba trabajo en serie. Todo esto se traducia en perdida de tiempo y tiempos de programas excesivos.
En los años 60's y 70's se genera el circuito integrado, se organizan los trabajos y se generan los procesos Batch (por lotes), lo cual consiste en determinar los trabajos comunes y realizarlos todos juntos de una sola vez. En esta epoca surgen las unidades de cinta y el cargador de programas, el cual se considera como el primer tipo de Sistema Operativo.
En los 80's, inicio el auge de la INTERNET en los Estados Unidos de America. A finales de los años 80's comienza el gran auge y evolucion de los Sistemas Operativos. Se descubre el concepto de multiprogramacion que consiste en tener cargados en memoria a varios trabajos al mismo tiempo, tema principal de los Sistemas Operativos actuales.
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Los 90's y el futuro, entramos a la era de la computacion distribuida y del multiprocesamiento a traves de multiples redes de computadoras, aprovechando el ciclo del procesador.
Se tendra una configuracion dinamica con un reconocimiento inmediato de dispositivos y software que se anada o elimine de las redes a traves de procesos de registro y localizadores.
La conectividad se facilita gracias a estandares y protocolos de sistemas abiertos por organizaciones como la Organizacion Internacional de normas, fundacion de software abierto, todo estara mas controlado por los protocolos de comunicacion OSI y por la red de servicios digital ISDN.
Se ha desarrollado otra version, la cual se ha hecho en base a etapas o generaciones:
1a. Etapa (1945-1955): Bulbos y conexiones.
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Despues de los infructuosos esfuerzos de Babbage, hubo poco progreso en la construccion de las computadoras digitales, hasta la Segunda Guerra Mundial. A mitad de la decada de los 40's, Howard Aiken (Harvard), John Von Newman (Instituto de Estudios Avanzados, Princeton), J. Prespe R. Eckert y Williams Mauchley (Universidad de Pennsylvania), asi como Conrad Zuse (Alemania), entre otros lograron construir maquinas de calculo mediante bulbos. Estas maquinas eran enormes y llenaban cuartos completos con decenas de miles de bulbos, pero eran mucho mas lentas que la computadora casera mas economica en nuestros dias.
Toda la programacion se llevaba a cabo en lenguaje de maquina absoluto y con frecuencia se utilizaban conexiones para controlar las funciones basicas de la maquina. Los lenguajes de programacion eran desconocidos (incluso el lenguaje ensamblador). No se oia de los Sistemas Operativos el modo usual de operacion consistia en que el programador reservaba cierto periodo en una hoja de reservacion pegada a la pared, iba al cuarto de la maquina, insertaba su conexion a la computadora y pasaba unas horas esperando que ninguno de los 20,000 o mas bulbos se quemara durante la ejecucion. La inmensa mayoria de los problemas eran calculos numericos directos, por ejemplo, el calculo de valores para tablas de senos y cosenos.
A principio de la decada de los 50's la rutina mejoro un poco con la introduccion de las tarjetas perforadas. Fue entonces posible escribir los programas y leerlas en vez de insertar conexiones, por lo demas el proceso era el mismo.
2a. Etapa. (1955-1965): Transistores y Sistemas de Procesamiento por lotes.
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La introduccion del transistor a mediados de los años 50's modifico en forma radical el panorama. Las computadoras se volvieron confiables de forma que podian fabricarse y venderse a clientes, con la esperanza de que ellas continuaran funcionando lo suficiente como para realizar un trabajo en forma.
Dado el alto costo del equipo, no debe sorprender el hecho de que las personas buscaron en forma por demas rapidas vias para reducir el tiempo invertido. La solucion que, por lo general se adopto, fue la del sistema de procesamiento por lotes.
3ra Etapa (1965-1980): Circuitos integrados y multiprogramacion.
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La 360 de IBM fue la primera linea principal de computadoras que utilizo los circuitos integrados, lo que proporciono una gran ventaja en el precio y desempeno con respecto a las maquinas de la segunda generacion, construidas a partir de transistores individuales. Se trabajo con un sistema operativo enorme y extraordinariamente complejo. A pesar de su enorme tamano y sus problemas el sistema operativo de la linea IBM 360 y los sistemas operativos similares de esta generacion producidos por otros fabricantes de computadoras realmente pudieron satisfacer, en forma razonable a la mayoria de sus clientes. Tambien popularizaron varias tecnicas fundamentales, ausentes de los sistemas operativos de la segunda generacion, de las cuales la mas importante era la de multiprogramacion.
Otra caracteristica era la capacidad de leer trabajos de las tarjetas al disco, tan pronto como llegara al cuarto de computo. Asi, siempre que concluyera un trabajo el sistema operativo podia cargar un nuevo trabajo del disco en la particion que quedara desocupada y ejecutarlo.
4ta Etapa (1980-Actualidad): Computadoras personales.
Un interesante desarrollo que comenzo a llevarse a cabo a mediados de la decada de los ochenta ha sido el crecimiento de las redes de computadoras personales, con sistemas operativos de red y sistemas operativos distribuidos.
En los sistemas operativos de red, los usuarios estan conscientes de la existencia de varias computadoras y pueden conectarse con maquinas remotas y copiar archivos de una maquina a otra. Cada maquina ejecuta su propio sistema operativo local y tiene su propio usuario.
Por el contrario, un sistema operativo distribuido es aquel que aparece ante sus usuarios como un sistema tradicional de un solo procesador, aun cuando esta compuesto por varios procesadores. En un sistema distribuido verdadero, los usuarios no deben ser conscientes del lugar donde su programa se ejecute o de lugar donde se encuentren sus archivos; eso debe ser manejado en forma automatica y eficaz por el sistema operativo.
1.4 clasificación.
Los sistemas operativos empleados normalmente son UNIX, Macintosh OS, MS-DOS, OS/2, Windows 95 y Windows NT. El UNIX y sus clones permiten múltiples tareas y múltiples usuarios. Otros SO multiusuario y multitarea son OS/2, desarrollado inicialmente por Microsoft e IBM, Windows NT y Win95 desarrollados por Microsoft. El SO multitarea de Apple se denomina Macintosh OS. El MS-DOS es un SO popular entre los usuarios de PCs pero solo permite un usuario y una tarea.
Los sistemas operativos han ido evolucionando a medida de las necesidades que se fueron generando, cada sistema operativo tiene un fin determinado que es la de realizar tareas según el objetivo a lograr, dependiendo de lo que necesite el o los usuarios. La mayoría de los sistemas operativos de ultima generación tienden a, atender un gran numero de usuarios, y que los procesos a realizar demoren en un mínimo de tiempo.
1.4.1 Sistemas Operativos por Lotes
Los Sistemas Operativos por lotes, procesan una gran cantidad de trabajos con poca o ninguna interaccion entre los usuarios y los programas en ejecucion.
Se reunen todos los trabajos comunes para realizarlos al mismo tiempo, evitando la espera de dos o mas trabajos como sucede en el procesamiento en serie.
Estos sistemas son de los mas tradicionales y antiguos, y fueron introducidos alrededor de 1956 para aumentar la capacidad de procesamiento de los programas.
Cuando estos sistemas son bien planeados, pueden tener un tiempo de ejecucion muy alto, porque el procesador es mejor utilizado y los Sistemas Operativos pueden
ser simples, debido a la secuenciabilidad de la ejecucion de los trabajos.
Algunos ejemplos de Sistemas Operativos por lotes exitosos son el SCOPE, del DC6600, el cual esta orientado a procesamiento cientifico pesado, y el EXEC II para
el UNIVAC 1107, orientado a procesamiento academico.
Algunas otras caracteristicas con que cuentan los Sistemas Operativos por lotes son:
Requiere que el programa, datos y ordenes al sistema sean remitidos todos juntos en forma de lote.
Permiten poca o ninguna interaccion usuario/programa en ejecucion.
Mayor potencial de utilizacion de recursos que procesamiento serial simple en sistemas multiusuarios.
No conveniente para desarrollo de programas por bajo tiempo de retorno y depuracion fuera de linea.
Conveniente para programas de largos tiempos de ejecucion (Ej., analisis estadisticos, nominas de personal, etc.).
Se encuentra en muchos computadores personales combinados con procesamiento serial.
Planificacion del procesador sencilla, tipicamente procesados en orden de llegada.
Planificacion de memoria sencilla, generalmente se divide en dos: parte residente del S.O. y programas transitorios.
No requieren gestion critica de dispositivos en el tiempo.
Suelen proporcionar gestion sencilla de manejo de archivos: se requiere poca proteccion y ningun control de concurrencia para el acceso.
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Figura. Trabajos mas comunes que realiza el Sistema Operativo por lotes.
1.4.2 Sistemas Operativos de Tiempo Real
Los Sistemas Operativos de tiempo real son aquellos en los cuales no tiene importancia el usuario, sino los procesos. Por lo general, estan subutilizados
sus recursos con la finalidad de prestar atencion a los procesos en el momento que lo requieran. se utilizan en entornos donde son procesados un gran numero de
sucesos o eventos.
Muchos Sistemas Operativos de tiempo real son construidos para aplicaciones muy especificas como control de trafico aereo, bolsas de valores, control de
refinerias, control de laminadores. Tambien en el ramo automovilistico y de la electronica de consumo, las aplicaciones de tiempo real estan creciendo muy rapidamente. Otros campos de
aplicacion de los Sistemas Operativos de tiempo real son los siguientes:
Control de trenes.
Telecomunicaciones.
Sistemas de fabricacion integrada.
Produccion y distribucion de energia electrica.
Control de edificios.
Sistemas multimedia.
Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de tiempo real son: VxWorks, Solaris, Lyns OS y Spectra. Los Sistemas Operativos de tiempo real, cuentan con las siguientes caracteristicas:
Se dan en entornos en donde deben ser aceptados y procesados gran cantidad de sucesos, la mayoria externos al sistema computacional, en breve tiempo o dentro de ciertos plazos.
Se utilizan en control industrial, conmutacion telefonica, control de vuelo, simulaciones en tiempo real., aplicaciones militares, etc.
Objetivo es proporcionar rapidos tiempos de respuesta.
