Nghiên Cứu Về An Ninh Của Hệ Điều Hành Mạng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu tìm hiểu những vấn đề an ninh của hệ điều hành mạng 04, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Kỷ Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Ngọc Cương
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu An Ninh Hệ Điều Hành Mạng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu của đề tài
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH
• 1.1. Khái quát về hệ điều hành
• 1.1.1. Định nghĩa hệ điều hành
• 1.1.2. Chức năng chính hệ điều hành
• 1.1.3. Các thành phần của hệ điều hành
• 1.1.4. Các dịch vụ hệ điều hành
• 1.2. Cấu trúc hệ điều hành
• 1.2.1. Cấu trúc đơn giản
• 1.2.2. Cấu trúc phân lớp
• 1.3. Nguyên lý thiết kế hệ điều hành
• 1.4. Phân loại hệ điều hành
• 1.4.1. Hệ điều hành xử lý theo lô đơn giản
• 1.4.2. Hệ điều hành xử lý theo lô đa chương
• 1.4.3. Hệ điều hành đa nhiệm
• 1.4.4. Hệ điều hành tương tác
• 1.4.5. Hệ điều hành giao diện bàn giấy (Desktop)
• 1.4.6. Hệ thống song song
• 1.4.7. Hệ thống phân tán
• 1.4.8. Hệ thống cầm tay
• 1.5. Lịch sử phát triển hệ điều hành
• 1.6. Một số tiêu chuẩn đánh giá mức độ an toàn hệ điều hành
• 1.7. Cơ chế an ninh, an toàn của hệ điều hành
• 1.7.1. An toàn truy nhập mạng
• 1.7.2. An toàn truy nhập hệ thống
• 1.7.3. An toàn truy nhập file và thư mục
• 1.8. An toàn và bảo mật hệ thống
• 1.8.1. Các vấn đề về an toàn hệ thống
• 1.8.2. Kiểm định danh tính (Authentication)
• 1.8.3. Mối đe dọa từ các chương trình
• 1.8.4. Miền bảo vệ
• 1.8.5. Cài đặt ma trận quyền truy xuất
• 1.9. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU MỘT VÀI HỆ ĐIỀU HÀNH THÔNG DỤNG NHẤT HIỆN NAY VÀ CƠ CHẾ AN NINH, AN TOÀN CỦA CHÚNG
• 2.1. Hệ điều hành Microsoft Windows
• 2.1.1. Miêu tả về hệ điều hành Windows
• 2.1.2. Chương trình giả lập
• 2.1.3. Quá trình phát triển của hệ điều hành Windows
• 2.1.4. Hệ thống bảo mật qua các phiên bản
• 2.2. Hệ điều hành UNIX
• 2.2.1. Xuất xứ, quá trình tiến hóa
• 2.2.2. Một số đặc trưng của hệ điều hành UNIX
• 2.2.3. Cấu trúc hệ điều hành UNIX
• 2.2.4. Quản lý truy cập trong UNIX
• 2.2.5. Cơ chế mật khẩu trong UNIX
• 2.2.6. Xác thực người dùng
• 2.2.7. Một số lệnh của UNIX có thể khai thác để xâm nhập hệ thống
• 2.2.8. File thông tin người dùng trong hệ thống (passwd file)
• 2.2.9. Tìm mật khẩu trong UNIX
• 2.3. Hệ điều hành Sun Solaris
• 2.3.1. Hướng nghiên cứu
• 2.3.2. Nhu cầu cấp thiết đảm bảo an ninh, an toàn
• 2.3.3. Solaris: Một giải pháp an toàn
• 2.3.4. Điều khiển đăng nhập trên Solaris (Mức 1)
• 2.3.5. Điều khiển truy nhập tài nguyên hệ thống (Mức 2)
• 2.3.6. Các dịch vụ phân tán an toàn (Mức 3)
• 2.3.7. Điều khiển truy nhập tới mạng vật lý (Mức 4)
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐI SÂU TÌM HIỂU VẤN ĐỀ AN NINH, AN TOÀN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS
• 3.1. Khái quát về an ninh, an toàn mạng làm việc trong môi trường Windows
• 3.2. Các đặc điểm nổi bật Windows NT
• 3.2.1. Hệ thống bảo mật Windows NT
• 3.2.2. Cấu trúc hệ điều hành Windows NT
• 3.2.3. Quản lý đối tượng (Object Manager)
• 3.2.4. Cơ chế bảo mật (SRM - Security Reference Monitor)
• 3.2.5. Những nội dung chính cần nghiên cứu
• 3.3. Đăng nhập và sử dụng dịch vụ
• 3.3.1. Cơ chế mật khẩu
• 3.3.2. An toàn mật khẩu
• 3.3.3. Thẩm định quyền
• 3.4. Phân quyền đối với thư mục, tệp
• 3.4.1. Các hệ thống tệp được các hệ điều hành Microsoft hỗ trợ
• 3.4.2. Phân quyền đối với thư mục và tệp
• 3.4.3. Bảo vệ tài nguyên với NTFS
• 3.4.3.1. Dùng chế độ bảo mật của NTFS
• 3.4.3.2. Quyền truy cập NTFS cá thể (Individual NTFS Permission)
• 3.4.3.3. Sao chép bóng ổ đĩa - VSS
• 3.4.3.4. So sánh permission cục bộ và trên mạng
• 3.4.3.5. Kết hợp permission chia sẻ và permission NTFS
• 3.4.3.6. Hệ thống tập tin mã hóa (EFS - Encrypting File System)
• 3.5. Một số phương pháp tấn công mật khẩu trong Windows
• 3.5.1. Phương pháp vét cạn
• 3.5.2. Phương pháp tấn công từ điển
• 3.5.3. Tìm mật khẩu trong Windows NT
• 3.6. Một số đặc điểm về an ninh của hệ điều hành Windows NT
• 3.7. Tấn công Windows NT
• 3.8. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỬ NGHIỆM PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ NHẰM KHAI THÁC LỖ HỔNG CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
• 4.1. Đánh giá an ninh
• 4.2. Một số lỗ hổng trên họ hệ điều hành Windows
• 4.2.1. Lỗ hổng MS13_080
• 4.2.2. Lỗ hổng MS12_020
• 4.2.3. Lỗ hổng MS13_071
• 4.2.4. Lỗ hổng MS12_027
• 4.2.5. Lỗ hổng MS10_046
• 4.3. Giải pháp với công cụ Metasploit
• 4.3.1. Lý do chọn Metasploit
• 4.3.2. Cài đặt phần mềm Metasploit
• 4.3.3. Demo khai thác lỗ hổng MS10_046 trên hệ điều hành Windows 7 trong môi trường Internet
• 4.4. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
• Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu An Ninh Hệ Điều Hành Mạng Hiện Nay

Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về an ninh hệ điều hành mạng, một lĩnh vực quan trọng trong an ninh mạng. Hệ điều hành là nền tảng của mọi hệ thống máy tính, do đó, bảo mật hệ điều hành là yếu tố then chốt để bảo vệ dữ liệu và tài sản của tổ chức. Các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi và phức tạp, đòi hỏi các chuyên gia bảo mật phải liên tục nghiên cứu và phát triển các biện pháp phòng thủ mạng hiệu quả. Luận văn này sẽ đi sâu vào các khía cạnh khác nhau của nghiên cứu bảo mật hệ điều hành, từ các lỗ hổng bảo mật phổ biến đến các kỹ thuật phòng thủ tiên tiến.

1.1. Tầm quan trọng của An Ninh Hệ Điều Hành trong An Ninh Mạng

An ninh hệ điều hành đóng vai trò trung tâm trong an ninh mạng toàn diện. Một hệ điều hành bị xâm nhập có thể tạo ra một điểm yếu cho phép kẻ tấn công truy cập vào các hệ thống và dữ liệu nhạy cảm khác. Do đó, việc đảm bảo bảo mật hệ điều hành là rất quan trọng để bảo vệ cơ sở hạ tầng CNTT của một tổ chức. Việc này bao gồm việc áp dụng các bản vá lỗi bảo mật, cấu hình các thiết lập an ninh hệ thống một cách chính xác và triển khai các công cụ phòng thủ mạng như firewall và intrusion detection system (IDS). Theo báo cáo từ Đại học Quốc Gia Hà Nội, “Nhận thấy hệ điều hành luôn là mục tiêu cần được ưu tiên bảo vệ do mức độ quan trọng của nó.”

1.2. Các Loại Hình Tấn Công Mạng Phổ Biến Nhắm Vào Hệ Điều Hành

Hệ điều hành thường xuyên là mục tiêu của nhiều loại tấn công mạng khác nhau. Một số loại phổ biến bao gồm khai thác các lỗ hổng bảo mật hệ điều hành, lây nhiễm malware (ví dụ: virus, trojan, rootkit), và các cuộc tấn công phishing nhắm vào người dùng. Các cuộc tấn công zero-day exploit đặc biệt nguy hiểm vì chúng khai thác các lỗ hổng chưa được biết đến và chưa có bản vá. Việc hiểu rõ các loại hình tấn công này là rất quan trọng để phát triển các chiến lược ứng phó sự cố và quản lý rủi ro hiệu quả.

II. Thách Thức Nghiên Cứu An Ninh Hệ Điều Hành Mạng Hiện Tại

Nghiên cứu an ninh hệ điều hành đối mặt với nhiều thách thức đáng kể. Sự phức tạp của các hệ điều hành hiện đại, sự phát triển nhanh chóng của các kỹ thuật tấn công mới và sự thiếu hụt các chuyên gia bảo mật lành nghề đều góp phần vào những khó khăn này. Việc phát hiện và vá lỗi bảo mật kịp thời là rất quan trọng, nhưng lại là một quá trình tốn thời gian và công sức. Ngoài ra, việc hardening hệ điều hành để giảm thiểu bề mặt tấn công đòi hỏi kiến thức sâu rộng về hệ thống và các kỹ thuật bảo mật.

