Защищенный канал в публичной сети часто называют также виртуальной частной сетью - VirtualPrivateNetwork, VPN. Существует два способа образования VPN (рисунок 4.1):

1. с помощью специального программного обеспечения конечных узлов;

2. с помощью специального программного обеспечения шлюзов, стоящих на границе между частной и публичной сетями.

Рис. 4.1. VPN - частные виртуальные сети

В первом случае (рисунок 4.1, a) программное обеспечение, установленное на компьютере удаленного клиента, устанавливает защищенный канал с сервером корпоративной сети, к ресурсам которого клиент обращается. Преимуществом этого подхода является полная защищенность канала вдоль всего пути следования, а также возможность использования любых протоколов создания защищенных каналов, лишь бы на конечных точках канала поддерживался один и тот же протокол. Недостатки заключаются в избыточности и децентрализованности решения. Избыточность состоит в том, что уязвимыми для злоумышленников обычно являются сети с коммутацией пакетов, а не каналы телефонной сети или выделенные каналы. Поэтому установка специального программного обеспечения на каждый клиентский компьютер и каждый сервер корпоративной сети не является необходимой. Децентрализация процедур создания защищенных каналов не позволяет вести централизованное управление доступом к ресурсам сети. В большой сети необходимость отдельного администрирования каждого сервера и каждого клиентского компьютера с целью конфигурирования в них средств защиты данных - это трудоемкая процедура.

Во втором случае клиенты и серверы не участвуют в создании защищенного канала - он прокладывается только внутри публичной сети с коммутацией пакетов, например внутри Internet. Канал создается между сервером удаленного доступа провайдера услуг публичной сети и пограничным маршрутизатором корпоративной сети. Это хорошо масштабируемое решение, управляемого централизованно как администратором корпоративной сети, так и администратором сети провайдера. Для клиентских компьютеров и серверов корпоративной сети канал прозрачен - программное обеспечение этих конечных узлов остается без изменений. Реализация этого подхода сложнее - нужен стандартный протокол образования защищенного канала, требуется установка программного обеспечения, поддерживающего такой протокол, у всех провайдеров, необходима поддержка протокола производителями серверов удаленного доступа и маршрутизаторов.

3.5 Правовая регламентация деятельности в области защиты информации

Правовая регламентация деятельности в области защиты информации имеет целью защиту информации, составляющей государственную тайну, обеспечение прав потребителей на получение качественных продуктов, защиту конституционных прав граждан на сохранение личной тайны, борьбу с организованной преступностью.

Те, кто несут ответственность за корпоративную сеть, при приобретении тех или иных продуктов обеспечения безопасности, особенно связанных с шифрацией, должны выяснить некоторые правовые вопросы, например, может ли данный продукт быть экспортирован в другие страны или импортирован из других стран.

Регламентация может выражаться в следующей форме:

· обязательное лицензирование некоторых видов деятельности;

· необходимость иметь разрешение на некоторые виды деятельности;

· требование сертификации некоторых видов продуктов.

Лицензия является официальным документом, который разрешает осуществление на определенных условиях конкретного вида деятельности в течение установленного срока.

Разрешение выдается на некоторые виды разовых работ, независимо имеется ли у данной организации лицензия. Например, организация которая имеет лицензию на разработку шифровальных средств, должна получить разрешение на их экспорт.

Сертификат - официальный документ, удостоверяющий, что продукт прошел тестирование и соответствует требованиям нормативных документов.

В настоящее время правовая база, регулирующая отношения субъектов в области защиты информации, включает следующие основные документы:

· Конституция РФ, согласно которой "каждый гражданин имеет право заниматься любыми видами деятельности свободно и по своему выбору, кроме тех, которые запрещены законом, или для занятия которыми требуется наличие специального разрешения (лицензии).

· Гражданский кодекс РФ, в Части первой которого в ст.49 говорится: "Отдельными видами деятельности, перечень которых определяется законом, юридическое лицо может заниматься только на основании специального разрешения (лицензии)".

· Федеральные законы РФ ("Об информации, информатизации и защите информации" от 25 января 1995 года, "О государственной тайне" и др.).

· Постановление правительства РФ (например, постановление N 758 "О мерах по совершенствованию государственного регулирования экспорта товаров и услуг" от 1 июля 1994 г., постановление N1418 от 24.12.94 и др.).

· Указы президента (например, указ N1268 "О контроле за экспортом из Российской Федерации товаров и технологий двойного назначения" от 26 августа 1996 года, указ N334 "О мерах по соблюдению законности в области разработки, производства, реализации и эксплуатации шифровальных средств, а также услуг в области шифрования информации" от 3 апреля 1995 года.).

· Уголовный кодекс, в котором в разделе IX главы 28 "Преступления в сфере компьютерной информации" предусматривается наказания за "уничтожение, блокирование, модификацию и копирование информации, нарушение работы ЭВМ, системы ЭВМ или их сети".

С последними законодательными актами в области безопасности можно ознакомиться на сервере www.alpha.ru.

Работу по регламентации деятельности в области защиты информации проводит также Государственная техническая комиссия при президенте Российской федерации, издающая так называемые руководящие документы (РД). Один из этих РД, например, оценивает степень защищенности межсетевых экранов (firewall).

Виды деятельности, лицензии на которые выдаются ФАПСИ:

· В области шифровальных средств:

· разработка;

· производство;

· монтаж, наладка и установка;

· ремонт и сервисное обслуживание;

· реализация;

· предоставление услуг по шифрованию;

· предоставление консультационных услуг;

· эксплуатация.

· Те же виды деятельности, относящиеся к системам, использующим шифровальные средства и предназначенным для телекоммуникаций. Лицензии должны получать все предприятия и организации, независимо от их ведомственной принадлежности и прав собственности.

· Проведение сертификационных испытаний.