Procesa rafagas de miles de interrupciones por segundo sin perder un solo suceso.
Proceso se activa tras ocurrencia de suceso, mediante interrupcion.
Proceso de mayor prioridad expropia recursos.
Por tanto generalmente se utiliza planificacion expropiativa basada en prioridades.
Gestion de memoria menos exigente que tiempo compartido, usualmente procesos son residentes permanentes en memoria.
Poblacion de procesos estatica en gran medida.
Poco movimiento de programas entre almacenamiento secundario y memoria.
Gestion de archivos se orienta mas a velocidad de acceso que a utilizacion eficiente del recurso.
1.4.3 Sistemas Operativos de Multiprogramacion.
Se distinguen por sus habilidades para poder soportar la ejecucion de dos o mas trabajos activos (que se estan ejecutado) al mismo tiempo. Esto trae como resultado
que la Unidad Central de Procesamiento (UCP) siempre tenga alguna tarea que ejecutar, aprovechando al maximo su utilizacion.
Su objetivo es tener a varias tareas en la memoria principal, de manera que cada uno esta usando el procesador, o un procesador distinto, es decir, involucra maquinas
con mas de una UCP.
Sistemas Operativos como UNIX, Windows 95, Windows 98, Windows NT, MAC-OS, OS/2, soportan la multitarea.
Las caracteristicas de un Sistema Operativo de multiprogramacion o multitarea son las siguientes:
Mejora productividad del sistema y utilizacion de recursos.
Multiplexa recursos entre varios programas.
Generalmente soportan multiples usuarios (multiusuarios).
Proporcionan facilidades para mantener el entorno de usuarios individuales.
Requieren validacion de usuario para seguridad y proteccion.
Proporcionan contabilidad del uso de los recursos por parte de los usuarios.
Multitarea sin soporte multiusuario se encuentra en algunos computadores personales o en sistemas de tiempo real.
Sistemas multiprocesadores son sistemas multitareas por definicion ya que soportan la ejecucion simultanea de multiples tareas sobre diferentes procesadores.
En general, los sistemas de multiprogramacion se caracterizan por tener multiples programas activos compitiendo por los recursos del sistema: procesador, memoria, dispositivos perifericos.
1.4.4 Sistemas Operativos de Tiempo Compartido
Permiten la simulacion de que el sistema y sus recursos son todos para cada usuario. El usuario hace una peticion a la computadora, esta la procesa tan pronto como le
es posible, y la respuesta aparecera en la terminal del usuario.
Los principales recursos del sistema, el procesador, la memoria, dispositivos de E/S, son continuamente utilizados entre los diversos usuarios, dando a cada
usuario la ilusion de que tiene el sistema dedicado para su mismo. Esto trae como consecuencia una gran carga de trabajo al Sistema Operativo, principalmente en la
administracion de memoria principal y secundaria.
Ejemplos de Sistemas Operativos de tiempo compartido son Multics, OS/360 y DEC-10.
Caracteristicas de los Sistemas Operativos de tiempo compartido:
Populares representantes de sistemas multiprogramados multiusuario, Ej.: sistemas diseno asistido por computador, procesamiento de texto, etc. Dan la ilusion de que cada usuario tiene una maquina para si.
Mayoria utilizan algoritmo de reparto circular.
Programas se ejecutan con prioridad rotatoria que se incrementa con la espera y disminuye despues de concedido el servicio.
Evitan monopolizacion del sistema asignando tiempos de procesador (time slot).
Gestion de memoria proporciona proteccion a programas residentes.
Gestion de archivo debe proporcionar proteccion y control de acceso debido a que pueden existir multiples usuarios accesando un mismo archivo.
1.4.5 Sistemas Operativos Distribuidos
Permiten distribuir trabajos, tareas o procesos, entre un conjunto de procesadores. Puede ser que este conjunto de procesadores esta en un equipo o en diferentes, en este caso es transparente para el usuario. Existen dos esquemas basicos de estos. Un sistema fuertemente acoplado esa es aquel que comparte la memoria y un reloj global, cuyos tiempos de acceso son similares para todos los procesadores. En un sistema debilmente acoplado los procesadores no comparten ni memoria ni reloj, ya que cada uno cuenta con su memoria local.
Los sistemas distribuidos deben de ser muy confiables, ya que si un componente del sistema se compone otro componente debe de ser capaz de reemplazarlo.
Entre los diferentes Sistemas Operativos distribuidos que existen tenemos los siguientes: Sprite, Solaris-MC, Mach, Chorus, Spring, Amoeba, Taos, etc.
Caracteristicas de los Sistemas Operativos distribuidos:
Coleccion de sistemas autonomos capaces de comunicacion y cooperacion mediante interconexiones hardware y software .
Gobierna operacion de un S.C. y proporciona abstraccion de maquina virtual a los usuarios.
Objetivo clave es la transparencia.
Generalmente proporcionan medios para la comparticion global de recursos.
Servicios anadidos: denominacion global, sistemas de archivos distribuidos, facilidades para distribucion de calculos (a traves de comunicacion de procesos
internodos, llamadas a procedimientos remotos, etc.).
La proteccion es un mecanismo control de acceso de los programas, procesos o usuarios al sistema o recursos.
Hay importantes razones para proveer proteccion. La mas obvia es la necesidad de prevenirse de violaciones intencionales de acceso por un usuario. Otras de importancia son, la necesidad de asegurar que cada componente de un programa, use solo los recursos del sistema de acuerdo con las politicas fijadas para el uso de esos recursos.
Un recurso desprotegido no puede defenderse contra el uso no autorizado o de un usuario incompetente. Los sistemas orientados a la proteccion proveen maneras de distinguir entre uso autorizado y desautorizado.
Objetivos
• Inicialmente proteccion del SO frente a usuarios poco confiables.
• Proteccion: control para que cada componente activo de un proceso solo pueda acceder a los recursos especificados, y solo en forma congruente con la politica establecida.
• La mejora de la proteccion implica tambien una mejora de la seguridad.
• Las politicas de uso se establecen:
• Por el hardware.
• Por el administrador / SO.
• Por el usuario propietario del recurso.
• Principio de separacion entre mecanismo y politica:
• Mecanismo → con que elementos (hardware y/o software) se realiza la proteccion.
• Politica → es el conjunto de decisiones que se toman para especificar como se usan esos elementos de proteccion.
• La politica puede variar
• dependiendo de la aplicacion,
• a lo largo del tiempo.
• La proteccion no solo es cuestion del administrador, sino tambien del usuario.
• El sistema de proteccion debe:
• distinguir entre usos autorizados y no-autorizados.
• especificar el tipo de control de acceso impuesto.
• proveer medios para el aseguramiento de la protección.
6.2 Funciones del sistema de protección
Control de acceso que hace referencia a las caracteristicas de seguridad que controlan quien puede obtener acceso a los recursos de un sistema operativo. Las aplicaciones llaman a las funciones de control de acceso para establecer quien puede obtener acceso a los recursos especificos o controlar el acceso a los recursos proporcionados por la aplicacion.
Un sistema de proteccion debera tener la flexibilidad suficiente para poder imponer una diversidad de politicas y mecanismos.
Existen varios mecanismos que pueden usarse para asegurar los archivos, segmentos de memoria, CPU, y otros recursos administrados por el Sistema Operativo.
Por ejemplo, el direccionamiento de memoria asegura que unos procesos puedan ejecutarse solo dentro de sus propios espacios de direccion. El timer asegura que los procesos no obtengan el control de la CPU en forma indefinida.
La proteccion se refiere a los mecanismos para controlar el acceso de programas, procesos, o usuarios a los recursos definidos por un sistema de computacion. Seguridad es la serie de problemas relativos a asegurar la integridad del sistema y sus datos.
Hay importantes razones para proveer proteccion. La mas obvia es la necesidad de prevenirse de violaciones intencionales de acceso por un usuario. Otras de importancia son, la necesidad de asegurar que cada componente de un programa, use solo los recursos del sistema de acuerdo con las politicas fijadas para el uso de esos recursos.
Un recurso desprotegido no puede defenderse contra el uso no autorizado o de un usuario incompetente. Los sistemas orientados a la proteccion proveen maneras de distinguir entre uso autorizado y desautorizado.
Mecanismos y Politicas
El sistema de proteccion tiene la funcion de proveer un mecanismo para el fortalecimiento de las politicas que gobiernan el uso de recursos. Tales politicas se pueden establecer de varias maneras, algunas en el diseno del sistema y otras son formuladas por el administrador del sistema. Otras pueden ser definidas por los usuarios individuales para proteger sus propios archivos y programas.
Las politicas son diversas, dependen de la aplicacion y pueden estar sujetas a cambios a lo largo del tiempo.
Un principio importante es la separacion de politicas de los mecanismos. ‘Los mecanismos determinan como algo se hara. Las politicas deciden que se hara'.
La separacion es importante para la flexibilidad del sistema.
Dentro de las funciones del sistema de proteccion del sistema operativo encontramos:
• Controlar el acceso a los recursos
• Asegurarse que todos los accesos a los recursos del sistema estan controlados
6.3 Implementacion de matrices de acceso
Los derechos de acceso definen que acceso tienen varios sujetos sobre varios objetos.
Los sujetos acceden a los objetos.
Los objetos son entidades que contienen informacion.
Los objetos pueden ser:
Concretos:
Ej.: discos, cintas, procesadores, almacenamiento, etc.
Abstractos:
Ej.: estructuras de datos, de procesos, etc.
Los objetos estan protegidos contra los sujetos.
Las autorizaciones a un sistema se conceden a los sujetos.
Los sujetos pueden ser varios tipos de entidades:
Ej.: usuarios, procesos, programas, otras entidades, etc.
Los derechos de acceso mas comunes son:
Acceso de lectura.
Acceso de escritura.
Acceso de ejecucion.
Una forma de implementacion es mediante una matriz de control de acceso con:
Filas para los sujetos.
Columnas para los objetos.
Celdas de la matriz para los derechos de acceso que un usuario tiene a un objeto.
Una matriz de control de acceso debe ser muy celosamente protegida por el S. O.