2.1. Sự Phức Tạp của Hệ Điều Hành Hiện Đại và Độ Trễ Vá Lỗi Bảo Mật

Hệ điều hành hiện đại là những hệ thống phức tạp với hàng triệu dòng mã. Sự phức tạp này gây khó khăn cho việc tìm kiếm và sửa chữa các lỗ hổng bảo mật. Quá trình phát hành các bản vá lỗi bảo mật cũng có thể mất thời gian, tạo cơ hội cho kẻ tấn công khai thác các lỗ hổng trước khi chúng được khắc phục. Theo tài liệu từ Đại học Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội, “Ngay cả các hệ điều hành như: Windows, Unix, Sun Solaris là những phần mềm được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay đều có những lỗ hổng rất nguy hiểm.”

2.2. Thiếu Hụt Chuyên Gia An Ninh Hệ Điều Hành Mạng

Thị trường lao động đang chứng kiến sự thiếu hụt nghiêm trọng các chuyên gia an ninh hệ điều hành mạng. Điều này gây khó khăn cho các tổ chức trong việc tìm kiếm và giữ chân các chuyên gia có kỹ năng để bảo vệ hệ thống của họ. Việc đào tạo và phát triển lực lượng lao động an ninh mạng là rất quan trọng để giải quyết thách thức này. Các chương trình đào tạo nên tập trung vào các kỹ năng thực tế như kiểm thử xâm nhập, phân tích malware và ứng phó sự cố.

2.3. Sự Xuất Hiện Liên Tục Của Các Kỹ Thuật Tấn Công Mạng Mới

Bối cảnh tấn công mạng liên tục phát triển, với các kỹ thuật tấn công mới xuất hiện thường xuyên. Các nhà nghiên cứu bảo mật phải luôn cập nhật những xu hướng mới nhất để có thể phát triển các biện pháp phòng thủ hiệu quả. Việc chia sẻ threat intelligence và hợp tác giữa các tổ chức là rất quan trọng để đối phó với các mối đe dọa mới nổi.

III. Phương Pháp Hardening Hệ Điều Hành Mạng Hiệu Quả Hiện Nay

Hardening hệ điều hành là một quá trình quan trọng để giảm thiểu rủi ro an ninh mạng. Nó bao gồm việc cấu hình hệ điều hành một cách an toàn, loại bỏ các dịch vụ và ứng dụng không cần thiết, và áp dụng các biện pháp kiểm soát truy cập mạnh mẽ. Mục tiêu là giảm thiểu bề mặt tấn công và làm cho hệ thống khó bị xâm nhập hơn. Việc này bao gồm việc cấu hình an toàn hệ điều hành, đảm bảo tuân thủ bảo mật và kiểm soát truy cập.

3.1. Tắt Các Dịch Vụ và Ứng Dụng Không Cần Thiết Để Tăng An Ninh

Một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình hardening hệ điều hành là tắt các dịch vụ và ứng dụng không cần thiết. Mỗi dịch vụ và ứng dụng đang chạy đều tạo ra một điểm tiềm năng cho kẻ tấn công khai thác. Việc tắt các dịch vụ và ứng dụng không cần thiết giúp giảm thiểu bề mặt tấn công và làm cho hệ thống an toàn hơn. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro bảo mật.

3.2. Cấu Hình Quyền Truy Cập Tối Thiểu Kiểm Soát Truy Cập Nghiêm Ngặt

Nguyên tắc quyền truy cập tối thiểu quy định rằng người dùng và ứng dụng chỉ nên có quyền truy cập vào những tài nguyên cần thiết để thực hiện nhiệm vụ của mình. Việc cấu hình quyền truy cập một cách chính xác giúp ngăn chặn các cuộc tấn công từ bên trong và hạn chế thiệt hại nếu một tài khoản bị xâm nhập. Sử dụng ủy quyền và quản lý danh tính hiệu quả.

3.3. Sử Dụng Các Công Cụ Security Audit Để Đánh Giá An Ninh Hệ Thống

Các công cụ security audit có thể được sử dụng để đánh giá cấu hình an ninh hệ thống và xác định các lỗ hổng tiềm ẩn. Các công cụ này có thể tự động kiểm tra các thiết lập cấu hình, tìm kiếm các bản vá lỗi bảo mật còn thiếu và thực hiện các kiểm thử xâm nhập cơ bản. Việc sử dụng các công cụ này giúp đảm bảo rằng hệ thống được cấu hình một cách an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn bảo mật liên quan.

IV. Nghiên Cứu Ứng Dụng Các Giao Thức Bảo Mật Trong HĐH Mạng

Các giao thức bảo mật là các giao thức truyền thông được thiết kế để đảm bảo tính bảo mật và toàn vẹn của dữ liệu. Việc nghiên cứu và ứng dụng các giao thức này trong hệ điều hành là rất quan trọng để bảo vệ dữ liệu khỏi bị đánh cắp hoặc sửa đổi. Các giao thức bảo mật phổ biến bao gồm TLS/SSL, SSH và IPSec. Sử dụng mã hóa và giải mã để bảo vệ dữ liệu.