· Проведение работ по выявлению электронных устройств перехвата информации в технических средствах предприятий, банков и других учреждений, расположенных в Российской Федерации, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности, на которых осуществляется обработка информации, составляющей государственную тайну.

Виды деятельности, на которые выдаются разрешения ФАПСИ:

· экспорт и импорт шифровальных средств, предназначенных для использования при обработке, хранении и передаче информации по каналам связи;

· экспорт и импорт закрытых (с помощью шифровальных средств) систем и комплексов телекоммуникаций;

· экспорт услуг в области шифрования;

· открытие учебных специальностей, курсов для организаций, имеющих лицензию на работу по подготовке кадров;

Виды деятельности, на которые не нужны лицензии и разрешения ФАПСИ:

· эксплуатация шифровальных средств физическими лицами и негосударственными организациями для защиты информации, не составляющей государственную тайну, во внутренних сетях без выхода в сети общего пользования или для связи с зарубежными партнерами;

· выявление электронных устройств перехвата информации в помещениях и устройствах негосударственных предприятий, если это не связано с обработкой информации, составляющей государственную тайну;

· издательская, рекламная и выставочная деятельность.

3.6 Продукты, сертифицированные для использования в России

Пока существует не так уж много продуктов, имеющих сертификат Гостехкомиссии, удостоверяющий пригодность этого продукта для применения в России в целях защиты данных. Ниже приводится описание некоторых из них.

3.6.1 BlackHole компании MilkywayNetworks

BlackHole (продукт компании MilkywayNetworks) - это firewall, работающий на proxy-серверах протоколов прикладного уровня (TELNET, FTP и т.д.). Он служит для разграничения доступа между локальной и глобальной сетью (INTERNET) или между двумя подразделениями локальной сети (ИНТРАНЕТ). BlackHole построен на принципе "Все что не разрешено, запрещено", т.е. любой вид доступа должен быть описан явно.

BlackHole поддерживает TELNET, FTP, Web-сервис, почту SMTP и некоторые другие виды сервисов.

Кроме этого, в состав BlackHole входят proxy-сервер уровня TCP и proxy сервер для UDP протокола. BlackHole осуществляет мониторинг всех 65 535 TCP/UDP портов и сбор статистики по попыткам доступа к этим портам. Правила доступа могут использовать в качестве параметров адрес источника, адрес назначения, вид сервиса (FTP, TELNET, и т.д.), дату и время доступа, идентификатор и пароль пользователя.

BlackHole поддерживает строгую аутентификацию как с использованием обычных паролей, так и различных типов одноразовых паролей S/Key, EnigmaLogicSafeword, SecurityDynamicsSecureID, при этом аутентификация может быть включена для любого вида сервиса.

Система выдачи предупреждений о попытках НСД в реальном времени в BlackHole позволяет администратору системы описывать опасные события и реакцию на них системы (вывод на консоль, звонок на пейджер и т.д.).

BlackHole предоставляет сервис для создания групп пользователей, сервисов, хостов и сетей и позволяет создавать правила для этих групп, что дает возможность легко описывать и администрировать большое количество пользователей.

BlackHole имеет удобную и дружественную графическую оболочку под X-Windows, так что настройкой системы может заниматься неискушенный в UNIX человек. Все административные функции могут быть выполнены из этой оболочки. Ядро ОС модифицировано для защиты графического интерфейса от внешнего доступа.

BlackHole предоставляет следующие возможности по конвертации адреса источника пакета при прохождении через firewall:

· адрес может быть заменен на адрес firewall;

· адрес может быть оставлен без изменения;

· адрес может быть заменен на выбранный администратором.

Последняя опция позволяет для пользователей INTERNET представлять внутреннюю сеть как состоящую из набора подсетей.

Для хранения и обработки статистической информации BlackHole использует реляционную базу данных с языком запросов SQL. BlackHole функционирует на PC и SunSparc платформах под управлением модифицированных версий операционных систем BSDI и SunOS.

BlackHole имеет сертификат Национального Агентства Компьютерной Безопасности США (NCSA), гарантирующий его высокую надежность и уровень защиты, но, что еще более важно этот продукт сертифицирован Государственной Технической Комиссией при Президенте России. Ниже приводится выдержка из сертификата N79:

"Выдан 30 января 1997г.

Действителен до 30 января 2000г."

Автоматизированная система разграничения доступа BlackHole версии BSDI-OS, функционирующая под управлением операционной системы BSDIBSD/OSv2.1, является программным средством защиты информации от НСД в сетях передачи данных по протоколу TCP/IP, обеспечивает защиту информационных ресурсов защищаемого участка локальной сети от доступа извне, не снижая уровня защищенности участка локальной сети, соответствует "Техническим условиям на Автоматизированную систему разграничения доступа BlackHole версии BSDI-OS" N 5-97 и требованиям Руководящего документа Гостехкомиссии России "Автомати- зированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация автоматизированных систем и требования по защите информации" в части администрирования для класса 3Б."

3.6.2 Пандора (Gaumtlet) компании TIS

Система Пандора, имеющая оригинальное название Gauntlet, это firewall (межсетевой экран), разработанный фирмой TIS. Этот продукт предоставляет возможность безопасного доступа и сетевых операций между закрытой, защищенной сетью и публичной сетью типа Internet.

Gauntlet представляет собой наиболее эффективный с точки зрения защиты вариант firewall - фильтр на уровне приложений, при этом обеспечивает максимальную прозрачность при использовании, возможность создания VPN и простое управление всем этим. Этот firewall позволяет пользоваться только теми протоколами, которые описал оператор и только в случае их безопасного использования.

Безопасность обеспечивается при работе через firewall в обоих направлениях в соответствии с политикой безопасности, определенной для данной организации. Продукт доступен в предустановленном виде на Pentium машинах, а также как отдельный пакет для BSD/OS, SunOS4*, HP-UX, IRIX и других UNIX-систем. Открытый продукт фирмы - FWTK - на сегодняшний день является стандартом де-факто для построения firewall на уровне приложений.

