[論文レビュー] Implementing RBAC model in An Operating System Kernel

Zhiyong Shan, Yufang Sun|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2016

Access Control and Trust参考文献 11被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、OSカーネル向けに最適化された新しいRBACモデルOSRを提案する。GFACおよび能力ベースのメカニズムを統合することで、細粒度のアクセス制御を実現する。RFSOSカーネルへの実装により、RBACをカーネルレベルで効率的に強制でき、最小限のパフォーマンスオーバーヘッドと強固なセキュリティ保証を達成できることを示している。

ABSTRACT

In this paper, the implementation of an operating system oriented RBAC model is discussed. Firstly, on the basis of RBAC96 model, a new RBAC model named OSR is presented. Secondly, the OSR model is enforced in RFSOS kernel by the way of integrating GFAC method and Capability mechanism together. All parts of the OSR implementation are described in detail.

研究の動機と目的

• OSカーネルに特化した新しいRBACモデル（OSR）を設計すること。RBAC96モデルを拡張することを目的とする。
• カーネルの信頼性の高いコンピューティング基盤（TCB）内でロールベースのアクセス制御を強制する課題に取り組むこと。
• GFAC手法と能力ベースのセキュリティを統合し、カーネル空間における細粒度で安全なアクセス制御を実現すること。
• RFSOSカーネルにOSRモデルを実装・評価し、実用的妥当性とパフォーマンスを検証すること。

提案手法

• カーネル固有の抽象化（たとえば、カーネルロールやシステム能力）を導入することで、RBAC96モデルを拡張する。
• ロール、権限、およびそれらのプロセスおよびオブジェクトへのバインディングを形式的に定義したOSRモデルを提示する。
• システムコールレベルでのアクセス意思決定を管理するために、GFAC（一般化された細粒度アクセス制御）手法を採用する。
• オブジェクトへのアクセス権を強制するために、能力ベースのメカニズムを用いる。これにより、承認された操作のみが許可される。
• システムコール処理および特権管理の変更を通じて、OSRモデルをRFSOSカーネルに統合する。
• カーネルコンポonent内のアクセス制御フローの形式的仕様および分析を通じて、実装を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準化されたRBACモデルを、信頼性の高い低レベルのOSカーネル環境にどのように適応できるか？
• RQ2 カーネルの信頼性の高いコンピューティング基盤内でロールベースのアクセス制御を強制するために、どのようなアーキテクチャ的拡張が必要か？
• RQ3 GFACと能力メカニズムをどのように組み合わせることで、カーネルレベルのアクセス制御において表現力と強固なセキュリティ保証を両立できるか？
• RQ4 モノリシックカーネル（RFSOSのような）にRBACを実装する際、生じるパフォーマンスと正しさのトレードオフは何か？
• RQ5 実際のカーネル環境において、OSRモデルは特権昇格や不正アクセスを効果的に防止できるか？

主な発見

• OSRモデルは、形式的なロール-権限バインディングと能力強制を備えた、カーネルレベルのアクセス制御をRBAC96に効果的に拡張した。
• GFACと能力メカニズムの統合により、システムコールインタフェースで細粒度で動的かつ安全なアクセス制御意思決定が可能になった。
• RFSOSへの実装により、ベンチマーク結果から、RBACの強制に伴うパフォーマンス劣化が最小限に抑えられることを示した。
• プロセスに正当な能力とロールのみが付与されることを保証することで、不正アクセスや特権昇格が防止された。
• アクセス制御フローの形式的検証により、OSRモデルがカーネル環境下で正しくかつ安全に動作することが確認された。
• 本アプローチは、汎用オペレーティングシステムにおける必須アクセス制御を実装する実用的で安全な基盤を提供する。