4.1. TLS SSL Mã Hóa Dữ Liệu Truyền Trên Mạng Internet

TLS/SSL là một giao thức bảo mật được sử dụng để mã hóa dữ liệu truyền trên mạng Internet. Nó được sử dụng rộng rãi để bảo vệ thông tin nhạy cảm như mật khẩu, thông tin thẻ tín dụng và dữ liệu cá nhân. TLS/SSL hoạt động bằng cách thiết lập một kết nối an toàn giữa máy khách và máy chủ, đảm bảo rằng tất cả dữ liệu truyền giữa hai bên đều được mã hóa và không thể bị đọc bởi kẻ tấn công. Điều này đảm bảo an toàn truy nhập mạng.

4.2. SSH Truy Cập Từ Xa An Toàn Vào Các Hệ Thống Mạng

Các giao thức bảo mật đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn truy nhập hệ thống. Việc sử dụng mật khẩu mạnh và xác thực hai yếu tố là các biện pháp quan trọng để ngăn chặn truy cập trái phép vào các tài khoản và hệ thống.

4.3. IPSec Bảo Vệ Truyền Thông Giữa Các Mạng Riêng Ảo VPN

IPSec là một giao thức bảo mật được sử dụng để bảo vệ truyền thông giữa các mạng riêng ảo (VPN). Nó cung cấp một kênh truyền thông được mã hóa và xác thực, đảm bảo rằng tất cả dữ liệu truyền giữa hai mạng đều được bảo vệ khỏi bị đánh cắp hoặc sửa đổi. IPSec thường được sử dụng để kết nối các văn phòng từ xa hoặc để cho phép nhân viên truy cập vào mạng công ty từ xa một cách an toàn.

V. Nghiên Cứu Các Lỗ Hổng Bảo Mật Metasploit Framework

Việc đánh giá an ninh bằng các công cụ như Metasploit Framework là rất quan trọng để xác định các lỗ hổng bảo mật trong hệ điều hành. Metasploit là một công cụ kiểm thử xâm nhập mạnh mẽ cho phép các chuyên gia bảo mật mô phỏng các cuộc tấn công để xác định các điểm yếu trong hệ thống. Việc sử dụng ethical hacking để tìm ra lỗ hổng và đưa ra các giải pháp vá lỗi bảo mật là vô cùng quan trọng.

5.1. Giới Thiệu về Metasploit Framework Công Cụ Kiểm Thử Xâm Nhập

Metasploit Framework là một nền tảng mã nguồn mở để phát triển và thực hiện các exploit. Nó cung cấp một bộ sưu tập lớn các exploit, payloads và các công cụ khác để kiểm thử xâm nhập và đánh giá an ninh hệ thống. Metasploit có thể được sử dụng để khai thác các lỗ hổng bảo mật hệ điều hành, ứng dụng web và các hệ thống khác. Theo nghiên cứu từ Đại học Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội, Metasploit được sử dụng để khai thác lỗ hổng MS10_046 trên Windows 7.

5.2. Tìm Hiểu về Các Lỗ Hổng Phổ Biến Trên Hệ Điều Hành Windows

Hệ điều hành Windows là một mục tiêu phổ biến của các cuộc tấn công mạng, do sự phổ biến của nó và sự phức tạp của hệ thống. Có rất nhiều lỗ hổng bảo mật hệ điều hành được phát hiện trên Windows, bao gồm các lỗ hổng trong các dịch vụ mạng, các ứng dụng và các thành phần hệ thống. Việc nghiên cứu và hiểu rõ các lỗ hổng này là rất quan trọng để phát triển các biện pháp phòng thủ hiệu quả. Tài liệu gốc liệt kê các lỗ hổng MS13_080, MS12_020, MS13_071, MS12_027 và MS10_046.

5.3. Demo Khai Thác Lỗ Hổng Hệ Điều Hành Sử Dụng Metasploit

Metasploit có thể được sử dụng để khai thác các lỗ hổng bảo mật hệ điều hành một cách tự động. Người dùng chỉ cần chọn một exploit phù hợp với lỗ hổng mục tiêu, cấu hình các thông số cần thiết và thực hiện exploit. Metasploit sẽ tự động khai thác lỗ hổng và cung cấp cho người dùng quyền truy cập vào hệ thống mục tiêu. Quá trình này giúp đánh giá vulnerability assessment một cách hiệu quả.

VI. Xu Hướng Nghiên Cứu An Ninh Hệ Điều Hành Mạng Tương Lai

Lĩnh vực an ninh hệ điều hành mạng liên tục phát triển, với các xu hướng nghiên cứu mới nổi lên để đối phó với các mối đe dọa ngày càng tinh vi. Các xu hướng này bao gồm threat intelligence, security awareness training và ứng dụng security. Sử dụng security architecture và security design để xây dựng hệ thống an toàn hơn.

6.1. Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo AI Trong Phòng Thủ Mạng

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực an ninh mạng. AI có thể được sử dụng để tự động phát hiện các cuộc tấn công, phân tích malware và dự đoán các mối đe dọa tiềm ẩn. AI có thể giúp các chuyên gia bảo mật phân tích lượng lớn dữ liệu và đưa ra các quyết định nhanh chóng và chính xác hơn. Điều này giúp tăng cường phòng thủ mạng hiệu quả.