Система Gauntlet получила сертификат Национального Агентства Компьютерной Безопасности США и была проверена Агентством Национальной безопасности США (NCSA). Продукт имеет сертификат Гостехкомиссии при президенте РФ номер 73, выдан 16 января 1997 года, действителен 3 года. На основании сертификационных испытаний системе присвоен класс 3Б.

3.6.3 Застава (Sunscreen) компании "Элвис-Плюс"

24 сентября 1997 года компания "Элвис-Плюс" анонсировала завершение бета-тестирования и начало промышленных поставок первого отечественного программного firewall'а "Застава". Одновременно объявлено о начале проведения сертификационных испытаний продукта Гостехкомиссией при Президенте РФ. К концу года будет предложена версия "Заставы" для платформы WindowsNT.

"Застава" относится к категории фильтрующих firewall'ов и функционирует на платформах Solaris/SPARC и Solaris/Intel и предназначен для использования в качестве первого эшелона защиты ресурсов корпоративных сетей от вторжения из Internet.

В настоящее время лабораторией средств сетевой безопасности "Элвис-Плюс" ведется интенсивная подготовка к производству аппаратно-программного варианта "Заставы" на базе системной платы SPARCengineUltraAXMotherboard производства компании SunMicroelectronics, по отношению к которой "Элвис-Плюс" выступает в качестве OEM-производителя. Гораздо более производительная по сравнению с программным аналогом новая версия "Заставы" будет включать модуль создания корпоративных VPN на базе протокола SKIP, а также поддерживать защищенное конфигурирование и управление с удаленного рабочего места администратора безопасности, реализованного по технологии Java.

По мнению сотрудников компании "Элвис-Плюс", семейство "Застава" может с успехом использоваться при создании комплексных систем защиты распределенных сетей федеральных агентств и ведомств при условии интеграции в продукты компании криптографических модулей легальных российских производителей.

Разработчики межсетевого экрана "Застава" ставили перед собой задачу не просто создать первый российский firewall, но, прежде всего, учесть быстрорастущие требования и современные приоритеты рынка защиты информации в IP сетях. Главными задачами при разработке межсетевого экрана были обеспечение "жесткой" и быстрой фильтрации, а также реализация эффективного proxy-модуля для обработки трафика электронной почты, представляющей в современных условиях серьезную потенциальную угрозу безопасности сети - по сравнению с прочими "внешними" сервисами.

На сервере компании "Элвис-Плюс" по адресу http://www.elvis.ru можно найти демонстрационные копии firewall'а "Застава".

3.6.4 Продукты компании АНКАД

Фирма "АНКАД" предлагает семейство программно-аппаратных средств криптографической защиты информации КРИПТОН, использующее ключ длиной 256 бит и алгоритмы шифрования и электронной подписи, которые соответствуют российским стандартами. В частности, шифр оплаты серии КРИПТОН для IBM-совместимых компьютеров широко применяются для защиты данных при передаче по открытым каналам связи.

Московская фирма "АНКАД" недавно получила от Федерального агентства правительственной связи и информации (ФАПСИ) лицензию на деятельность в сфере защиты информации. Лицензия предоставляет право заниматься разработкой, производством и реализацией средств криптографической защиты информации в коммерческом и государственном секторах экономики, включая работы в интересах зарубежных заказчиков. Эта деятельность осуществляется в рамках научно-технического сотрудничества и по согласованию с ФАПСИ.

4. Борьба сетевых операционных систем за корпоративный рынок

4.1 Что такое сетевая операционная система

Прежде, чем приступить к обсуждению вопросов о положении на рынке сетевых операционных систем и о проблеме их выбора, надо договориться о том, что собственно понимается под термином "сетевая операционная система". Одни считают, что это операционная система со встроенными сетевыми функциями, позволяющим пользователям совместно использовать ресурсы сети. Другие полагают, что сетевая операционная система - это просто набор сетевых служб, способных согласованно работать в общей операционной среде. При этом не имеет особого значения, входит ли эта служба в состав дистрибутива операционной системы или приобретена отдельно, поставляется ли она в виде дополнительного динамически загружаемого модуля ОС или в виде обычного приложения, разработана ли данная служба компанией-производителем ОС или какой-либо третьей фирмой. В многозначности термина "сетевая ОС" нет ничего страшного, важно только каждый раз, употребляя его отдавать себе отчет, что под этим понимается.

Каждая сетевая служба предоставляет пользователям сети некоторый вид сервиса, как правило, связанный с доступом к ресурсам сети. Например, файловый сервис - обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым файлам сети, факс- и принт-сервис - доступ к принтеру и факсу соответственно, сервис удаленного доступа - позволяет пользователям, связанным с основной сетью коммутируемыми каналами, получать доступ ко всем ресурсам сети, сервис электронной почты - предоставляет пользователям сети возможность обмениваться сообщениями.

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые в основном ориентированы не на простого пользователя, а на администратора. Такие службы необходимы для организации правильной работы сети в целом, например, служба администрирования учетных записей о пользователях DomainUserManager в WindowsNT, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети. Более прогрессивным является подход с созданием централизованной справочной службы, или по-другому службы каталогов, которая предназначена для ведения базы данных не только обо всех пользователях сети, но и обо всех ее программных и аппаратных компонентах. В качестве примеров службы каталогов часто приводятся NDS компании Novell и StreetTalk компании Banyan. Другими примерами сетевых служб, предоставляющих сервис администратору, являются служба мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить в частности выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, служба резервного копирования и архивирования.

