Sentinel: um engenho Java para controle de acesso RBAC

1. Sentinel: um engenho Java para controle de acesso RBAC Trabalho de graduação – Segurança da Informação – CIn / UFPE Cristiano Lincoln de Almeida Mattos <lincoln@tempest.com.br> Agosto / 2003

2. Agenda • Motivação do trabalho • Objetivos • Visão geral de controle de acesso • RBAC – Role Based Access Control • Sentinel – arquitetura e funcionalidades • Trabalhos futuros

3. Motivação do trabalho • Segurança é cada vez mais necessário em sistemas computacionais e controle de acesso é um aspecto básico • Controle de acesso costuma ser mal dimensionado, arquitetado e implementado em muitas aplicações • Resultados: • Permissões excessivas • Muito esforço para gerenciamento • Arquiteturas restritas e inflexíveis • Reimplementação

4. Objetivos • O objetivo do Sentinel é o de ser um engenho de controle de acesso que possa ser utilizado em grande variedade de aplicações Java • Arquitetado pensando em flexibilidade e extensibilidade • Integrar-se a diferentes tipos de aplicações • Utilizar modelo RBAC, que vem ganhando grande aceitação • O objetivo deste trabalho foi descrever e caracterizar o problema, traçar os critérios para tratá-lo, descrever a arquitetura e implementar o engenho

5. Visão geral de controle de acesso • Acesso pode ser definido como a capacidade de realizar alguma operação em um recurso computacional • Controle de acesso baseia-se em três princípios • Autenticação: o processo de identificação do usuário • Vários tipos: senhas (algo que você sabe), tokens (algo que você possui), biometria (algo que você é), etc. • Autorização: uma vez autenticado, o que esse usuário pode fazer? • Auditoria: prover mecanismos de acompanhar os eventos do sistema • Conceitos pertinentes • Sujeito • Permissão: objeto + operação

6. Modelos e políticas de controle de acesso • Modelos de controle de acesso (autorização) definem características primitivas de um conjunto de regras de autorização a serem utilizadas – definem a semântica básica • Dentro de um modelo podem existir diferentes políticas de controle de acesso – declarações sucintas das propriedades de proteção que um sistema precisa possuir • Políticas para sistemas militares, financeiras, para saúde, etc. • Os dois modelos mais conhecidas atualmente são MAC (Mandatory Access Control) e DAC (Discretionary Access Control) • RBAC é um modelo que vem ganhando bastante força

7. Modelos e políticas de controle de acesso • DAC: usuários são donos de um recurso e tem o controle sobre quem deve acessá-lo com que permissões • Muito utilizado em sistemas comerciais (UNIX, Windows, etc.) • MAC: usuários não são donos do objeto e não podem definir suas permissões de acesso, atendo-se à política implantada pelo administrador • Principalmente utilizado em ambientes restritos como militares, financeiros • Exemplo de política de acesso multinível – Bell Lapadula • Rotulação das informação em níveis – classified, confidential, secret, top secret, etc. • Usuários possuem rótulos e acessam as informações de acordo com o rótulo delas • Propriedades básicas: • Usuários só podem ler dados de categorias iguais ou menores que a sua: “no read up” • Usuários só podem escrever dados de categorias menores que a sua: “no write down”

8. DAC e MAC hoje • O MAC é reconhecido por ser potencialmente mais seguro e controlável, mas não tem obtido popularidade comercial • Pouco flexível e adaptado aos processos empresariais • O DAC é bastante popular no mundo comercial, mas também tem suas deficiências • Gerenciamento complexo, em sistemas com milhares de usuários e recursos • Acaba-se gerando permissões excessivamente relaxadas • Grupos costumam ser utilizados para simular papéis • Nenhum dos dois modelos prevê regras de acesso mais complexas, como separação de privilégios.