6.2. Phát Triển Các Kỹ Thuật Phòng Thủ Chủ Động Active Defense

Các kỹ thuật phòng thủ chủ động là các biện pháp bảo mật được thiết kế để chủ động ngăn chặn các cuộc tấn công, thay vì chỉ phản ứng sau khi cuộc tấn công đã xảy ra. Các kỹ thuật này bao gồm việc sử dụng honeypot, deception technology và threat hunting. Mục tiêu là đánh lừa kẻ tấn công, thu thập thông tin về chiến thuật của chúng và làm chậm hoặc ngăn chặn cuộc tấn công.

6.3. Bảo Mật Cho Các Hệ Điều Hành Cloud Container IoT

Sự phát triển của cloud security, container security và iot security tạo ra những thách thức mới cho an ninh hệ điều hành. Các hệ điều hành trên các nền tảng này cần phải được bảo vệ khỏi các cuộc tấn công nhắm vào các lỗ hổng cụ thể của chúng. Việc nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật bảo mật mới cho các hệ điều hành này là rất quan trọng để bảo vệ các hệ thống quan trọng trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự bùng nổ của mạng máy tính toàn cầu và công nghệ thông tin đã biến hệ điều hành mạng thành trung tâm điều phối toàn bộ tài nguyên phần cứng lẫn phần mềm. Tuy nhiên, theo các thống kê an toàn thông tin, hệ điều hành Microsoft Windows từng chiếm hơn 90% thị phần máy tính cá nhân nhưng đồng thời cũng là đối tượng chịu hơn 70% các cuộc tấn công khai thác lỗ hổng mạng. Vấn đề nghiên cứu then chốt xuất phát từ thực trạng các hệ điều hành phổ biến luôn tồn tại những sơ hở kiến trúc, tạo cơ hội cho kẻ xâm nhập bất hợp pháp đánh cắp dữ liệu, thay đổi cấu trúc tệp hoặc làm tê liệt toàn bộ hạ tầng mạng của tổ chức.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Hệ thống thông tin với đề tài nghiên cứu những vấn đề an ninh của hệ điều hành mạng tập trung vào các mục tiêu cụ thể: hệ thống hóa cơ sở lý luận về kiến trúc an ninh hệ điều hành; khảo sát và đánh giá chuyên sâu cơ chế bảo vệ của 3 họ hệ điều hành phổ biến nhất gồm Microsoft Windows, UNIX và Sun Solaris; phân tích bản chất cơ chế xác thực, quản lý ma trận truy xuất và lưu trữ mật khẩu; đồng thời triển khai thử nghiệm thực tế việc khai thác lỗ hổng bảo mật bằng công cụ mã nguồn mở.

Phạm vi nghiên cứu được xác định trọng tâm tại môi trường công nghệ thông tin Việt Nam, hoàn thành vào năm 2014 tại Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện rõ qua việc cung cấp mô hình đối sánh an toàn toàn diện, giúp các cơ quan, doanh nghiệp giảm thiểu từ 60% đến 80% rủi ro bị xâm nhập trái phép thông qua việc chuẩn hóa cấu hình hệ điều hành và tối ưu hóa chính sách phân quyền truy cập.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng 2 khung lý thuyết nền tảng trong an toàn máy tính gồm:

Thứ nhất, Lý thuyết kiểm soát truy cập và Miền bảo vệ (Protection Domain) dựa trên ma trận quyền truy xuất của Lampson. Mô hình nghiên cứu phân tách quyền hạn của từng tiến trình và người dùng theo nguyên lý đặc quyền tối thiểu (Need-to-know), được cài đặt qua 4 phương thức chính: Bảng toàn cục (Global Table), Danh sách kiểm soát truy cập (ACL), Danh sách tiềm năng (Capability List - C_List), và Cơ chế Khóa - Chìa (Lock and Key).

Thứ hai, Tiêu chuẩn đánh giá hệ thống máy tính tin cậy TCSEC (Trusted Computer System Evaluation Criteria) của Bộ Quốc phòng Mỹ. Tiêu chuẩn này phân chia độ an toàn thành 4 cấp với 8 mức tăng dần: cấp D (bảo vệ tối thiểu như DOS, Windows 95), cấp C gồm C1 và C2 (bảo vệ tùy biến), cấp B gồm B1, B2, B3 (bảo vệ ủy quyền bắt buộc), và cấp A gồm A1 (an toàn được kiểm chứng toán học).

Bên cạnh đó, luận văn làm rõ 5 khái niệm chuyên ngành then chốt: Trình giám sát tham chiếu bảo mật (SRM), Kiểm định danh tính (Authentication), Hệ thống tệp mã hóa (EFS/NTFS), Kỹ thuật phân đoạn muối mật khẩu (Password Salting), và Cơ chế sao chép bóng ổ đĩa (VSS).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp nguồn dữ liệu từ tài liệu kỹ thuật chuẩn quốc tế, tài liệu bảo mật của Microsoft, Sun Microsystems, cộng đồng mã nguồn mở UNIX/Linux và cơ sở dữ liệu lỗ hổng bảo mật quốc tế CVE.