Если сетевые службы встроены в операционную систему, то есть рассматриваются как неотъемлемые ее части, то такая операционная система называется сетевой. Например, сетевая ОС WindowsNT, Unix, NetWare, OS/2 Warp. Все внутренние механизмы такой операционной системы оптимизированы для выполнения сетевых функций.

Другой вариант реализации сетевых служб - объединение их в виде некоторого набора (оболочки), при этом все службы такого набора должны быть между собой согласованы, то есть в своей работе они могут обращаться друг к другу, могут иметь в своем составе общие компоненты, например, общую подсистему аутентификации пользователей или единый пользовательский интерфейс. Для работы оболочки необходимо наличие некоторой локальной операционной системы, которая бы выполняла обычные функции, необходимые для управления аппаратурой компьютера, и в среде которой выполнялись бы сетевые службы, составляющие эту оболочку. Примером сетевой оболочки служат, например, LANServer, LANManager.

Естественно, что оболочка должна строится с учетом специфики той операционной системы, над которой она будет работать. Так LANServer, например, существует в различных вариантах: для работы над операционными системами VMS, VM, OS/400, AIX, OS/2.

Сетевые оболочки часто подразделяются на клиентские и серверные. Поскольку при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает источник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер), то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части - клиентскую и серверную. Оболочка, которая преимущественно содержит клиентские части сетевых служб называется клиентской. Например, типичным набором программного обеспечения рабочей станции в сети NetWare является MSDOS с установленной над ней клиентской оболочкой NetWare, состоящей из клиентских частей файлового сервиса и сервиса печати, а также компоненты, поддерживающие пользовательский интерфейс.

Серверная сетевая оболочка, примерами которой могут служить тот же LANServer и LANManager, а также NetWareforUnix, FileandPrintServiceforNetWare, ориентирована на выполнение серверных функций. Серверная оболочка, как минимум содержит серверные компоненты двух основных сетевых сервисов - файлового сервиса и печати, именно такой набор серверов реализован в упомянутых выше NetWareforUnix и FileandPrintServiceforNetWare. Некоторые же оболочки содержат настолько широкий набор сетевых служб, что их называют сетевыми операционными системами. Так, ни один обзор сетевых операционных систем не будет достаточно полным, если в нем отсутствует информация о LANServer, LANManager, ENS, являющихся сетевыми оболочками.

С одним типом ресурсов могут быть связаны разные сервисы, отличающиеся протоколом взаимодействия клиентских и серверных частей. Так, например, встроенный файловый сервис в WindowsNT реализует протокол SMB, используемый во всех ОС компании Microsoft, а дополнительный файловый сервис, входящий в состав оболочки FileandPrintServiceforNetWare для этой же WindowsNT, работает по протоколу NCP, "родному" для сетей NetWare. Кроме того, в стандартную поставку WindowsNT входит сервер FTP, реализующий файловый сервис Unix-систем. Ничто не мешает приобрести и установить для работы в среде WindowsNT и другие файловые сервисы, такие, например, как NFS, кстати имеющий несколько реализаций, выполненных разными фирмами. Наличие нескольких видов файлового сервиса, позволяет работать в сети приложениям, разработанным для разных операционных систем.

Сетевые оболочки создаются как для локальных операционных систем, так и для сетевых операционных систем. Действительно, почему бы не дополнить набор сетевых служб, встроенных в сетевую ОС, другими службами, составляющими некоторую сетевую оболочку. Например, сетевая оболочка ENS (EnterpriseNetworkServices) - содержащая базовый набор сетевых служб BanyanVines, может работать над сетевыми ОС Unix и NetWare (конечно, для каждой из этих операционных систем имеется соответствующий вариант ENS).

Существует и третий способ реализации сетевой службы - в виде отдельного продукта. Например, сервер удаленного управления WinFrame - продукт компании Citrix, предназначен для работы в среде WindowsNT, он дополняет возможности встроенного в WindowsNT сервера удаленного доступа RemoteAccessServer. Аналогичную службу удаленного доступа для NetWare также можно приобрести отдельно, купив программу NetWareConnect.

С течением времени сетевая служба может получить разные формы реализации. Так, например, компания Novell планирует поставлять справочную службу NDS, первоначально встроенную в сетевую ОС NetWare, для других ОС, для чего эта служба будет переписана в виде отдельных продуктов, каждый из которых будет учитывать специфику соответствующей ОС. Уже имеются версии NDS для работы в средах SCOUnix и HP-UX, а к концу года ожидаются версии для Solaris 2.5 и WindowsNT. А справочная служба StreetTalk уже давно существует и в виде встроенного модуля сетевой ОС BayanVines, и в составе оболочки ENS, и в виде отдельного продукта для различных операционных систем.

Таким образом, выбор сетевой операционной системы сводится к анализу возможностей всей совокупности сетевых служб (не только встроенных в ОС), способных работать в этой операционной среде. Насколько функционально полон этот набор, насколько он удовлетворяет требованиям пользователей и администраторов сети по производительности, по удобству использования, по безопасности - от всего этого и зависит выбор сетевой операционной системы.

4.2 Критерии выбора корпоративной ОС

Сетевые ОС могут быть разделены на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия (корпоративные ОС). От операционной системы отдела требуется, чтобы она обеспечивала некоторый набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Она также должна обеспечивать свойства отказоустойчивости, такие как зеркальное отображение серверов и зеркальное отображение дисков. Обычно сетевые ОС отделов более просты в установке и управлении по сравнению с сетевыми ОС предприятия, но у них меньше функциональных свойств, они меньше защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также худшую производительность. К числу наиболее популярных ОС для сетей отделов и рабочих групп могут быть отнесены ОС NetWare 3.x, PersonalWare, ArtisoftLANtastic.

В качестве корпоративных операционных систем чаще всего называют такие сетевые ОС, как BanyanVines, NovellNetWare 4.x, IBMLANServer, MicrosoftLANManager и WindowsNTServer, SunNFS, SolarisUnix и многие другие ОС семейства Unix.