Dominios de protección
Un sistema de computos contiene muchos objetos que necesitan proteccion. Estos objetos pueden ser el hardware, la CPU, los segmentos de memoria, terminales, unidades de disco o impresoras; o bien ser del software, como los proceso, archivos, bases de datos o semaforos.
Cada objeto tiene un unico nombre mediante el cual se la hace referencia y un conjunto de operaciones que se pueden realizar en el. READ y WRITE son operaciones adecuadas para un archivo; UP y DOWN tiene sentido en un semaforo.
Es evidente que se necesita una via para prohibir el acceso de los procesos a los objetos a los que no tiene permitido dicho acceso. Ademas, este mecanismo debe posibilitar la restriccion de los procesos a un subconjunto de operaciones legales en caso necesario. Por ejemplo, puede permitirse que el proceso A lea el archivo F, pero no escriba en el.
Para tener una forma de analizar los distintos mecanismos de proteccion, es conveniente presentar el concepto de dominio. Un dominio es un conjunto de parejas (objeto, derechos). Cada pareja determina un objeto y cierto subconjunto de las operaciones que se pueden llevar a cabo en el. Un derecho es, en este contexto, el permiso para realizar alguna de las operaciones.
Una pregunta importante es la forma en que el sistema lleva un registro de los objetos que pertenecen a un dominio dado. Al menos una teoria, uno puede imaginar una enorme matriz, en la que los renglones son los dominio y las columnas son los objetos. Cada cuadro contiene los derechos correspondientes al objeto en ese dominio. Con esta matriz y el numero de dominio activo, el sistema puede determinar si se permite el acceso de cierta forma a un objeto dado desde un domino especifico.
Un dominio es un conjunto de parejas (objeto, derechos):
Cada pareja determina:
Un objeto.
Un subconjunto de las operaciones que se pueden llevar a cabo en el.
Un derecho es el permiso para realizar alguna de las operaciones.
Es posible que un objeto se encuentre en varios dominios con “distintos” derechos en cada dominio.
Un proceso se ejecuta en alguno de los dominios de proteccion:
Existe una coleccion de objetos a los que puede tener acceso.
Cada objeto tiene cierto conjunto de derechos.
Los procesos pueden alternar entre los dominios durante la ejecucion.
Una llamada al S. O. provoca una alternancia de dominio.
En algunos S. O. los dominios se llaman anillos .
Una forma en la que el S. O. lleva un registro de los objetos que pertenecen a cada dominio es mediante una matriz :
Los renglones son los dominios.
Las columnas son los objetos.
Cada elemento de la matriz contiene los derechos correspondientes al objeto en ese dominio, por ej.: leer, escribir, ejecutar.
Ver Figura 6.3.1
Fig. 6.3.1 Dominio de protección
Matriz de acceso
El modelo de proteccion del sistema se puede ver en forma abstracta como una matriz, la matriz de acceso.
Una matriz de acceso es una representacion abstracta del concepto de dominio de proteccion.
Este modelo fue propuesto por Lampson [4] como una descripcion generalizada de mecanismos de proteccion en sistemas operativos. Es el modelo mas utilizado, del que existen numerosas variaciones, especialmente en su implementacion.
Los elementos basicos del modelo son los siguientes:
• Sujeto: Una entidad capaz de acceder a los objetos. En general, el concepto de sujeto es equiparable con el de proceso. Cualquier usuario o aplicacion consigue acceder en realidad a un objeto por medio de un proceso que representa al usuario o a la aplicacion.
• Objeto: Cualquier cosa cuyo acceso debe controlarse. Como ejemplo se incluyen los archivos, partes de archivos, programas y segmentos de memoria.
• Derecho de acceso: la manera en que un sujeto accede a un objeto. Como ejemplo estan Leer, Escribir y Ejecutar.
El modelo considera un conjunto de recursos, denominados objetos, cuyo acceso debe ser controlado y un conjunto de sujetos que acceden a dichos objetos. Existe tambien un conjunto de permisos de acceso que especifica los diferentes permisos que los sujetos pueden tener sobre los objetos (normalmente lectura, escritura, etc., aunque pueden ser diferentes, en general, dependiendo de las operaciones que puedan realizarse con el objeto).
Se trata de especificar para cada pareja (sujeto, objeto), los permisos de acceso que el sujeto tiene sobre el objeto. Esto se representa mediante una matriz de acceso M que enfrenta todos los sujetos con todos los objetos. En cada celda M[i, j] se indican los permisos de acceso concretos que tiene el sujeto i sobre el objeto j.
La figura 6.3.2 representa una matriz de acceso, y la figura 6.3.3 es una matriz de acceso derivada de la figura 6.3.1 de dominios de protección.
El mecanismo de proteccion es la matriz, junto con todos los elementos que se han de anadir para que se cumplan de manera efectiva todas las restricciones de acceso a los objetos.
• La politica consiste en decidir como rellenar las distintas celdas de la matriz.
• La MA permite implementar operaciones de cambio de domino.
• El objeto sobre el que trabajamos es el Dominio → aparecen tantas columnas como dominios haya en el sistema.
• La operacion es la conmutacion de un dominio a otro.
• Tambien la MA es un objeto que se puede modificar. De este modo podemos definir tres operaciones:
• Copiar derechos de acceso de una celda a otra dentro de la misma columna. Consiste en pasar el derecho de acceso a un objeto de un Dominio que lo tiene, a otro donde originalmente no lo tenia. Se senala con un asterisco (*).
• Copia ilimitada con propagacion del propio derecho de copia.
• Copia limitada sin propagacion.
• Movimiento de derecho.
• Dueno. Un proceso ejecutandose en un dominio que tiene derecho de “dueno” sobre un objeto, puede repartir cualquier derecho de acceso sobre cualquier dominio para dicho objeto.
• Control . Opera solo sobre dominios. Ejercer el control sobre un dominio implica que se puede quitar cualquier derecho sobre una fila de dominio.
• La MA tambien ha de ser protegida.
Implementacion de la Matriz de Acceso
Tabla Global
Sencilla. Se almacena una lista de ternas {<dominio, objeto, permisos>...}.
Como el numero de objetos y dominios es posiblemente muy grande, se deberia guardar en memoria virtual → lento. Ver fig. 6.3.4
Fig. 6.3.4 Ejemplo de una tabla global
Lista de acceso para objetos(ACL)
Se expresa la MA por columnas {<dominio, permisos>, ...}. Se descartan las entradas vacias.
Se puede crear una lista de permisos por defecto para hacer mas facil su uso.
Dado que cada vez que se va a usar un objeto hay que comprobar si hay o no permiso para hacerlo, es logico poner la ACL alli donde esten descritos los atributos del objeto.
Asocia a cada objeto una lista ordenada con:
Todos los dominios que pueden tener acceso al objeto.
La forma de dicho acceso (ej: lectura (r), grabacion (w), ejecucion (x)).
Una forma de implementar las ACL consiste en:
Asignar tres bits (r, w, x) para cada archivo, para:
El propietario, el grupo del propietario y los demas usuarios.
Permitir que el propietario de cada objeto pueda modificar su ACL en cualquier momento:
Permite prohibir accesos antes permitidos.
Fig. 6.3.5 Ejemplo de una lista de accesos
Lista de Capacidades
Se expresa la MA por filas. Cada dominio tiene una lista de la forma {<objeto, permisos>, ...}
Para identificar el objeto se usa o bien su nombre logico, o un puntero a el (la estructura de datos que le describe); a esta direccion se la llama capacidad .
Solo se podra realizar la operacion M sobre el objeto O si se dispone de la capacidad (puntero) al objeto. Ver figura 6.3.6
Fig. 6.3.6 Ejmplo de una lista de capacidades
Mecanismo de Cerradura-Llave
Cada objeto tiene una lista de patrones llamados cerradura .
Cada dominio tiene una lista de patrones llamados claves .
Un proceso que se ejecuta en un dominio solo tendra acceso a un objeto si el dominio contiene una llave que coincida con una de las cerraduras.
Comparacion
La tabla global es una matriz dispersa, es ineficiente para su almacenamiento.
ACL → Cuando se accede a un objeto es facil determinar si hay o no permiso para usarlo.
Capacidades → Las ACL estan distribuidas, es dificil saber cuales son los derechos de acceso para un proceso, cosa que si se puede hacer con la lista de capacidades.
Los sistemas reales suelen usar una mezcla de todos.
6.4 Protección basada en el lenguaje
Accedo al Sistema de Archivos
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Cuando se declaren los distintos tipos de datos, tambien se especificara la proteccion
6.5 Concepto de Seguridad
Los terminos seguridad y proteccion se utilizan en forma indistinta. Sin embargo, es util hacer una distincion entre los problemas generales relativos a la garantia de que los archivos no sea leidos o modificados por personal no autorizado, lo que incluye aspectos tecnicos, de administracion, legales y politicos, por un lado y los sistemas especificos del sistema operativo utilizados para proporcionar la seguridad, por el otro. Para evitar la confusion, utilizaremos el termino seguridad para referirnos al problema general y el termino mecanismo de proteccion para referirnos a los mecanismos especificos del sistema operativo utilizado para resguardar la informacion de la computadora. Sin embargo, la frontera entre ellos no esta bien definida. Primero nos fijaremos en la seguridad; mas adelante analizaremos la proteccion.
La seguridad tiene muchas facetas. Dos de las mas importantes son la perdida de datos y los intrusos. Algunas de las causas mas comunes de la perdida de datos son:
• Actos divinos: Incendios, inundaciones, terremotos, guerras, revoluciones o ratas que roen las cintas o discos flexibles.
• errores de Hardware o Software: Mal funcionamiento de la CPU, discos o cintas ilegibles, errores de telecomunicacion o errores en el programa.
• Errores Humanos: Entrada incorrecta de datos, mal montaje de las cintas o el disco, ejecucion incorrecta del programa, perdida de cintas o discos.
La mayoria de estas causas se pueden enfrentar con el mantenimiento de los respaldos adecuados; de preferencia, en un lugar alejado de los datos originales.