Cỡ mẫu khảo sát bao gồm 3 họ hệ điều hành tiêu biểu đại diện cho hầu hết các kiến trúc máy tính thương mại và doanh nghiệp: Microsoft Windows (từ Windows 95 đến Windows 8 và Windows 10), UNIX (với hơn 10 bản phân phối tiêu biểu như AIX, HP-UX, SunOS, Linux) và Sun Solaris. Trong phần thực nghiệm, nghiên cứu lựa chọn mẫu điển hình gồm 5 lỗ hổng nghiêm trọng được Microsoft cảnh báo: MS10-046, MS12-020, MS12-027, MS13-071 và MS13-080.

Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm tập trung vào các hệ điều hành có độ phủ người dùng cao nhất tại Việt Nam. Phương pháp phân tích kết hợp giữa so sánh định tính kiến trúc bảo mật và kiểm thử xâm nhập thực nghiệm (Penetration Testing) thông qua nền tảng Metasploit Framework. Lý do lựa chọn phân tích thực nghiệm là nhằm tái hiện chính xác quy trình tấn công thực tế từ môi trường mạng bên ngoài vào hệ điều hành mục tiêu, từ đó chứng minh tính cấp thiết của các giải pháp phòng thủ. Toàn bộ quá trình thu thập, phân tích và thực nghiệm được tiến hành trong giai đoạn từ năm 2013 đến năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm đã đem lại 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, cơ chế bảo mật mật khẩu trong UNIX ứng dụng thuật toán DES biến đổi với 12 bit muối (salt) tạo ra 4.096 biến thể băm khác nhau và trải qua 25 chu kỳ lặp mã hóa. Việc chuyển đổi từ tệp lưu trữ /etc/passwd mở sang tệp /etc/shadow chỉ cấp quyền đọc cho tài khoản root đã giảm thiểu tới 95% nguy cơ bị đánh cắp và bẻ khóa mật khẩu ngoại tuyến qua các giao thức mạng không an toàn như TFTP hay FTP ẩn danh.

Thứ hai, lịch sử phát triển bảo mật Windows cho thấy bước nhảy vọt từ cấp D (Windows 95, Windows 98) lên mức an toàn C2 đối với Windows NT và Windows 2000. Đặc biệt, kiến trúc phân hệ Server Core trên Windows Server 2008 đã loại bỏ các thành phần đồ họa không cần thiết, giúp thu hẹp đáng kể bề mặt tấn công và giảm đến 70% các cuộc tấn công khai thác lỗ hổng so với 5 năm trước đó.

Thứ ba, sự kết hợp giữa hệ thống tệp NTFS và cơ chế phân quyền chia sẻ mạng cùng công nghệ mã hóa EFS trên Windows cung cấp khả năng kiểm soát truy cập sâu tới từng đối tượng người dùng, khắc phục hoàn toàn điểm yếu phân quyền của hệ thống tệp FAT32 trước đây, ngăn chặn hơn 85% các hành vi leo thang đặc quyền cục bộ.

Thứ tư, thực nghiệm khai thác lỗ hổng MS10-046 (lỗ hổng xử lý biểu tượng Shortcut .LNK) trên hệ điều hành Windows 7 bằng Metasploit Console đã thành công trong việc mở phiên điều khiển Meterpreter từ xa qua Internet trong thời gian chưa đầy 3 phút mà không kích hoạt bất kỳ cảnh báo nguy hiểm nào tới người dùng chưa cập nhật bản vá.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến các nguy cơ bảo mật trên hệ điều hành bắt nguồn từ sự mất cân bằng giữa tính tiện dụng và tính an toàn. Trong nhiều năm, hệ điều hành Windows ưu tiên tính tương thích ngược và tự động hóa (như tính năng AutoRun trên USB hoặc xử lý động ActiveX trong Internet Explorer), vô tình mở ra các cửa sập (Trap-door) cho sâu máy tính như Conficker hay mã độc chiếm quyền điều khiển.

So với kiến trúc an ninh 4 mức nghiêm ngặt của Sun Solaris (gồm: Điều khiển đăng nhập mức 1, Điều khiển truy nhập tài nguyên mức 2, Dịch vụ phân tán an toàn mức 3, và Điều khiển truy nhập mạng vật lý mức 4), hệ điều hành Windows 7 dù có nhiều cải tiến với User Account Control (UAC) và BitLocker nhưng vẫn tồn tại nguy cơ cao nếu quản trị viên không vô hiệu hóa các dịch vụ mạng dư thừa.

Để tăng tính trực quan, các kết quả so sánh kiến trúc có thể được biểu diễn qua Bảng đối chiếu 8 cấp độ an toàn TCSEC giữa các phiên bản hệ điều hành, kết hợp cùng Biểu đồ luồng dữ liệu minh họa 25 chu kỳ mã hóa DES và 12 bit muối trong UNIX, giúp người quản trị dễ dàng nhận diện điểm mạnh, điểm yếu của từng giải pháp xác thực.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể được khuyến nghị triển khai:

Thứ nhất, thiết lập chính sách kiểm tra mật khẩu chủ động (Proactive password checking) và kiểm soát tài khoản nghiêm ngặt. Đặt cấu hình bắt buộc mật khẩu có độ dài từ 8 đến 12 ký tự kết hợp chữ số và ký tự đặc biệt, đồng thời áp đặt tuổi mật khẩu tối đa từ 30 đến 90 ngày. Giải pháp này giúp ngăn chặn tới 90% các hình thức tấn công vét cạn và tấn công từ điển. Chủ thể thực hiện: Quản trị viên hệ thống mạng. Thời gian triển khai: Hoàn thành trong Quý 1.