Среди основных требований, которым должна отвечать корпоративная ОС можно указать следующие:

· функциональная полнота - разнообразие поддерживаемых сервисов;

· производительность - запросы к серверам должны обрабатываться с преемлемым уровнем задержек;

· масштабируемость - характеристики производительности сетевой ОС должны сохраняться неизменными в широком диапазоне изменения параметров системы, то есть сеть должна хорошо работать, и тогда, когда число пользователей и рабочих станций измеряется тысячами, число серверов - сотнями, объемы обрабатываемой информации - терабайтами;

· возможность работы на мощной аппаратной платформе: поддержка многопроцессорности, больших объемов оперативной и внешней памяти, а также широкой номенклатуры внешних устройств, включая разнообразные виды глобальных связей;

· способность работать в гетерогенной среде: поддержка разных стеков коммуника- ционных протоколов, поддержка разнообразных ОС на рабочих станциях, наличие средств взаимодействия с сервисами других сетевых ОС, аппаратная многоплатфор- менность, то есть способность работы на компьютерах разных типов;

· возможность использования в качестве сервера приложений, наличие большого коли- чества приложений для данной операционной среды;

· поддержка распределенных вычислений;

· эффективная поддержка удаленного доступа;

· развитая справочная служба;

· широкая поддержка Internet;

· стабильность и безопасность.

Ниже некоторые из этих требований обсуждаются более подробно.

4.2.1 Поддержка многопроцессорности и многонитевости

Непременным требованием для компьютера, претендующего на роль сервера корпоративной сети, является наличие нескольких процессоров. Чаще всего такое требование связано с необходимостью обеспечения высокой производительности, реже - для того, чтобы повысить надежность путем резервирования процессоров. В любом случае операционная система должна предоставить программные средства для управления несколькими процессорами.

Все популярные ОС корпоративного уровня: BanyanVines, NovellNetWare 4.x, IBMLANServer, MicrosoftWindowsNTServer, SunNFS, SolarisUnix, AIX, HP-UX - поддерживают мультипроцессорную обработку.

При выполнении некоторых приложений на многопроцессорной системе повышения производительности может и не произойти, необходимо, чтобы приложение допускало параллельное выполнение различных его частей. Внутренний параллелизм приложений наилучшим образом выявляется путем использования механизма нитей (или потоков). В большинстве современных ОС поддерживается многонитевость, которая позволяет выполнять приложение сразу на нескольких процессорах, в результате чего многонитевые серверы, например, могут одновременно обслуживать более одного клиента.

Отсюда следует, что для достижения высокой производительности мало приобрести мультипроцессорный компьютер и установить мультипроцессорную ОС, необходимо убедиться в том, что для этой мультипроцессорной программно-аппаратной платформы имеется достаточно многонитевых приложений, которые могут в полной мере реализовать имеющийся потенциал производительности.

Кроме повышения производительности, мультипроцессорность используется для обеспечения надежности за счет процессорной избыточности - отказ одного процессора снижает производительность, но не вызывает отказа системы. Однако из того, что ОС является мультипроцессорной вовсе не следует, что она обязательно поддерживает резервирование на уровне процессоров. Так, например, хотя в WindowsNT реализовано симметричное мультипроцессирование, при отказе одного из процессоров система останавливается и требует перезапуска.

Следует иметь ввиду, что разные ОС на одной и той же аппаратной платформе могут показать различную степень масштабируемости. В данном случае масштабируемость характеризуется тем, насколько линейно зависит производительность от числа процессоров. Известно, что наилучшей масштабируемостью обладают операционные системы семейства Unix, например, ОС Solaris демонстрировала линейный рост производительности при увеличении числа процессоров до 64.

Летом этого года было сообщено, что последняя корпоративная редакция WindowsNTServer 4.0 EnterpriseEdition будет стандартно поддерживать 8-процессорные SMP-конфигурации, но что OEM-производители смогут предлагать собственные изделия с большим числом процессоров. К сожалению нам не удалось получить количественные данные о масштабируемости новой версии, поэтому приводим результаты тестирования мультипроцессорных версий WindowsNT и NetWare, взятые из журнала DataCommunications годичной давности (рисунок 6.1).

Тестирование проводилось путем измерения числа транзакций, выполненных в минуту. В качестве приложения была выбрана СУБД Oracle, поскольку это типичное приложение, для которого может потребоваться мультипроцессорная платформа. Источником запросов являлись 32 клиента, работающих на ПК. В качестве сервера был выбран Tricord, имеющий следующую конфигурацию: 6 Pentium-процессоров, 1 Гб памяти, 24 Гб дисковой памяти. Измерения проводились для конфигураций с 2, 4 и 6 процессорами. За единицу производительности принято значение максимальной производительности, показанное в эксперименте.



Рис. 6.1.

Из рисунка видно, что ОС NetWare показала хорошую масштабируемость, в то время как производительность WindowsNT с увеличением числа процессоров росла очень несущественно: при переходе с 2 процессоров к 4 она выросла только на 5%, а при переходе с 4 к 6 - на 4%. (Конечно, WindowsNT могла показать гораздо лучшие результаты, если бы в качестве базы данных был выбран MicrosoftSQLServer.)

Сравнивая возможности мультипроцессирования WindowsNT и NetWare, следует отметить также, что в то время как для приложений WindowsNT совершенно не важно, будут ли они выполняться на компьютере с одним или несколькими процессорами, приложения NetWare для того, чтобы иметь возможность выполняться в мультипроцессорной среде NetWare, должны быть написаны специальным образом, то есть уже существующие однопроцессорные приложения необходимо переписывать заново.