Un problema mas interesante es que hacer con los intrusos. Estos tienen dos variedades. Los intrusos pasivos solo desean leer archivos que no estan autorizados a leer. Los intrusos activos son mas crueles: Desean hacer cambios no autorizados a los datos. Si se desea disenar un sistema seguro contra los intrusos, es importante tener en cuenta el tipo de intruso con el que se desea tener proteccion. Algunas de las categorias comunes son:
• Curiosidad casual de usuarios no tecnicos. Muchas personas tienen en sus escritorios terminales para sistemas con tiempo compartido y, por la naturaleza humana, algunos de ellos leeran el correo electronico de los demas u otros archivos, si no existen barreras en frente de ellos. Por ejemplo la mayoria de los sistema UNIS tienen pre definido que todos los archivos se pueden leer de manera publica.
• Conocidos husmeando. Algunos estudiantes, programadores de sistemas, operadores y demas personal tecnico consideran como un reto personal romper la seguridad del sistema de computo local. A menudo son muy calificados y estan dispuestos a invertir una cantidad sustancial de su tiempo en este esfuerzo.
• Un intento deliberado de hacer dinero. Algunos programadores en banco han intentado penetrar un sistema bancario con el fin de robarle al banco. Los esquemas han variado desde cambiar el software para truncar y no redondear el interes, para quedarse con una pequena fraccion de dinero, hasta sacar dinero de las cuentas que no se han utilizado en anos o el "correo negro" .
• Espionaje comercias o militar. El espionaje indica un intento serio y fundamentado por parte de un competidor u otro pais para robar programas, secretos comerciales, patentes, tecnologia, diseno de circuitos, planes de comercializacion, etc. A menudo, este intento implica la cobertura de cables o el levantamiento de antenas hacia la computadora con el fin de recoger su radiacion electromagnetica.
Debe quedar claro que el intento por mantener la KGB lejos de los secretos militares es un poco distinto del intento por evitar que los estudiantes inserten un mensaje gracioso en el sistema. La cantidad de esfuerzo que alguien pone en la seguridad y la proteccion depende claramente de quien se piensa sea el enemigo.
Otro aspecto del problema de la seguridad es la privacia: la proteccion de las personas respecto del mal uso de la informacion en contra de uno mismo. Esto implica en forma casi inmediata muchos aspectos morales y legales.
Para proteger un sistema, debemos optar las necesarias medidas de seguridad en cuatro niveles distintos:
Fisico. El nodo o nodos que contengan los sistemas informaticos deben dotarse de medidas de seguridad fisicas frente a posibles intrusiones armadas o subrepticias por parte de potenciales intrusos. Hay que dotar de seguridad tanto a las habitaciones donde las maquinas residan como a los terminales o estaciones de trabajo que tengan acceso a dichas maquinas.
Humano. La autorizacion de los usuarios debe llevarse a cabo con cuidado, para garantizar que solo los usuarios apropiados tengan acceso al sistema. Sin embargo, incluso los usuarios autorizados pueden verse “motivados” para permitir que otros usen su acceso (por ejemplo, a cambio de un soborno). Tambien pueden ser enganados para permitir el acceso de otros, mediante tecnicas de ingenieria social . Uno de los tipos de ataque basado en las tecnicas de ingenieria social es el denominado phishing ; con este tipo de ataque, un correo electronico o pagina web de aspecto autentico llevan a engano a un usuario para que introduzca informacion confidencial. Otra tecnica comunmente utilizada es el analisis de desperdicios , un termino autorizado a la computadora (por ejemplo, examinando el contenido de las papeleras, localizando listines de telefonos encontrando notas con contrasenas). Estos problemas de seguridad son cuestiones relacionadas con la gestion y con el personal, mas que problemas relativos a los sistemas operativos.
Sistema operativo. El sistema debe autoprotegerse frente a los diversos fallos de seguridad accidentales o premeditados. Un problema que este fuera de control puede llegar a constituir un ataque accidental de denegacion de servicio. Asimismo, una cierta consulta a un servicio podria conducir a la revelacion de contrasenas o un desbordamiento de la pila podria permitir que se iniciara un proceso no autorizado. La lista de posibles fallos es casi infinita.
Red. Son muchos los datos en los modernos sistemas informaticos que viajen a traves de lineas arrendadas privadas, de lineas compartidas como Internet, de conexiones inalambricas o de lineas de acceso telefonico. La interceptacion de estos datos podria ser tan danina como el acceso a un computador, y la interrupcion en la comunicacion podria constituir un ataque remoto de denegacion de servicio, disminuyendo la capacidad de uso del sistema y la confianza en el mismo por parte de los usuarios.
Si queremos poder garantizar la seguridad del sistema operativo, es necesario garantizar la seguridad en los primeros dos niveles. Cualquier debilidad en uno de los niveles altos de seguridad (fisico o humano) podria puentear las medidas de seguridad que son estrictamente de bajo nivel (del nivel del sistema operativo). Asi, la frase que afirma que una cadena es tan fuerte como el mas debil de sus eslabones es especialmente cierta cuando hablamos de seguridad de los sistemas. Para poder mantener la seguridad, debemos contemplar todos estos aspectos.
Ademas, el sistema debe proporcionar mecanismos de proteccion para permitir la implementacion de las caracteristicas de seguridad. Sin la capacidad de autorizar a los usuarios y procesos, de controlar su acceso y de registrar sus actividades, seria imposible que un sistema operativo implementara medidas de seguridad o se ejecutara de forma segura. Para soportar un esquema global de proteccion hacen falta mecanismos de proteccion hardware. Por ejemplo, un sistema donde la memoria no este protegida no puede nunca estar seguro.
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6.6 Clasificaciones de la seguridad
La seguridad interna esta relacionada a los controles incorporados al hardware y al Sistema Operativo para asegurar los recursos del sistema.
Seguridad Externa
La seguridad externa consiste en:
Seguridad fisica.
Seguridad operacional.
La seguridad fisica incluye:
Proteccion contra desastres(como inundaciones, incendios, etc.).
Proteccion contra intrusos.
En la seguridad fisica son importantes los mecanismos de deteccion , algunos ejemplos son:
Detectores de humo.
Sensores de calor.
Detectores de movimiento.
La proteccion contra desastres puede ser costosa y frecuentemente no se analiza en detalle; depende en gran medida de las consecuencias de la perdida.
La seguridad fisica trata especialmente de impedir la entrada de intrusos:
Se utilizan sistemas de identificacion fisica:
Tarjetas de identificacion.
Sistemas de huellas digitales.
Identificacion por medio de la voz.
Seguridad Operacional
Consiste en las diferentes politicas y procedimientos implementados por la administracion de la instalacion computacional.
La autorizacion determina que acceso se permite y a quien.
La clasificacion divide el problema en subproblemas:
Los datos del sistema y los usuarios se dividen en clases:
A las clases se conceden diferentes derechos de acceso.
Un aspecto critico es la seleccion y asignacion de personal:
La pregunta es si se puede confiar en la gente.
El tratamiento que generalmente se da al problema es la division de responsabilidades:
Se otorgan distintos conjuntos de responsabilidades.
No es necesario que se conozca la totalidad del sistema para cumplir con esas responsabilidades.
Para poder comprometer al sistema puede ser necesaria la cooperacion entre muchas personas:
Se reduce la probabilidad de violar la seguridad.
Debe instrumentarse un gran numero de verificaciones y balances en el sistema para ayudar a la deteccion de brechas en la seguridad.
El personal debe estar al tanto de que el sistema dispone de controles, pero:
Debe desconocer cuales son esos controles:
Se reduce la probabilidad de poder evitarlos.
Debe producirse un efecto disuasivo respecto de posibles intentos de violar la seguridad.
Para disenar medidas efectivas de seguridad se debe primero:
Enumerar y comprender las amenazas potenciales.
Definir que grado de seguridad se desea (y cuanto se esta dispuesto a gastar en seguridad).
Analizar las contramedidas disponibles.
6.7 Validación
• Identificar cada usuario que esta trabajando en el sistema (usando los recursos).
• Uso de contrasenas.
• Vulnerabilidad de contrasenas.
o Que sean complejas y dificiles de adivinar.
o Cambiarlas de vez en cuando.
o Peligro de perdida del secreto.
• La contrasena debe guardare cifrada.
Proteccion por Contraseña
Las clases de elementos de autentificacion para establecer la identidad de una persona son:
Algo sobre la persona:
Ej.: huellas digitales, registro de la voz, fotografia, firma, etc.
Algo poseido por la persona:
Ej.: insignias especiales, tarjetas de identificacion, llaves, etc.
Algo conocido por la persona:
Ej.: contrasenas, combinaciones de cerraduras, etc.
El esquema mas comun de autentificacion es la proteccion por contrasena:
El usuario elige una palabra clave , la memoriza, la teclea para ser admitido en el sistema computarizado:
La clave no debe desplegarse en pantalla ni aparecer impresa.
La proteccion por contrasenas tiene ciertas desventajas si no se utilizan criterios adecuados para:
Elegir las contrasenas.
Comunicarlas fehacientemente en caso de que sea necesario.
Destruir las contrasenas luego de que han sido comunicadas.
Modificarlas luego de algun tiempo.
Los usuarios tienden a elegir contrasenas faciles de recordar:
Nombre de un amigo, pariente, perro, gato, etc.
Numero de documento, domicilio, patente del auto, etc.
Estos datos podrian ser conocidos por quien intente una violacion a la seguridad mediante intentos repetidos, por lo tanto debe limitarse la cantidad de intentos fallidos de acierto para el ingreso de la contrasena.
La contrasena no debe ser muy corta para no facilitar la probabilidad de acierto.
Tampoco debe ser muy larga para que no se dificulte su memorizacion, ya que los usuarios la anotarian por miedo a no recordarla y ello incrementaria los riesgos de que trascienda.
Contraseñas de un solo uso
• Al final de cada sesion, se le pide al usuario que cambie la contrasena.
• Si alguien “roba una contrasena”, el verdadero usuario se dara cuenta cuando vaya a identificarse de nuevo, pues el impostor habra cambiado la contrasena, con lo que el fallo de seguridad queda detectado.
