Облачный сервис анализа операционных систем и приложений Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.056.53

С. В. Поршнев, О. А. Пономарева, Э. В. Соломаха

ОБЛАЧНЫЙ СЕРВИС АНАЛИЗА ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ПРИЛОЖЕНИЙ

Большое число уязвимостей в современных операционных системах и программном обеспечении, представляющих угрозы безопасности информации, определяет необходимость их изучения при подготовке специалистов в области информационной безопасности. В статье обсуждаются принципы построения программно-аппаратного комплекса, основанного на совместном использовании облачных технологий и технологий виртуализации; описана методика сборки операционной системы OpenStarck; приведены примеры, подтверждающие работоспособность выбранного подхода.

The presence of a large number of vulnerabilities in modern operating systems and software that pose a threat to information security determines the need to study them when training specialists in the field of information security. The article discusses the principles of building a software and hardware complex based on the joint use of cloud and virtualization technologies; describes the assembly method of the OpenStarck operating system; examples are given that confirm the operability of the chosen approach.

Ключевые слова: операционная система, программное обеспечение, уязвимость, облачные технологии, виртуализация.

Keywords: operating system, software, vulnerability, cloud technology, virtuali-zation.

Введение

Федеральные государственные образовательные стандарты направлений подготовки и специальностей группы 10.00.00 «Информационная безопасность» предусматривают изучение вредоносного программного обеспечения и уязвимостей операционных систем (ОС).

Современный перечень вредоносных программ и уязвимостей ОС и работающего под их управлением программного обеспечения (ПО) весьма велик — например, в Банке данных угроз безопасности информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю Российской Федерации [1] представлено описание 213 угроз безопасности, которые могут быть использованы вредоносным ПО. Поэтому разработка облачного сервиса анализа операционных систем и приложений для изучения уязвимостей ОС и ПО является актуальной.

Также в современных условиях многообразия ОС и ПО оказываются востребованными универсальные сервисы, которые обеспечивают одновременную работу большого числа пользователей с различными типами ОС и ПО. В статье описывается разработанный на основе совместного использования облачных технологий и технологий виртуализации сервис, удовлетворяющий данному требованию.

© Поршнев C.B., Пономарева O.A., Соломаха Э.В., 2019

Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта.

Сер.: Физико-математические и технические науки. 2019. № 4. С. 76-80.

Облачный сервис анализа операционных систем и приложений

Обоснование выбора облачной технологии

Для создания облачной вычислительной структуры была выбрана облачная ОС OpenStack [2; 3], представляющая собой комплекс проектов свободного ПО, предназначенный для создания инфраструктурных облачных сервисов и облачных хранилищ. Напомним, что основными компонентами ОС OpenStack являются:

— Nova — контроллер вычислительных ресурсов;

— Neutron (в первых версиях ОС — Quantum) — сервис «подключение к сети как услуга» между интерфейсами устройств (vNIC), которые управляются другими сервисами OpenStack;

— Keystone — сервис идентификации;

— Glance — библиотека образов виртуальных машин, позволяющая использовать шаблоны для запуска виртуальных машин и производить резервное копирование;

— Cinder — служба работы с блочными устройствами хранения данных виртуальных машин;

— Swift — облачное файловое хранилище, используемое для хранения пользовательских статических файлов, например образов виртуальных машин и их резервных копий;

— Ceilometer — средства сбора, нормализации и трансформации данных, предоставляемых сервисами OpenStack, которые используются для реализации различных сценариев реагирования на события;

— Horizon — графический интерфейс для администрирования облака через web-приложение.

Выбор данной ОС обусловлен тем, что открытая архитектура ОС, которая при ее полной установке оказывается весьма требовательна к техническим характеристикам используемых вычислительных, обеспечивает возможность сборки конфигурации ОС, функционирующей на обычном персональном компьютере с относительно невысокими техническими характеристиками.

Развертывание ОС OpenStack

Развертывание ОС OpenStack на ноутбуке с двухъядерным процессором, 8 Гб оперативной памяти, 500 Гб емкости жесткого диска с ОС Linux, установленной из дистрибутива CentOS, производилось выполнением следующей последовательности действий:

1) копирование репозитариев дистрибутива ОС OpenStack на жесткий диск используемого ноутбука, отключение сетевого менеджера ОС Linux, установка статического адреса ОС OpenStack;

2) установка брокера сообщений RabbitMQ;

3) установка и настройка компонента Keystone (создание и наполнение с помощью криптографической библиотеки OpenSSL базы данных, содержащей ключи и сертификаты, настройка точки входа, пользователей и ролей);

77

С. В. Поршнев, О. А. Пономарева, Э. В. Соломаха

4) развертывание компонентов Glance, Cinder, Swift, Nova;

5) установка и настройка компонента Neutron;

6) установка компонента Horizot.