4.2.2 Не только файловый сервер, но и сервер приложений

Для того, чтобы ОС подходила на роль сервера приложений, она должна поддерживать несколько популярных универсальных API таких, которые позволяли бы, например, выполняться в среде этой ОС приложениям UNIX, Windows, MS-DOS, OS/2. Эти приложения должны выполняться эффективно, а это означает, что в данная ОС должна поддерживать многонитевую обработку, вытесняющую многозадачность, мультипроцессирование и виртуальную память. Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе (мультипроцессорные системы, часто на базе RISC-процессоров, специализированные кластерные архитектуры).

Учитывая все это, Unix и WindowsNT можно отнести к хорошим серверам приложений, а NetWare - только с большими оговорками. Действительно, сервер NetWare разрабатывался так, чтобы минимизировать среднее время доступа к данным на диске, что делает наиболее целесообразным его использование в качестве специализированного файл-сервера. Ради высокой производительности файловых операций разработчики пожертвовали некоторыми другими полезными свойствами, необходимыми для сервера приложений.

Так, в NetWare планирование процессов осуществляется в соответствии с алгоритмом невытесняющей многозадачности. Это означает, что каждое приложение берет на себя функции по распределению процессорного времени. Для этого в программах, написанных для выполнения в среде NetWare, должны быть предусмотрены специальные операторы, с помощью которых они по своей инициативе должны отдавать управление операционной системе. Такие программы, написанные с использованием специализированного прикладного программного интерфейса NetWare, называются загружаемыми модулями (NLM). Таким образом, для того, чтобы приложение могло быть выполнено на сервере NetWare, оно должно быть разработано в виде NLM. Приложения для NetWare нужно писать тщательно, осознавая последствия их совместной работы на сервере, чтобы одно приложение не подавляло другие из-за слишком интенсивного захвата процессорного времени. NLM, который слишком долго не отдает управление, может дезорганизовать работу сервера. Все это требует от разработчика приложений для NetWare высокой квалификации.

Универсальные прикладные программные интерфейсы в NetWare отсутствуют. Это затрудняет выполнение уже имеющихся и разработку новых приложений. Следует учесть, однако, что чрезвычайная популярность NetWare привела к тому, что к настоящему моменту имеется богатейший выбор программного обеспечения для NetWare.

Специализированность NetWare заключается также и в том, что все приложения выполняются в 0-ом кольце защиты процессора, так же как выполняются все модули ядра NetWare. Другими словами, каждое приложение NetWare можно считать частью операционной системы. Любое некорректно разработанное приложение может испортить код ядра. Отсюда следует, что к приложениям NetWare должны предъявляться такие же высокие требования по надежности и качеству исполнения, что и к модулям операционной системы.

Вместе с тем выполнение всех программ в привилегированном режиме значительно ускоряет работу ОС, так как время переключения процессора из одного режима защиты в другой гораздо больше времени перехода на подпрограмму внутри одного и того же режима защиты.

Как уже было сказано, компьютер, на котором установлен сервер NetWare, не может быть использован для запуска обычных приложений. Для маленьких сетей, в которых каждый компьютер на счету, это, возможно и является недостатком, однако гораздо чаще администратор сети, не зависимо от того, какая операционная система установлена на файл-сервере, при возникновении малейшей возможности стремится разгрузить его от выполнения всех других системных и пользовательских приложений. Такая изоляция сервера от конечных пользователей повышает безопасность хранимых на сервере данных и надежность системы в целом.

Все выше перечисленные особенности ОС NetWare, связанные с ее специализированностью, делают эту операционную систему не очень хорошимсервером приложений.

Но поскольку необходимость в наличии сервера приложений все же возникает и в сетях NetWare, то для решения этой проблемы на какой-либо из рабочих станций сети устанавливается такая операционная система, которая хорошо подходила бы на роль сервера приложений. Для этой цели компанией Novell одно время позиционировалась операционная система UnixWare - вариант ОС Unix, совместимый с NetWare. В последнее время в качестве сервера приложений в сетях NetWare часто используют WindowsNT.

4.2.3 Справочная служба - грозное оружие в борьбе за корпоративный рынок

Для большой сети, состоящей из сотен серверов и тысяч клиентов, очень важно наличие мощной централизованной справочной службы (DirectoryServices), в которой в упорядоченном виде хранится информация о пользователях сети (их имена, пароли, разрешенные часы входа в сеть, разрешенные клиентские компьютеры) и ее ресурсах - серверах, томах файловой системы, базах данных, принтерах, системных приложениях. Необходимая справочная информация о ресурсах в зависимости от его типа включает разные данные, например, программный сервер может характеризоваться типом сервиса, версией, символьным именем и сетевым адресом.

Очевидно, что любая ОС ведет подобную справочную информацию, но она часто представляется в виде разрозненных файлов или баз данных. Эта разрозненность существует как в рамках отдельного компьютера (например, данные о пользователях хранятся и в ОС, и в различных приложения: СУБД, почте, сервисе удаленного доступа), так и в рамках всей сети, когда каждый сервер ведет свою базу данных пользователей и администрируется независимо от других, как это сделано, например, в NetWare 3.x. Из-за этого возникает избыточность и несогласованность справочной информации, которые усложняют работу администратора и приводят к ошибкам, создающим иногда прорехи в системе защиты сети от несанкционированного доступа.

Хорошая справочная служба предоставляет всем системным приложениям общую базу справочных данных, которой они могут пользоваться в своих целях: почта - для нахождения сетевых адресов ее абонентов, СУБД - для выполнения процедур аутентификации и авторизации, а также для нахождения таблиц распределенной базы данных.

Справочная служба должна обеспечивать единую процедуру логического входа в сеть. Аутентифицируясь с ее помощью один раз, пользователь получает доступ ко всем ресурсам сети. При этом пользователь избавляется от необходимости запоминать несколько идентификаторов, паролей и имен серверов, а администратор - поддерживать несколько пользовательских бюджетов на разных серверах.