9. Usuários Permissoes n n Usuários Papel Permissoes n n n n RBAC – Role Based Access Control • DAC e MAC associam usuários a permissões • RBAC traz o conceito de papel, intermediando esse acesso • Apesar de simples, o conceito traz poder expressivo • Usuário tem permissão de acesso somente se pertence a um papel autorizado a essa permissão • Organizações trabalham em cima de papéis / cargos. Por isso, papéis são mais estáveis que usuários e obejtos: com isso, o gerenciamento é facilitado • Heranças de papéis provêem um meio sucinto de expressar privilégios gradualmente maiores • RBAC vem sendo bastante discutido na academia e no mundo comercial, com estudos que comprovam a sua eficácia na diminuição de custos com gerenciamento

10. RBAC – Role Based Access Control • Papéis não são grupos de usuários • Apesar de grupos rotineiramente serem utilizados para “simular” papéis em sistemas DAC • Em RBAC, grupos expressam características próprias como local (“grupo-usuários-recife”) • Hierarquia de papéis

11. Hierarquia de Papéis Usuários Papéis Permissões Atribuiçãode Usuários Atribuiçãode Permissões rwx-- rw-d- r---- Recursos Constraints Sessões RBAC – Role Based Access Control • Constraints são predicados que atuam sobre uma autorização de acesso, negando-a ou permitindo-a com base em critérios mais complexos que o de simples operações • Separação de privilégios estática: uma mesma pessoa não pode pertencer a papéis excludentes • Separação de privlégios dinâmica: uma pessoa só pode estar logada com um dos papéis de um conjunto excludente • Autorização dependente do contexto: exemplos do médico na UTI e marinheiro no navio

12. RBAC – Role Based Access Control • O NIST padronizou um modelo RBAC, com diferentes níveis de complexidade • Níveis: • RBAC1 – Core RBAC: sem hierarquias nem restrições (constraints) • RBAC2 – Hierarchical RBAC: com hierarquias, sem restrições • RBAC3 – Constrained RBAC: com hierarquias, com restrições • O modelo RBAC é neutro em termos de política, podendo ser configurado para implantar vários tipos • RBAC pode ser considerado mandatório ou discrecionário? Nenhum – dependendo da política configurada, ele pode pender mais para um lado ou o outro

13. Sentinel – critérios de design • Segurança • Atender às regras de autorização do modelo RBAC • Utilizar técnicas de programação segura • Flexibilidade • Ser um engenho de controle de acesso independente de aplicação, mas com mecanismos flexíveis para integração a diferentes tipos de aplicação • Suporte a diferentes vários tipos de autenticação – login/senha, certificado digital, etc. • Extensibilidade • O Sentinel provê um framework baseado em plugins que permitem estender e customizar as regras de acesso • Plugins são utilizados para implementar autenticadores, constraints e operações que sejam de necessidade específica da aplicação

14. Sentinel – arquitetura e funcionalidades • Desenvolvido em Java Puro: amplamente portável • Genérico e dissociado da aplicação • Porém, toda aplicação tem seu conceito próprio do recurso que deve ser protegido e consequentemente as operações a serem executadas naquele recurso • Para tal, é necessária uma camada de adaptação para se integrar à aplicação: a definição e implementação dos Resources • Integração através do conceito de “Recurso” • Pode representar funcionalidades, objetos em um sistema de arquivos, colunas em uma tabela de um SGBD, etc. • Implementado com uma classe abstrata provida pela aplicação para definir o namespace e a semântica dos objetos • Exemplos: • Arquivo: “/etc/passwd”, “c:\windows\win.ini”, “/lib/abc*” • Funcionalidades: “Funcionalidade001”, “RelatorioVendasSemestral”, “funcoes.relats.vendas” • Outros tipos: “.1.3.6.1.2.1.1.1” (OID de SNMP), “dados.planilhas.custos-Recife” , “dados.*”

15. Sentinel – arquitetura e funcionalidades Classes de definição e semântica do Resource Aplicação “usuária” ResourceID UsuáriosPapéisPermissões Engenho deAutorização Camada de dados Chamadas ao Sentinelde diversos pontos daaplicação • Filesystem • XML • SGBDR Auditoria/Logging Plugins deAutenticação • Arq texto • Syslog • SGBDR . . . LDAP Biometria Nome e senha Certificados Digitais