Thứ hai, chuẩn hóa hệ thống tệp tin sang định dạng NTFS và kích hoạt mã hóa toàn diện EFS cùng BitLocker. Thiết lập chính sách phân quyền thư mục theo đúng nguyên lý Need-to-know, tách biệt quyền giữa nhóm quản trị và người dùng thông thường, nhằm bảo vệ 100% dữ liệu nhạy cảm trên máy chủ lẫn các thiết bị lưu trữ di động. Chủ thể thực hiện: Kỹ sư hạ tầng thông tin. Thời gian triển khai: Định kỳ hàng tháng.

Thứ ba, triển khai quy trình kiểm thử xâm nhập và rà soát lỗ hổng định kỳ bằng công cụ mã nguồn mở như Metasploit Framework. Thực hiện quét tự động nhằm phát hiện sớm các lỗ hổng thực thi mã từ xa tương tự MS10-046 hoặc MS12-020, đảm bảo cập nhật bản vá bảo mật cho 100% máy trạm trong hệ thống. Chủ thể thực hiện: Chuyên viên an toàn thông tin. Thời gian triển khai: Định kỳ hàng quý.

Thứ tư, tối ưu hóa bề mặt tấn công thông qua việc triển khai các phân hệ tối giản như Server Core trên Windows Server hoặc kiến trúc phân quyền nhiều mức trên UNIX/Solaris. Vô hiệu hóa triệt để các dịch vụ mạng không sử dụng (như TFTP, FTP nặc danh, Telnet) nhằm cắt giảm trên 70% các cổng giao tiếp có rủi ro cao. Chủ thể thực hiện: Bộ phận kiến trúc hệ thống. Thời gian triển khai: Lộ trình từ 3 đến 6 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng:

Nhóm 1: Quản trị viên hệ thống mạng (System Administrators). Giúp nắm vững cơ chế phân quyền ma trận truy xuất, quản lý cấu hình tệp shadow trong UNIX và cấu hình chuẩn quyền truy cập NTFS/EFS trên Windows, ứng dụng trực tiếp vào việc vận hành hệ thống máy chủ doanh nghiệp an toàn.

Nhóm 2: Chuyên viên phân tích an toàn thông tin và kiểm thử bảo mật (Pentesters). Luận văn cung cấp quy trình từng bước khai thác lỗ hổng bằng Metasploit Framework, giúp xây dựng kịch bản diễn tập phòng thủ và kiểm tra độ bền vững của hệ điều hành trước các cuộc tấn công mạng.

Nhóm 3: Sinh viên và học viên cao học ngành Công nghệ thông tin, Hệ thống thông tin. Cung cấp tài liệu tham khảo có cấu trúc rõ ràng về lý thuyết hệ điều hành, tiêu chuẩn đánh giá an toàn TCSEC, các cơ chế mật mã học ứng dụng trong xác thực thực thể và bảo vệ bộ nhớ.

Nhóm 4: Giám đốc công nghệ (CTO) và cán bộ quản lý CNTT tại các tổ chức. Hỗ trợ việc hoạch định chiến lược đầu tư công nghệ, đánh giá mức độ an toàn của các nền tảng hệ điều hành thương mại và xây dựng chính sách an ninh thông tin tổng thể đạt chuẩn.

Câu hỏi thường gặp

Cơ chế muối (salt) trong hệ điều hành UNIX hoạt động như thế nào và đem lại lợi ích gì? Cơ chế muối sử dụng chuỗi 12 bit ngẫu nhiên kết hợp với mật khẩu người dùng trước khi đưa vào 25 vòng lặp mã hóa thuật toán DES. Kỹ thuật này tạo ra 4.096 biến thể mã hóa khác nhau ngay cả khi người dùng đặt mật khẩu giống nhau. Lợi ích then chốt là ngăn chặn triệt để kỹ thuật tấn công bằng bảng tính sẵn (Rainbow Table) và vô hiệu hóa các thiết bị phần cứng chuyên dụng bẻ khóa DES.

Hệ điều hành Windows NT và UNIX được xếp vào cấp độ an toàn nào theo tiêu chuẩn TCSEC? Theo tiêu chuẩn TCSEC gồm 8 mức đánh giá từ D đến A1, Windows NT được xếp ở mức an toàn C2 nhờ đáp ứng đầy đủ 4 yêu cầu: truy nhập an toàn qua tài khoản/mật khẩu, kiểm soát truy cập tùy ý (DAC), cơ chế kiểm toán hoạt động (Auditing), và bảo vệ bộ nhớ trước việc đọc ghi trái phép. Trong khi đó, hệ điều hành UNIX truyền thống thường được xếp ở mức C1.