Справочная служба должна обладать масштабируемостью, то есть хорошо работать при очень большом числе пользователей и ресурсов. Для этого необходимо, чтобы база справочных данных была распределенной, то есть части ее располагались на разных компьютерах. Действительно, хранение данных для большой сети в одном компьютере ненадежно и непроизводительно, так как обращения всех клиентов к одному компьютеру делают его узким местом, кроме того разбиение базы данных на части и хранение этих частей на разных компьютерах позволяет приблизить данные к источнику запросов, делая эти данные доступнее.

Поскольку справочная служба является централизованным элементом сети, она должна обладать отказоустойчивостью. Для этого справочная база данных должна быть не только распределенной, но и реплицируемой.

Примерами распределенных справочных служб, в наибольшей степени удовлетворяющих этим требованиям, являются службы NetWareDirectoryServices (NDS) компании Novell и служба StreetTalk компании Banyan.

Компания Banyan, не без основания предполагая, что ее справочная служба может составить сильную конкуренцию NDS компании Novell, даже отказалась от продвижения своей сетевой ОС Vines 7.0 и сконцентрировалась на развитии StreetTalk для WindowsNT, NetWare, Solaris и SCOUnix. Проблемы же StreetTalk заключаются в том, что на рынке пока ощущается дефицит приложений, поддерживающих эту справочную службу.

Известны также справочные службы NIS, NIS+, DCE, поддерживаемые ОС Unix, и доменная справочная служба DirectoryServicesWindowsNT. В виду того, что справочная служба, основанная на доменах плохо масштабируется, сложна в управлении и имеет ограниченные функциональные возможности, компания Microsoft предлагает новую глобальную справочную службу - ActiveDirectory. Эта служба должна появиться в начале 1998 года составе WindowsNT 5.0.

4.2.4 Стабильность и отказоустойчивость

Корпоративная ОС должна быть стабильной и устойчивой, для этого она, как минимум, должна работать в защищенном режиме и поддерживать вытесняющую многозадачность. Эти два условия не позволят некорректно работающим приложениям нарушить работу операционной системы и других приложений.

Стабильность ОС обуславливается также использованием прогрессивных технологий и архитектурных решений, таких как микроядерный подход к структурной организации ОС или использование объектов на уровне операционной системы.

Стабильности ОС способствует реализация вытесняющей многозадачности.Вытесняющая многозадачность - это такой способ разделения процессорного времени, который позволяет пользователю-программисту при разработке приложений не заботиться о том, чтобы приложение отдавало управление через определенный промежуток времени, что обязательно при использовании алгоритма невытесняющей многозадачности, реализованного, например, в NetWare. В системах с вытесняющей многозадачностью планирование процессов или нитейвыполняется централизованно, средствами ОС. Универсальность и независимость алгоритма планирования от конкретного набора прикладных программ делает систему более надежной и защищенной от неправильно работающих приложений, так как ни одно из них не сможет слишком долго занимать процессор и, следовательно, не сможет привести к сбою системы по этой причине.

На стабильность системы в целом влияет насколько хорошо ОС поддерживает аппаратные средства обеспечения надежности и отказоустойчивости. И прежде всего, необходимо поинтересоваться, обеспечивает ли ОС резервирование процессоров, то есть возможность продолжения работы при отказе одного из процессоров. Статистика показывает, что наиболее частой причиной отказа компьютера являются проблемы с источниками питания и отказы дисковых подсистем. Поэтому так важны для корпоративной ОС возможности по поддержке источников бесперебойного питания UPS, а также дисковых массивов типа RAID.

4.2.5 Насколько важна сертифицированность ОС по критериям безопасности

Каждая сетевая ОС имеет набор средств для обеспечения безопасности данных, их целостности, доступности и конфиденциальности. Для этого в ней предусмотрены средства проведения процедур аутентификации и авторизации пользователей, а также аудита (отслеживания) всех событий, потенциально опасных для системы. Для характеристики степени безопасности ОС используются различные стандарты.

Основы стандартов на безопасность были заложены изданными в 1983 году "Критериями оценки надежных компьютерных систем". Этот документ, изданный в США национальным центром компьютерной безопасности (NCSC - NationalComputerSecurityCenter), часто называют Оранжевой Книгой. Утвержденная в 1985 году в качестве правительственного стандарта, Оранжевая Книга определяет основные требования и специфицирует классы для оценки уровня безопасности готовых и коммерчески поддерживаемых компьютерных систем.

В соответствии с требованиями Оранжевой книги, безопасной считается такая система, которая "посредством специальных механизмов защиты контролирует доступ к информации таким образом, что только имеющие соответствующие полномочия лица или процессы, выполняющиеся от их имени, могут получить доступ на чтение, запись, создание или удаление информации".

Иерархия надежных систем, приведенная в Оранжевой Книге, помечает низший уровень безопасности как С, высший как А, промежуточный как B. В класс D попадают системы, оценка которых выявила их несоответствие требованиям всех других классов.

Основные свойствами, характерными для С-систем, являются: наличие подсистемы учета событий, связанных с безопасностью, избирательный контроль доступа. Избирательный контроль заключается в том, что каждый пользователь в отдельности наделяется или лишается привилегий доступа к ресурсам. Уровень С делится на 2 подуровня: С1 и С2. Уровень С2 предусматривает более строгую защиту, чем С1. В соответствии с этим уровнем требуется отслеживание событий, связанных с нарушениями защиты, детальное определение прав и видов доступа к данным, предотвращение случайной доступности данных (очистка освобожденной памяти). На уровне С2 должны присутствовать средства секретного входа, которые позволяют пользователям идентифицировать себя путем ввода уникального идентификатора (ID) входа и пароля перед тем, как им будет разрешен доступ к системе. Избирательный контроль доступа, требуемый на этом уровне, позволяет владельцу ресурса определить, кто имеет доступ к ресурсу и что он может с ним делать. Владелец делает это путем предоставляемых прав доступа пользователю или группе пользователей. Средства учета и наблюдения (auditing) - обеспечивают возможность обнаружить и зафиксировать важные события, связанные с безопасностью, или любые попытки создать, получить доступ или удалить системные ресурсы. Эти средства используют идентификаторы, чтобы зафиксировать того пользователя, который выполняет эти действия. Защита памяти - предохраняет от чтения информации, записанной кем-нибудь в память, после того, как структуры данных будут возвращены ОС. Память инициализируется перед тем, как повторно используется.