Verificación de Amenazas
Es una tecnica segun la cual los usuarios no pueden tener acceso directo a un recurso :
Solo lo tienen las rutinas del S. O. llamadas programas de vigilancia.
El usuario solicita el acceso al S. O.
El S. O. niega o permite el acceso.
El acceso lo hace un programa de vigilancia que luego pasa los resultados al programa del usuario.
Permite:
Detectar los intentos de penetracion en el momento en que se producen.
Advertir en consecuencia.
Amenazas relacionadas con los programas
Los procesos son junto con el kernel , el unico medio de realizar un trabajo util en una computadora. Por tanto, un objetivo comun de los piratas informaticos consiste en escribir un programa que cree una brecha de seguridad. De hecho, las mayorias de las brechas de seguridad no relacionadas con programas tienen por objetivos crear una brecha que si este basada en un programa. Por ejemplo, aunque resulta util iniciar una sesion en un sistema sin autorizacion, normalmente es mucho mas util dejar un demonio de tipo puerta trasera que proporcione informacion o que permita un facil acceso incluso aunque se bloquee la brecha de seguridad original. En esta seccion, vamos a describir algunos metodos comunes mediante los que os programas pueden provocar brechas de seguridad. Hay que resaltar que existe una considerable variacion en lo que respecta a los convenios de denominacion de los agujeros de seguridad, y que en este texto utilizamos los terminos mas comunes o descriptivos.
- CABALLO DE TROYA
Ilustracion de un troyano
Definicion.- Un programa indudablemente util e inocente que contiene codigos escondidos que permiten la modificacion no autorizada y la explotacion o destruccion de la informacion. Los programas caballo de Troya se distribuyen por lo general por Internet. Los juegos, freeware y protectores de pantalla son los medios comunes que utilizan los caballos de Troya.
Se denomina troyano (o caballo de Troya , traduccion mas fiel del ingles Trojan horse aunque no tan utilizada) a un programa malicioso capaz de alojarse en computadoras y permitir el acceso a usuarios externos, a traves de una red local o de Internet, con el fin de recabar informacion o controlar remotamente a la maquina anfitriona.
Un troyano no es de por si, un virus, aun cuando teoricamente pueda ser distribuido y funcionar como tal. La diferencia fundamental entre un troyano y un virus consiste en su finalidad. Para que un programa sea un "troyano" solo tiene que acceder y controlar la maquina anfitriona sin ser advertido, normalmente bajo una apariencia inocua. Al contrario que un virus, que es un huesped destructivo, el troyano no necesariamente provoca danos porque no es su objetivo.
Suele ser un programa pequeno alojado dentro de una aplicacion, una imagen, un archivo de musica u otro elemento de apariencia inocente, que se instala en el sistema al ejecutar el archivo que lo contiene. Una vez instalado parece realizar una funcion util (aunque cierto tipo de troyanos permanecen ocultos y por tal motivo los antivirus o anti troyanos no los eliminan) pero internamente realiza otras tareas de las que el usuario no es consciente, de igual forma que el Caballo de Troya que los griegos regalaron a los troyanos.
Habitualmente se utiliza para espiar, usando la tecnica para instalar un software de acceso remoto que permite monitorizar lo que el usuario legitimo de la computadora hace (en este caso el troyano es un spyware o programa espia) y, por ejemplo, capturar las pulsaciones del teclado con el fin de obtener contrasenas (cuando un troyano hace esto se le cataloga de keylogger) u otra informacion sensible.
La mejor defensa contra los troyanos es no ejecutar nada de lo cual se desconozca el origen y mantener software antivirus actualizado y dotado de buena heuristica; es recomendable tambien instalar algun software anti troyano, de los cuales existen versiones gratis aunque muchas de ellas constituyen a su vez un troyano. Otra solucion bastante eficaz contra los troyanos es tener instalado un firewall.
Otra manera de detectarlos es inspeccionando frecuentemente la lista de procesos activos en memoria en busca de elementos extranos, vigilar accesos a disco innecesarios, etc.
Lo peor de todo es que ultimamente los troyanos estan siendo disenados de tal manera que es imposible poder detectarlos excepto por programas que a su vez contienen otro tipo de troyano, inclusive y aunque no confirmado, existen troyanos dentro de los programas para poder saber cual es el tipo de uso que se les y poder sacar mejores herramientas al mercado llamados tambien "troyanos sociales"
Los troyanos estan actualmente ilegalizados, pero hay muchos crackers que lo utilizan.
PUERTA TRASERA
En la informatica, una puerta trasera (o en ingles backdoor ), es una secuencia especial dentro del codigo de programacion mediante el programador puede acceder o escapar de un programa en caso de emergencia o contingencia en algun problema.
A su vez, estas puertas tambien pueden ser perjudiciales debido a que los crackers al descubrirlas pueden acceder a un sistema en forma ilegal y aprovecharse la falencia.
“Cualquier medio capaz de ampliar el alcance del hombre es lo suficientemente poderoso como para derrocar su mundo. Conseguir que la magia de ese medio trabaje para los fines de uno, antes que en contra de ellos, es alcanzar el conocimiento.” Alan Kay.
“Es extrana la ligereza con que los malvados creen que todo les saldra bien.” Victor Hugo.
A pesar de que no se consideran propiamente como virus, representan un riesgo de seguridad importante, y usualmente son desconocidas la inmensa gama de problemas que estas puedan llegar a producir. Al hablar de estas nos referimos genericamente a una forma "no oficial" de acceso a un sistema o a un programa.
Algunos programadores dejan puertas traseras a proposito, para poder entrar rapidamente en un sistema; en otras ocasiones existen debido a fallos o errores.
Ni que decir tiene que una de las formas tipicas de actuacion de los piratas informaticos es localizar o introducir a los diversos sistemas una puerta trasera y entrar por ella.
El termino es adaptacion directa del ingles backdoor que comunmente significa “puerta de atras”.
Lo usual en estos programas los cuales no se reproducen solos como los virus, sino que nos son enviados con el fin de tener acceso a nuestros equipos muchas veces a traves del correo electronico, por lo que la mayoria de las veces no son faciles de detectar y por si solos no siempre causan danos ni efectos inmediatos por su sola presencia, siendo asi pueden llegar a permanecer activos mucho tiempo sin que nos percatemos de ello.
Generalmente estos se hacen pasar por otros, es decir, se ocultan en otro programa que les sirve de caballo de Troya para que el usuario los instale por error.
Lo peor que puede pasarle cuando esta en el messanger o en el ICQ
no es que contraiga su PC un virus. Lo peor es que alguien instale un backdoor en su PC. Las puertas traseras son faciles de entender.
Como todo en Internet se basa en la arquitectura cliente / servidor, solo se necesita instalar un programa servidor en una maquina para poder controlarla a distancia desde otro equipo, si se cuenta con el cliente adecuado, esta puede bien ser la computadora de un usuario descuidado o poco informado.
Las puertas traseras (backdoors) son programas que permiten acceso practicamente ilimitado a un equipo de forma remota. El problema, para quien quiere usar este ataque, es que debe convencerlo a usted de que instale el servidor.
Por eso, si aparece un desconocido ofreciendole algun programa maravilloso y tentador, no le crea de inmediato. Lo que estan probablemente a punto de darle es un troyano, un servidor que le proporcionara a algun intruso acceso total a su computadora.
Con todo el riesgo que esto implica, hay una forma simple y totalmente segura de evitarlo: no acepte archivos ni mucho menos ejecute programas que le hayan mandado siendo estos sobre todo de procedencia dudosa.
Los programas que se clasifican como “backdoors” o "puertas traseras" son utilerias de administracion remota de una red y permiten controlar las computadoras conectadas a esta.
El hecho que se les clasifique como software malevolo en algunos casos, es que cuando corren, se instalan en el sistema sin necesidad de la intervencion del usuario y una vez instalados en la computadora, no se pueden visualizar estas aplicaciones en la lista de tareas en la mayoria de los casos.
Consecuentemente un backdoor puede supervisar casi todo proceso en las computadoras afectadas, desinstalar programas, descargar virus en la PC remota, borrar informacion y muchas cosas mas.
No es sencillo darle forma a un tema de esta complejidad en pocas lineas. Lo importante finalmente es comprender que si no se toman ciertas medidas minimas, la informacion sensible que se encuentre en cualquier equipo sobre la faz de la tierra, con el simple hecho de que tenga acceso a la red de redes (Internet) es suficiente para que pueda estar expuesto a ataques de diversa indole.
Concluimos esto, recomendando ciertas medidas muy basicas para estar a salvo de las puertas traseras y el delicado riesgo para la seguridad que estas representan. A saber:
1.- Es recomendable asegurarnos de que cada cosa que ejecutamos este bajo nuestro control. Una buena guia para ello es el sentido comun (el menos comun de los sentidos).
2.- Procure no ejecutar programas de los que no sepamos su procedencia, tanto en anexos de correo, ICQ, messanger y descargas de Internet (ya sean via Web o FTP).
3.- La informacion nos protege. Es recomendable enterarse un poco de las noticias de virus y programas daninos relacionados, visitando por lo menos las paginas de las distintas empresas antivirus o suscribiendose a algunos boletines.
4.- Es necesario instalar un antivirus y mantenerlo actualizado. En la
actualidad se protege al usuario no solo contra virus, sino tambien
contra gusanos, programas de puerta trasera, troyanos y algunos programas maliciosos.
5.- Es bueno tener presente que existen virus y troyanos que pueden
aparentar ser amigables (una simple tarjeta de San Valentin), o que provienen de gente que conoces (como es el caso del gusano Sircam). Siendo asi, no confies en ningun programa ni en nada que recibas hasta no revisarlo con el Antivirus.
6.- Mantenga al dia todas las actualizaciones de seguridad de Microsoft, para todas y cada una de las distintas aplicaciones
-BOMBA LOGICA
Este tipo de delito forma parte de los sistemas informaticos que realizan ataques a la parte logica del ordenador.
Se entiendo por bomba logica (en ingles denominado time bombs), aquel software, rutinas o modificaciones de programas que producen modificaciones, borrados de ficheros o alteraciones del sistema en un momento posterior a aquel en el que se introducen por su creador.