16. Sentinel – componentização • Plugins de autenticação • Implementação de classe com interface bem-definida • Caso autenticado, recebe uma credencial de acesso que deve ser utilizada em cada pedido de autorização • Plugins de constraints • Sob a relação usuário – papel: acionados na alteração entre usuário e papel, recebe o ID do usuário e o papel envolvidos • Sob a relação papel – permissões: acionado em um pedido de autorização, recebe o ID do papel, do objeto e das permissões desejadas • No estabelecimento da sessão: acionado no momento do login, recebe o ID do usuário, papel e informações de origem do usuário • Plugins de operações • Podem ser implementadas operações mais complexas e apropriadas a uma determinada aplicação: “débito” e “crédito” ao invés de leitura, escrita e remoção

17. UsuáriosPapéisPermissões Usuários Configurações Fachada Relatórios Sentinel Consultas Entrada de Dados Sentinel – Integração opcional • Arquiteturalmente, o Sentinel é um componente independente dentro da aplicação • Cada funcionalidade da aplicação pergunta ao Sentinel se o usuário atual está autorizado a usar uma funcionalidade • Prós: Mais fácil de implementar ou retroequipar, não altera significativamente a arquitetura da aplicação • Cons: O programador escrever código para perguntar ao Sentinel a cada operação

18. “Kernel” ou Núcleo Usuários UsuáriosPapéisPermissões APIs de Baixo Nível da App Configurações Stub Fachada Relatórios Stub Consultas Stub APIs do Sistema Operacional Sentinel Entrada de Dados Stub Sentinel – Integração estilo kernel • O núcleo da aplicação exporta APIs para execução das funcionalidades com controle de acesso já previamente autorizado no Sentinel • As funcionalidades usam-se dessas APIs para implementarem suas tarefas • Prós: Mais seguro: o desenvolvedor não tem como esquecer de checar permissões • Cons: Requer repensar ou reestruturar radicalmente a aplicação (ou que ela já tenha sido projetada assim)

19. Sentinel – conclusões e trabalhos futuros • Controle de acesso parece simples, mas o campo é cheio de sutilezas e preocupações práticas (segurança, performance, extensibilidade, gerenciamento, etc.) • O campo de RBAC possui teoria bem embasada, mas poucas experiências na modelagem, arquitetura e implementação de engenhos. O Sentinel é um passo para suprir essa lacuna e agregar a experiência. • Trabalhos futuros • Funcionamento do Sentinel como serviço de autorização em rede. • Um autorizador central de um ambiente distribuído • Possivelmente utilizando CORBA ou Web Services como interface de acesso • Segurança no transporte, e credenciais de acesso resistentes a spoofing • Implementação de constraints utilizando princípios de especificação formal do conceito • Construção de biblioteca robusta e extensa de plugins de autenticação e constraints para serem utilizados no framework definido pelo Sentinel • Melhorias na camada de dados e interfaces de configuração

20. Referências • Ross Anderson, Security Engineering: a guide to building dependable distrited systems, Wiley Computer Publishing, 2001 • Ravi S. Sandhu, Edward J. Coyne, Hal L. Feinstein & Charles E. Youman. Role-based access control models. IEEE Computer, 29(2):38-47, February 1996. • Michael P. Gallaher, Alan C. O’Connor & Brian Kropp, The Economic Impact of Role-Based Access Control, Mar/2002, National Institute of Standards and Technology, US Department of Commerce11 • David Ferraiolo & Richard Kuhn, Role-Based Access Control, 1992, Proceedings of 15th National Computer Security Conference • David Ferraiolo, Ravi Sandhu, Serban Gavrila, Richard Kuhn & Ramaswamy Chandramouli, Proposed NIST Standard for Role-BasedAccess Control, August 2001, ACM Transactions on Information and System Security, Vol. 4, No. 3 • ...