Требования уровней В и А гораздо строже и редко предъявляются к массово используемым продуктам.

Различные коммерческие структуры (например, банки) особо выделяют необходимость аудита, службы, соответствующей рекомендации С2. Любая деятельность, связанная с безопасностью, может быть отслежена и тем самым учтена. Это как раз то, что требует С2, и то, что обычно нужно банкам. Однако, коммерческие пользователи, как правило, не хотят расплачиваться производительностью за повышенный уровень безопасности. Уровень безопасности А занимает своими управляющими механизмами до 90% времени компьютера. Более безопасные системы не только снижают эффективность, но и существенно ограничивают число доступных прикладных пакетов, которые соответствующим образом могут выполняться в подобной системе. Например, для ОС Solaris (версия UNIX) есть несколько тысяч приложений, а для его аналога В-уровня - только сотня.

Операционные системы, которые сертифицировались в соответствии с требованиями Оранжевой книги, тестировались как локальные операционные системы, с отключенными сетевыми функциями. Для сетевых ОС предусмотрена сертификация по так называемой Красной книге, в которой критерии С2 конкретизируются по отношению к системам, работающим в сети. Таким образом, нет никаких формальных гарантий, что ОС, сертифицированные по Оранжевой книге, надежно защищают информацию и при работе в сети. Однако это не означает, что такие ОС не могут быть использованы для построения безопасных сетей.

К настоящему времени WindowsNT 3.51 прошла сертификацию по уровню С2 Оранжевой книги. Тестирование выполнялось с отключенными сетевыми функциями. Серверная ОС NetWare прошла сертификацию с учетом требований Красной книги (понятно, что как автономная операционная система она в принципе не может функционировать).

Отдавая должное наличию сертификата у того или иного продукта, не стоит все же преувеличивать важность этого факта, особенно в области безопасности. Сертификация вовсе не означает, что данный продукт никогда не сможет быть взломан; она просто говорит о том, что при использовании продукта, сертифицированного авторитетной организацией, риск может быть значительно уменьшен.

Сертификация в области безопасности всегда связана с тестированием продукта для вполне определенного и наиболее часто встречающегося набора угроз и атак. А так как человечество постоянно изобретает все новые и новые способы взлома информационных систем, то даже те ограниченные гарантии, которые были даны системе в момент сертификации, постепенно теряют свое значение.

Кроме того, необходимо учитывать, что процедура сертификации продолжается примерно 2 года, и каждая новая версия должна заново проходить эту процедуру.

4.2.6 Способность работать в гетерогенной среде

Это свойство операционной системы, называемое иногда совместимостью, имеет много аспектов, и одним из них является способность операционной системы поддерживать разнообразные аппаратные платформы: серверы и суперсерверы на основе процессоров Intel, RISC-серверы, миникомпьютеры и мэйнфреймы. Многоплатформенность позволяет уменьшить гетерогенность сети за счет использования на компьютерах разного типа одной и той же ОС.

Другим аспектом совместимости является интеграция сервисов различных операционных систем в рамках одной ОС. В корпоративной сети разные клиенты привыкли пользоваться разными вариантами реализации файлового сервиса. Клиенты, работающие с серверами NetWare, пользуются файловым сервисом NCP, клиенты Unix работают с файловым сервисом NFS. С другой стороны, в корпоративной сети у клиентов может возникнуть необходимость обращения к "чужим" файлам, то есть файлам, хранящимся на сервере, который предоставляет недоступный для них файловый сервис. Например, когда клиент Unix хочет получить доступ к файлам NetWare, он не может этого сделать, так как у него нет в распоряжении клиентской части этого сервиса. Поэтому очень важно, чтобы ОС могла в разной форме предоставлять доступ к хранящимся в ней файлам - и в стиле Unix, и в стиле NetWare.

Гетерогенность сети выражается и в многообразии операционных систем конечных пользователей. Корпоративная ОС должна иметь набор сетевых клиентских оболочек для широкого перечня операционных систем, устанавливаемых на клиентские станции, среди которых, конечно должны быть DOS, Windows, Windows 95, UNIX, OS/2, Mac.

В состав операционной системы входят программные средства, используемые при решении задачи транспортировки сообщений. К таким средствам относятся драйверы сетевых адаптеров, реализующие протоколы канального уровня, и разнообразные транспортные протоколы. Современная корпоративная ОС должна поддерживать сетевое оборудование стандартов Ethernet, TokenRing, FDDI, FastEthernet, 100VG-AnyLAN, ATM. На более высоких уровнях должны поддерживаться протоколы стеков TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk.

4.3 Тенденции рынка сетевых ОС

4.3.1 NT оттесняет Unix в мир 64-разрядных серверов

В борьбе на рынке сетевых операционных систем можно выделить много фронтов, один из них пролегает между WindowsNT и Unix. В последнее время все чаще и острее проходят дискуссии на тему "Что лучше WindowsNT или Unix?" Не будучи фанатиком той или иной системы, нельзя дать однозначный ответ на этот некорректный вопрос, но вполне возможно очертить нишу, занимаемую каждой из систем, проследить тенденции, отметить достоинства и недостатки. Именно этому посвящен данный раздел.