Los disparadores de estos programas puede ser varios, desde las fechas de los sistemas, realizar una determinada operacion o que se introduzca un determinado codigo que sera el que determine su activacion.
Son parecidas al Caballo de Troya, aunque lo que se pretende es danar al sistema o datos, aunque se pueden utilizar para ordenar pagos, realizar transferencias de fondos, etc...
Caracteristicas principales:
El tipo de actuacion es retardada.
El creador es consciente en todo momento del posible dano que puede causar y del momento que este se puede producir.
Este ataque esta determinado por una condicion que determina el creador dentro del codigo.
El codigo no se replica.
Los creadores de este tipo de codigos malignos suelen ser personal interno de la empresa, que por discrepancias con la direccion o descontento suelen programarlas para realizar el dano.
VIRUS
Un virus informatico es un programa que se copia automáticamente y que tiene por objeto alterar el normal funcionamiento de la computadora, sin el permiso o el conocimiento del usuario. Aunque popularmente se incluye al "malware" dentro de los virus, en el sentido estricto de esta ciencia los virus son programas que se replican y ejecutan por si mismos. Los virus, habitualmente, reemplazan archivos ejecutables por otros infectados con el codigo de este. Los virus pueden destruir, de manera intencionada, los datos almacenados en un ordenador, aunque tambien existen otros mas benignos, que solo se caracterizan por ser molestos.
Los virus informaticos tienen, basicamente, la funcion de propagarse, replicandose, pero algunos contienen ademas una carga danina (payload) con distintos objetivos, desde una simple broma hasta realizar danos importantes en los sistemas, o bloquear las redes informaticas generando trafico inutil.
El funcionamiento de un virus informatico es conceptualmente simple. Se ejecuta un programa que esta infectado, en la mayoria de las ocasiones, por desconocimiento del usuario. El codigo del virus queda residente (alojado) en la memoria RAM de la computadora, aun cuando el programa que lo contenia haya terminado de ejecutarse. El virus toma entonces el control de los servicios basicos del sistema operativo, infectando de, manera posterior, archivos ejecutables que sean llamados para su ejecucion. Finalmente se anade el codigo del virus al del programa infectado y se graba en disco, con lo cual el proceso de replicado se completa.
Amenazas del Sistema y de la Red
Las amenazas basadas en programas utilizan tipicamente un fallo en los mecanismos de proteccion de un sistema para atacar a los programas. Por contraste, las amenazas del sistema y de la red implican el abuso de los servicios y de las conexiones de red. En ocasiones, se utiliza un ataque del sistema y de la red para lanzar un ataque de programa, y viceversa.
Las amenazas del sistema y de la red crean una situacion en la que se utilizan inapropiadamente los recursos del sistema operativo y los archivos del usuario. En esta seccion vamos a analizar algunos ejemplos de estas amenazas, incluyendo los gusanos, el escaneo de puertos y los ataques por denegacion de servicio.
Es importante destacar que las mascaradas y los ataques por reproduccion tambien resultan comunes en las redes que interconectan los sistemas. De hecho, estos ataques son mas efectivos y mas dificiles de contrarrestar cuando estan implicados multiples sistemas. Por ejemplo, dentro de una computadora, el sistema operativo puede determinar, usualmente, el emisor y el receptor de un mensaje. Incluso si el emisor adopta el ID de alguna otra persona, puede que exista un registro de dicho cambio de ID. Cuando estan implicados multiples sistemas, especialmente sistemas que son controlados por los atacantes, realizar esa labor de traza resulta mucho mas dificil.
La generalizacion de este concepto es que el compartir secretos (para demostrar la identidad y en forma de claves de cifrado) es una necesidad para la autenticacion del cifrado, y que esa comparticion resulta mas sencilla en aquellos entornos (por ejemplo con un unico sistema operativo) en los que existan metodos seguros de comparticion. Estos metodos incluyen la memoria compartida y los mecanismos de comunicacion interprocesos.
GUSANOS
Un gusano es un virus informatico o programa auto replicante que no altera los archivos sino que reside en la memoria y se duplica a si mismo. Los gusanos utilizan las partes automaticas de un sistema operativo que generalmente son invisibles al usuario. Es algo usual detectar la presencia de gusanos en un sistema cuando, debido a su incontrolada replicacion, los recursos del sistema se consumen hasta el punto de que las tareas ordinarias del mismo son excesivamente lentas o simplemente no pueden ejecutarse.
Un gusano, al igual que un virus, esta disenado para copiarse de un equipo a otro, pero lo hace automaticamente. En primer lugar, toma el control de las caracteristicas del equipo que permiten transferir archivos o informacion. Una vez que un gusano este en su sistema, puede viajar solo. El gran peligro de los gusanos es su habilidad para replicarse en grandes numeros. Por ejemplo, un gusano podria enviar copias de si mismo a todos los usuarios de su libreta de direcciones de correo electronico, lo que provoca un efecto domino de intenso trafico de red que puede hacer mas lentas las redes empresariales e Internet en su totalidad.
Cuando se lanzan nuevos gusanos, se propagan muy rapidamente. Bloquean las redes y posiblemente provocan esperas largas (a todos los usuarios) para ver las paginas Web en Internet.
Gusano Subclase de virus. Por lo general, los gusanos se propagan sin la intervencion del usuario y distribuye copias completas (posiblemente modificadas) de si mismo por las redes. Un gusano puede consumir memoria o ancho de banda de red, lo que puede provocar que un equipo se bloquee.
Debido a que los gusanos no tienen que viajar mediante un programa o archivo "host", tambien pueden crear un tunel en el sistema y permitir que otro usuario tome el control del equipo de forma remota. Entre los ejemplos recientes de gusanos se incluyen: Sasser y Blaster.
-ESCANEO DE PUERTOS
El escaneo de puertos es una de las mas populares tecnicas utilizadas para descubrir y mapear servicios que estan escuchando en un puerto determinado. Usando este metodo un atacante puede crear una lista de las potenciales debilidades y vulnerabilidades en un puerto para dirigirse a la explotacion del mismo y comprometer el host remoto Una de las primeras etapas en la penetracion / auditoria de un host remoto es primeramente componer una lista de los puertos abiertos utilizando una o mas de las tecnicas descritas abajo. Una ves establecida, los resultados ayudaran al atacante a identificar los servicios que estan corriendo en ese puerto utilizando una lista de puertos que cumplen con el RFC (la funcion /etc/services in UNIX, getservbyport() automaticamente hace esto) permitiendo comprometer el host remoto en la etapa de descubrimiento inicial. Las tecnicas de escaneo de puertos se dividen en tres tipos especificos y diferenciados: *.escaneo abierto *.escaneo medio abierto *.escaneo oculto Cada una de esas tecnicas permite un ataque para localizar puertos abiertos y cerrados en un servidor pero saber hacer el escaneo correcto en un ambiente dado depende de la topologia de la red, IDS, caracteristicas de logging del servidor remoto. Aunque un escaneo abierto deja bitacoras grandes y es facilmente detectable produce los mejores resultados en los puertos abiertos y cerrados. Alternativamente, utilizar un escaneo oculto permite evitar ciertos IDS y pasar las reglas del firewall pero el mecanismo de escaneo como packet flags utilizados para detectar estos puertos puede dejar muchos paquetes caidos sobre la red dando resultados positivos siendo estos falsos. Mas adelante se discutira esto en la seccion de escaneo FIN de este documento. Enfocandonos mas directamente en cada una de las tecnicas anteriores, estos metodos se pueden categorizar en tipos individuales de escaneo. Veamos un modelo basico de escaneo incluyendo un barrido de ping.
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Fig. 6.7.1 Modelo basico de escaneo.
-DENEGACION DE SERVICIO
En seguridad informatica, un ataque de denegacion de servicio , tambien llamado ataque DoS (de las siglas en ingles Denial of Service ), es un ataque a un sistema de ordenadores o red que causa que un servicio o recurso sea inaccesible a los usuarios legitimos. Normalmente provoca la perdida de la conectividad de la red por el consumo del ancho de banda de la red de la victima o sobrecarga de los recursos computacionales del sistema de la victima.
Se genera mediante la saturacion de los puertos con flujo de informacion, haciendo que el servidor se sobrecargue y no pueda seguir prestando servicios, por eso se le dice "denegacion", pues hace que el servidor no de abasto a la cantidad de usuarios. Esta tecnica es usada por los llamados crackers para dejar fuera de servicio a servidores objetivo.
El llamado DDoS (siglas en ingles de Distributed Denial of Service , denegacion de servicio distribuida) es una ampliacion del ataque DoS, se efectua con la instalacion de varios agentes remotos en muchas computadoras que pueden estar localizadas en diferentes puntos. El invasor consigue coordinar esos agentes para asi, de forma masiva, amplificar el volumen del flood o saturacion de informacion, pudiendo darse casos de un ataque de cientos o millares de computadoras dirigido a una maquina o red objetivo. Esta tecnica se ha revelado como una de las mas eficaces y sencillas a la hora de colapsar servidores, la tecnologia distribuida ha ido sofisticandose hasta el punto de otorgar poder de causar danos serios a personas con escaso conocimiento tecnico.
En ocasiones, esta herramienta ha sido utilizada como un notable metodo para comprobar la capacidad de trafico que un ordenador puede soportar sin volverse inestable y perjudicar los servicios que desempena. Un administrador de redes puede asi conocer la capacidad real de cada maquina.
Metodos de ataque
Un ataque de "Denegacion de servicio" previene el uso legitimo de los usuarios al usar un servicio de red. El ataque se puede dar de muchas formas, como por ejemplo:
Inundacion SYN (SYN Floods)
La inundacion SYN envia un flujo de paquetes TCP/SYN, muchas veces con la direccion de origen falsificada. Cada unos de los paquetes recibidos es tratado por el destino como una peticion de conexion, causando que el servidor intente establecer una conexion al responder con un paquete TCP/SYN-ACK y esperando el paquete de respuesta TCP/ACK (Parte del proceso de establecimiento de conexion TCP de 3 vias).