78

Проверка работоспособности ОС Оргп31аск

Для проверки работоспособности развернутой облачной системы виртуализации с помощью стандартных средств ОС ОреиБЬаск была создана виртуальная машина ОггСв [4] и произведен успешный запуск консоли с одновременно подключенных к ней ноутбука (рис. 1) и смартфона (рис. 2).

Рис. 1. Окно консоли, запущенной с ноутбука

Connected (unencrypted) to: QEMU (instance-00000003)

FX packets:6 errors:0 drop] TX packets:B errors:0 drop] co11 is ions:0 txqueuelen:10G RX bytes:4B0 (480.0 B) TX

lo Link encap:Local Loopback

inet addr:lZ7.0.0.1 Mask:Z inet6 addr: ::1/1Z0 Scope:! UP LOOPBACK RUMMIMG MTU:16 RX packets:0 errors:0 drop] TX packets:0 errors:0 dropj co11 is ions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX byte

ping 0.8.0.0

ING 0.0.8.0 (0.8.8.8): 56 data bytf

inn ! QPn/Jtn • Npt l.inyli II ПГР Л nil л h 1 f

<3 о □

Рис. 2. Окно консоли, запущенной со смартфона

Облачный сервис анализа операционных систем и приложений

Еще одним подтверждением работоспособности выбранного подхода стали результаты исследования известных уязвимостей ОС СтаскОБ, к которым можно получить доступ как удаленно (внешние уязвимости), так и со стороны одной из учетных записей (внутренние уязвимости).

Для этого в облачной инфраструктуре ОрвиБЬаск была эмулирована виртуальная машина, функционирующая под управлением ОС СтаскОБ. Ее структурная схема представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Облачная инфраструктура ОренБ1аск

Разработанный облачный сервис позволяет производить тестирование на наличие уязвимостей широкого круга операционных систем и приложений с использованием разных наборов инструментов.

Заключение

Разработанный сервис представляет собой инструмент для обучения и исследования уязвимостей операционных систем и приложений, позволяющий получить практические навыки:

— в определении сценариев атак злоумышленников на информационные системы;

— эксплуатации известных уязвимостей и поиске новых;

— проектировании информационных систем, в том числе ресурсов, представляющих собой приманку для злоумышленников (так называемые ЬопеуроЬ);

— определении необходимых действий для предотвращения атак злоумышленников на информационные системы;

— администрировании информационных систем;

— тестировании на проникновение приложений и операционных систем.

С. В. Поршнев, О. А. Пономарева, Э. В. Соломаха

Список литературы

1. Банк данных угроз безопасности информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю Российской Федерации : [сайт]. URL: https://bdu.fstec.ru/threat (дата обращения: 02.09.2019).

2. OpenStack. Open source software for creating private and public clouds. URL: https://www.openstack.org/ (дата обращения: 02.09.2019).

3. Маркелов А. A. OpenStack. Практическое знакомство с облачной операционной системой. М., 2017.

4. OpenStack. Get images. URL: https://docs.openstack.org/image-guide/obtain-images.html (дата обращения: 02.09.2019).

Об авторах

Сергей Владимирович Поршнев — д-р техн. наук, проф., Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина; ведущий научный сотрудник, Институт математики и механики им. Н. Н. Красовского Уральского отделения РАН, Россия.

E-mail: s. [email protected]

Ольга Алексеевна Пономарева — ст. преп., Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Россия.

E-mail: [email protected]

Эдуард Викторович Соломаха — ассист., Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Россия.

E-mail: [email protected]

The authors

Prof. Sergey V. Porshnev, Ural Federal University named after First President of Russia B. N. Yeltsin; Leading Researcher, N. N. Krasovsky Institute of Mathematics and Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Russia.

E-mail: [email protected]

Olga A. Ponomareva, Assistant Professor, Ural Federal University named after First President of Russia B. N. Yeltsin, Russia.

E-mail: [email protected]

Eduard V. Solomaha, Assistant, Ural Federal University named after First President of Russia B. N. Yeltsin, Russia. E-mail: [email protected]