Sin embargo, debido a que la direccion de origen es falsa o la direccion IP real no ha solicitado la conexion, nunca llega la respuesta. Estas conexiones a medias consumen recursos en el servidor y limitan el numero de conexiones que se pueden hacer, reduciendo la disponibilidad del servidor para responder peticiones legitimas de conexion.
Ataque LAND (LAND attack)
Un ataque LAND se realiza al enviar un paquete TCP/SYN falsificado con la direccion del servidor objetivo como si fuera la direccion origen y la direccion destino a la vez. Esto causa que el servidor se responda a si mismo continuamente y al final falle.
Inundacion ICMP (ICMP floods)
Es una tecnica DoS que pretender agota el ancho de banda de la victima. Consiste en enviar de forma continuada un numero elevado de paquetes ICMP echo request (ping) de tamano considerable a la victima, de forma que esta ha de responder con paquetes ICMP echo reply (pong) lo que supone una sobrecarga tanto en la red como en el sistema de la victima. Dependiendo de la relacion entre capacidad de procesamiento de la victima y atacante, el grado de sobrecarga varia, es decir, si un atacante tiene una capacidad mucho mayor, la victima no puede manejar el trafico generado.
Modelos de ataques
Existe una variante denominada smurf que amplifica considerablemente los efectos de un ataque ICMP. En el smurf el atacante dirige paquetes ICMP echo request a una direccion IP de broadcast10.
Existen tres partes en un ataque smurf: El atacante, el intermediario y la victima (comprobaremos que el intermediario tambien puede ser victima).
Cuando el atacante genera el paquete ICMP echo request, este es dirigido a una direccion IP de broadcast, pero la direccion origen del paquete IP la cambia por la direccion de la victima (IP spoofing), de manera que todas las maquinas intermediarias (maquinas pertenecientes a la red donde se envio el paquete) responden con ICMP echo reply a la victima. Como se dijo anteriormente, los intermediarios tambien sufren los mismos problemas que las propias victimas.
Inundacion UDP (UDP floods)
Basicamente este ataque consiste en generar grandes cantidades de paquetes UDP contra la victima elegida. Debido a la naturaleza sin conexion del protocolo UDP, este tipo de ataques suele venir acompanado de IP spoofing6.
Es usual dirigir este ataque contra maquinas que ejecutan el servicio echo8 de forma que se generan mensajes echo de un elevado tamano.
6.8 Cifrado
Existen muchas defensas frente a los ataques informaticos, que abarcan toda la gama que va desde la metodologia a la tecnologia. La herramienta de caracter mas general que esta a disposicion de los usuarios y de los disenadores de sistemas es la criptografia. En esta seccion vamos a explicar algunos detalles acerca de la criptografia y de su uso en el campo de la seguridad informatica.
En una computadora aislada, el sistema operativo puede determinar de manera fiable quienes son el emisor y el receptor de todas las comunicaciones interprocesos, ya que el sistema operativo controla todos los canales de comunicaciones de la computadora. En una red de computadoras, la situacion es bastante distinta. Una computadora conectada a la red recibe bits desde el exterior, y no tiene ninguna forma inmediata y fiable de determinar que maquina o aplicacion ha enviado esos bits. De forma similar, la propia computadora envia bits hacia la red sin tener ninguna forma de determinar quien puede llegar a recibirlos.
Comunmente, se utilizan las direcciones de red para inferir los emisores y receptores potenciales de los mensajes que circulan por la red. Los paquetes de red llegan con una direccion de origen, como por ejemplo una direccion IP. Y cuando una computadora envia mensajes, indica quinen es el receptor pretendido del mismo especificando una direccion de destino. Sin embargo, para aquellas aplicaciones en que la seguridad tenga importancia, correriamos el riesgo de meternos en problemas si asumieramos que la direccion de origen o de destino de un paquete permite determinar con fiabilidad quien a enviado o recibido dicho paquete. Una computadora maliciosa podria enviar un mensaje con una direccion de origen falsificada y, asimismo, otras muchas computadoras distintas de la especificada por la direccion de destino podrian (y normalmente hacen) recibir un paquete. Por ejemplo, todos los encaminadores ubicados en la ruta hacia el destino recibiran tambien el paquete. ?como puede, entonces, decidir el sistema operativo si debe conceder una solicitud, cuando no puede confiar en el origen especificado en dicha solicitud? ?y como se supone que debe proporcionar proteccion para una solicitud o para un conjunto de datos, cuando no puede determinar quien recibira la respuesta o el contenido del mensaje que envie a traves de la red?
Generalmente, se considera impracticable construir una red (de cualquier tamano) en la que se pueda “confiar” en este sentido en las direcciones de origen y destino de los paquetes. Por tanto, la unica alternativa es eliminar, de alguna manera, la necesidad de confiar en la red; este es el trabajo de la criptografia. Desde un punto de vista abstracto, la criptografia se utiliza para restringir los emisores y/o receptores potenciales de un mensaje. La criptografia moderna se basa en una serie de secretos, denominados clave , que se distribuyen selectivamente a las computadoras de una red y se utilizan para procesar mensajes. La criptografia permite al receptor de un mensaje verificar que el mensaje ha sido creado por alguna computadora que posee una cierta clave: esa clave es el origen del mensaje. De forma similar, un emisor puede codificar su mensaje de modo que solo una computadora que disponga de una cierta clave pueda decodificar el mensaje, de manera que esa clave se convierte en el destino . Sin embargo, a diferencia de las direcciones de red, las claves estan disenadas de modo que no sea computacionalmente factible calcularlas a partir de los mensajes que se hayan generado con ellas, ni a partir de ninguna otra informacion publica. Por tanto, las claves proporcionan un medio mucho mas fiable de restringir los emisores y receptores de los mensajes. Observe que la criptografia es un campo de estudio completo por derecho propio, con una gran complejidad; aqui, vamos a explorar unicamente los aspectos mas importantes de aquellas partes de la criptografia que se relacionan con los sistemas operativos.
Sistema de privacidad criptografico
En un sistema de privacidad criptografico, el remitente desea transmitir cierto mensaje no cifrado a un receptor legitimo, la transmision ocurre sobre un canal inseguro asume ser monitoreado o grabado en cinta por un intruso.
El remitente pasa el texto a una unidad de encriptacion que transforma el texto a un texto cifrado o criptograma; el mismo no es entendible por el intruso. El mensaje es transmitido entonces, sobre un canal seguro. Al finalizar la recepcion el texto cifrado pasa a una unidad de descripcion que regenera el texto.
Criptoanalisis
Criptoanalisis es el proceso de intentar regenerar el mensaje desde el texto cifrado pero sin conocimiento de las claves de encriptacion. Esta es la tarea normal de los intrusos. Si el intruso o criptoanalista no puede determinar un mensaje desde el texto cifrado (sin la clave), entonces el sistema de criptografiado es seguro.
Metodos y tecnicas de encriptacion
Cesar
Esta tecnica consistia simplemente en sustituir una letra por la situada tres lugares mas alla en el alfabeto esto es la A se transformaba en D, la B en E y asi sucesivamente hasta que la Z se convertia en C.
Gronsfeld
Este metodo utiliza mas de un alfabeto cifrado para poner en clave el mensaje y que se cambia de uno a otro segun se pasa de una letra del texto en claro a otra.
Es decir que deben tenerse un conjunto de alfabetos cifrados y una forma de hacer corresponder cada letra del texto original con uno de ellos.
RSA
En los sistemas tradicionales de cifrado debe comunicarse una clave entre el emisor y el receptor del mensaje, el problema aqui es encontrar un canal seguro para transmitir dicha clave. Este problema viene a resolverse en los sistemas de clave publica la clave de cifrado, pues un tiempo enormemente de ordenador es necesario para encontrar una transformacion de descifrado a partir de la de cifrado.
DES
DES fue desarrollado por IBM a mediados de los setenta. Aunque tiene un buen diseno, su tamano de clave de 56 bits es demasiado pequeno para los patrones de hoy.
DES (Data Encryption Standard) es un mecanismo de encriptacion de datos de uso generalizado. Hay muchas implementaciones de hardware y software de DES. Este transforma la informacion de texto llano en datos encriptados llamados texto cifrado mediante el uso de un algoritmo especial y valor semilla llamado clave. Si el receptor conoce la clave, podra utilizarla para convertir el texto cifrado en los datos originales. Es un mecanismo de encriptado simetrico.
Chaffing & Winnowing
Esta tecnica propuesta por Donald Rivest. Es mas un intento de esquivar las restricciones a la criptografia en EE.UU. (y otros paises) que una propuesta razonable debido al tamano de los mensajes resultantes.
El termino ingles “winnowing” se tomara como aventar es decir separar el grano de la paja y el termino “chaffing” por el castellano empajar (cubrir o rellenar con paja). La idea basica consiste en mezclar la informacion real (grano) con otra de relleno (paja) de modo que sea imposible separarlas excepto para el destinatario.
SKIPJACK
Este algoritmo fue descalificado por el gobierno de Estados Unidos. Algunos detalles sobre el algoritmo en si y sus aplicaciones en la practica a los chips Clipper y Capstone.
Skipjack fue desarrollado por la NSA inicialmente para los chips Clipper y Capstone. Su diseno comenzo en 1985 y se completo su evaluacion en 1990.
BIFIDO
El metodo Bifido es un cifrado fraccionario. Es decir que cada letra viene representada por una o mas letras o simbolos, y donde se trabaja con estos simbolos mas que con las letras mismas.
WLBYKYAAOTB
Este metodo altera la frecuencia de los caracteres a diferencia de lo que ocurre por ejemplo con los cifrados monoalfabeticos. Admite algunas variaciones como por ejemplo dividir la lista en 3,4,..., n partes.
Cifrado exponencial
Es un sistema basado en la exponenciacion modular, debido Pohlig y Hellman (1978). Este metodo es resistente al criptoanalisis.
Blowfish
Este algoritmo realiza un cifrado simple en 16 ciclos, con un tamano de bloque de 64 bytes para un total de 448 bits. Aunque hay una fase compleja de la inicializacion. El cifrado de datos es muy eficiente en los microprocesadores grandes.
Cifrado
La gran desventaja de las llaves secretas es que requieren un canal seguro para ser distribuidas - Si una contrasena es enviada por un canal inseguro puede ser interceptada, y no habria manera de lograr que quien la intercepte descifre con ella los mensajes enviados, o evitar que modifique o envie mensajes falsificando su identidad. No siempre disponemos de un canal seguro. Lo que es mas, estrictamente hablando, los canales seguros simplemente no existen. Sea como sea que la informacion sea transmitida, siempre podra ser escuchada por un tercero. Si hace falta tener un canal seguro para intercambiar las contrasenas, la utilidad de las contrasenas se vuelve nula.
La primera respuesta a estos problemas viene de Diffie y Hellman [ 5 ], siendo una de las implementaciones mas comunes la RSA (por las siglas de sus autores, Rivest, Shamir y Adelman). Ellos proponen un sistema en el cual haya dos funciones: E \( _{k} \) para cifrar y D \( _{k} \) para descifrar un mensaje en claro P, tal que D \( _{k} \)(E \( _{k} \)(P)) = P. [ 4 ]
Las funciones E \( _{k} \) y D \( _{k} \) se traducen en un par unico de llaves para llevar a cabo una comunicacion encriptada: Una llave publica y una llave privada. La llave publica es distribuida a cuantas personas esten interesadas en ella, mientras que la llave privada se guarda celosamente. Cuando una persona quiere enviarme un mensaje cifrado, lo cifra utilizando mi llave publica, y solo yo podre descifrarlo utilizando mi llave privada. Estas funciones, ademas, tienen la caracteristica que si bien calcularlas en el sentido correcto es relativamente sencillo, pero intentar aplicarlas en el sentido inverso (encontrar una funcion inversa a E \( _{k} \) que nos permita encontrar P) es tan dificil que se vuelve altamente impractico.
Otra importante caracteristica de los algoritmos derivados del trabajo de Diffie y Hellman es que las funciones aplicadas son simetricas: Se puede aplicar tanto D \( _{k} \)(E \( _{k} \)(P)) = P como E \( _{k} \)(D \( _{k} \)(P)) = P.
Una fuerte desventaja de las llaves asimetricas es su complejidad matematica. Ademas de ser mucho mas complejas las funciones necesarias para realizar este tipo de cifrado, esto se refleja desde el tamano de la llave: Las mas cortas empleadas hoy en dia son de 512 bits, y no se consideran seguras de menos de 1024. No es poco comun, por otra parte, encontrar llaves de hasta 2048 bits.
Sistemas de cifrado simetrico.
Los sistemas de cifrado simetrico son aquellos que utilizan la misma clave para cifrar y descifrar un documento. El principal problema de seguridad reside en el intercambio de claves entre el emisor y el receptor ya que ambos deben usar la misma clave. Por lo tanto se tiene que buscar tambien un canal de comunicacion que sea seguro para el intercambio de la clave. Es importante que dicha clave sea muy dificil de adivinar ya que hoy en dia los ordenadores pueden adivinar claves muy rapidamente. Por ejemplo el algoritmo de cifrado DES usa una clave de 56 bits, lo que significa que hay 72 mil billones de claves posibles. Actualmente ya existen ordenadores especializados que son capaces de probar todas ellas en cuestion de horas. Hoy por hoy se estan utilizando ya claves de 128 bits que aumentan el "espectro" de claves posibles (2 elevado a 128) de forma que aunque se uniesen todos los ordenadores existentes en estos momentos no lo conseguirian en miles de millones de anos.
Sistemas de cifrado asimetrico.
Tambien son llamados sistemas de cifrado de clave publica. Este sistema de cifrado usa dos claves diferentes. Una es la clave publica y se puede enviar a cualquier persona y otra que se llama clave privada, que debe guardarse para que nadie tenga acceso a ella. Para enviar un mensaje, el remitente usa la clave publica del destinatario para cifrar el mensaje. Una vez que lo ha cifrado, solamente con la clave privada del destinatario se puede descifrar, ni siquiera el que ha cifrado el mensaje puede volver a descifrarlo. Por ello, se puede dar a conocer perfectamente la clave publica para que todo aquel que se quiera comunicar con el destinatario lo pueda hacer.
Un sistema de cifrado de clave publica basado en la factorizacion de numeros primos se basa en que la clave publica contiene un numero compuesto de dos numeros primos muy grandes. Para cifrar un mensaje, el algoritmo de cifrado usa ese compuesto para cifrar el mensaje. Para descifrar el mensaje, el algoritmo de descifrado requiere conocer los factores primos, y la clave privada tiene uno de esos factores, con lo que puede facilmente descifrar el mensaje.
Es facil, con los ordenadores de hoy en dia, multiplicar dos numeros grandes para conseguir un numero compuesto, pero es muy dificil la operacion inversa, Dado ese numero compuesto, factorizarlo para conocer cada uno de los dos numeros. Mientras que 128 bits se considera suficiente en las claves de cifrado simetrico, y dado que la tecnologia de hoy en dia se encuentra muy avanzada, se recomienda en este caso que la clave publica tenga un minimo de 1024 bits. Para un ataque de fuerza bruta, por ejemplo, sobre una clave publica de 512 bits, se debe factorizar un numero compuesto de hasta 155 cifras decimales.
Autenticacion
Autenticacion ( Griego : αυθεντικ?? = verdadero o genuino, de ' los authentes' = el autor) es el acto de establecimiento o confirmacion de algo (o alguien) como autentico, es decir que reclama hecho por o sobre la cosa son verdadero. La autenticacion de un objeto puede significar (pensar) la confirmacion de su procedencia, mientras que la autenticacion de una persona a menudo consiste en verificar su identidad. La autenticacion depende de uno o varios factores de autenticacion.
En terminos de seguridad de redes de datos, se puede considerar uno de los tres pasos fundamentales (AAA). Cada uno de ellos es, de forma ordenada:
Autenticacion En la seguridad de ordenador, la autenticacion es el proceso de intento de verificar la identidad digital del remitente de una comunicacion como una peticion para conectarse. El remitente siendo autenticado puede ser una persona que usa un ordenador, un ordenador por si mismo o un programa del ordenador. En un web de confianza, "autenticacion" es un modo de asegurar que los usuarios son quien ellos dicen que ellos son - que el usuario que intenta realizar funciones en un sistema es de hecho el usuario que tiene la autorizacion para hacer asi.
Mecanismo general de autenticacion
La mayor parte de los sistemas informaticos y redes mantienen de uno u otro modo una relacion de identidades personales (usuarios) asociadas normalmente con un perfil de seguridad, roles y permisos. La autenticacion de usuarios permite a estos sistemas asumir con una seguridad razonable que quien se esta conectando es quien dice ser para que luego las acciones que se ejecuten en el sistema puedan ser referidas luego a esa identidad y aplicar los mecanismos de autorizacion y/o auditoria oportunos.
El primer elemento necesario (y suficiente estrictamente hablando) por tanto para la autenticacion es la existencia de identidades biunivocamente identificadas con un identificador unico (valga la redundancia). Los identificadores de usuarios pueden tener muchas formas siendo la mas comun una sucesion de caracteres conocida comunmente como login .
El proceso general de autenticacion consta de los siguientes pasos:
El usuario solicita acceso a un sistema.
El sistema solicita al usuario que se autentique.
El usuario aporta las credenciales que le identifican y permiten verificar la autenticidad de la identificacion.
El sistema valida segun sus reglas si las credenciales aportadas son suficientes para dar acceso al usuario o no.
Distribucion de claves
Lo ideal seria que pudieramos distribuir nuestra clave entregandosela en persona a nuestros corresponsales. Sin embargo, en la practica las claves se distribuyen a menudo por correo electronico o algun otro medio de comunicacion electronica. La distribucion por correo electronico es una buena practica solo cuando tengamos unos pocos corresponsales, e incluso si tuvieramos muchos corresponsales, podriamos usar un medio alternativo como puede ser publicar nuestra clave publica en nuestra pagina en Internet. Sin embargo, esto es inutil si las personas que necesitan nuestra clave publica no saben donde encontrar nuestra pagina.
Para solventar este problema existen los servidores de claves publicas, que recolectan y distribuyen las claves publicas. Cuando un servidor recibe una clave publica, bien la anade a la base de datos o bien la fusiona con una copia de la clave. Cuando alguien requiere al servidor una clave publica, este la busca en la base de datos, y si la encuentra, la envia a quien se la haya solicitado.
Los servidores de claves tambien son utiles cuando hay muchas personas que firman las claves de otras con frecuencia. Sin un servidor de claves, cuando Arranca firma la clave de Javier, deberia enviar a esta una copia de la clave firmada por el, de manera que Javier pudiera anadir la clave firmada a su anillo de claves asi como distribuirla a todos sus corresponsales. Mediante este proceso Javier y Arancha sirven a la totalidad de la comunidad construyendo lazos en forma de anillos de confianza, o lo que es lo mismo, mejorando la seguridad de PGP. De todos modos esto es una molestia si se firman las claves con frecuencia.
El uso de un servidor de claves facilita este proceso. Despues de firmar la clave de Javier, Arancha puede enviar la copia firmada por el al servidor de claves. El servidor de claves anade la firma de Arancha a la copia que ya posee de Javier. Las personas que esten interesadas en actualizar su copia de la clave de Javier, consultan al servidor por propia iniciativa para obtener la clave actualizada. Javier no necesita distribuir la clave, y puede obtener las firmas en su clave requiriendolas al servidor.
Se pueden enviar una o mas claves usando la opcion de la linea de ordenes --send-keys . Esta opcion toma uno o mas especificadores de claves, y envia las claves especificadas al servidor de claves. El servidor al que se envian las claves es especifica con la opcion de la linea de ordenes --keyserver . Paralelamente, la opcion --recv-keys se usa para obtener claves desde un servidor de claves, pero la opcion --recv-keys requiere el uso de un identificador de claves para poder especificar la clave deseada. En el siguiente ejemplo Javier envia su clave publica al servidor de claves certserver.pgp.com , y a continuacion actualiza su copia de la clave de Arancha desde el mismo servidor.
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