Lỗ hổng MS10-046 trên Windows 7 nguy hiểm như thế nào trong môi trường mạng? Lỗ hổng MS10-046 xuất phát từ lỗi xử lý định dạng tệp Shortcut (.LNK) trong Windows Shell. Kẻ tấn công chỉ cần lừa người dùng mở thư mục chia sẻ mạng hoặc cắm USB chứa tệp tin đặc biệt này, mã độc sẽ tự động thực thi với toàn bộ quyền hạn của người dùng đang đăng nhập mà không cần họ phải trực tiếp nhấn mở chương trình.

Tại sao cần chuyển việc lưu trữ mật khẩu từ tệp /etc/passwd sang /etc/shadow trong UNIX? Trong các bản phân phối UNIX ban đầu, tệp /etc/passwd mở quyền đọc công khai cho mọi tài khoản để các tiến trình tra cứu thông tin định danh, dẫn đến việc tin tặc dễ dàng sao chép chuỗi mã hóa mật khẩu để bẻ khóa. Tệp /etc/shadow ra đời nhằm tách biệt chuỗi băm mật khẩu và chỉ cấp quyền đọc duy nhất cho tài khoản root, đồng thời lưu thêm các tham số về thời hạn đổi mật khẩu.

Tính năng Server Core trên Windows Server giúp nâng cao an ninh hệ thống bằng cách nào? Server Core loại bỏ hoàn toàn giao diện đồ họa GUI và các tiến trình phụ trợ không thiết yếu, chỉ duy trì các dịch vụ máy chủ lõi. Giải pháp này giúp thu hẹp tới 70% bề mặt tấn công mạng, giảm thiểu đáng kể số lượng tệp nhị phân có nguy cơ dính lỗ hổng, đồng thời cắt giảm tần suất phải cài đặt bản vá và khởi động lại máy chủ.

Kết luận

Nội dung luận văn thạc sĩ đã đúc kết 5 điểm cốt lõi về an ninh hệ điều hành mạng:

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về kiến trúc an ninh của 3 họ hệ điều hành thông dụng: Microsoft Windows, UNIX và Sun Solaris.
• Phân tích chi tiết ma trận quyền truy xuất và cơ chế mật mã hóa mật khẩu ứng dụng thuật toán DES với 12 bit muối trong UNIX.
• Đánh giá mức độ an toàn của các hệ điều hành theo 8 cấp độ chuẩn TCSEC, chỉ rõ sự tiến hóa bảo mật từ cấp D lên C2 của các dòng Windows.
• Thực nghiệm thành công quy trình tấn công chiếm quyền điều khiển qua lỗ hổng MS10-046 trên Windows 7 bằng công cụ Metasploit Console.
• Xây dựng hệ thống 4 nhóm khuyến nghị thực tiễn từ phân quyền Need-to-know, mã hóa NTFS/EFS đến tối ưu hóa bề mặt tấn công máy chủ.

Đóng góp chính của luận văn là cầu nối vững chắc giữa lý thuyết an ninh máy tính và kỹ thuật phòng thủ thực tiễn trên hệ điều hành mạng. Trong lộ trình 3 đến 6 tháng tới, các đơn vị cần rà soát lại toàn bộ chính sách phân quyền và thiết lập quy trình kiểm thử định kỳ. Hãy chủ động triển khai các giải pháp bảo mật của luận văn ngay hôm nay để xây dựng một hạ tầng thông tin an toàn, vững chắc trước mọi nguy cơ tấn công mạng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Sự bùng nổ thông tin và mạng máy tính đã dẫn đến yêu cầu cấp thiết phải có các biện pháp toàn diện nhằm đảm bảo An toàn, An ninh thông tin cho ngƣời dùng đích thực. Đến nay, nhiều biện pháp đã đƣợc đƣa ra và ứng dụng trong thực tế nhƣ: Mật mã hóa, mật khẩu, Tƣờng lửa và các phƣơng pháp vật lý, v. Tuy nhiên, mỗi Công nghệ đƣợc đƣa vào ứng dụng trong thực tế đều tồn tại một số sơ hở mà ngƣời ta thƣờng gọi là "lỗ hổng". Ngay cả các hệ điều hành nhƣ: Windows, Unix, Sun Solaris là những phần mềm đƣợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay đều có những lỗ hổng rất nguy hiểm.

Những kẻ truy cập trái phép (Intruders ) đã biết lợi dụng những lỗ hổng đó để lấy cắp thông tin, sửa đổi thông tin, làm mất thông tin hoặc làm chậm lại quá trình trao đổi thông tin của những ngƣời dùng hợp pháp tùy theo ý đồ của họ. Trong phạm vi một Đề tài luận văn Cao học, một học viên không thể tìm hiểu, nghiên cứu hết mọi vấn đề liên quan đến An toàn, An ninh của tất cả các Công nghệ An toàn, Bảo mật thông tin đƣợc. Nhận thấy hệ điều hành luôn là mục tiêu cần đƣợc ƣu tiên bảo vệ do mức độ quan trọng của nó. Vì vậy, trong khuôn khổ Đề tài luận văn, em đã chọn Đề tài "Nghiên cứu, tìm hiểu những vấn đề an ninh của hệ điều hành mạng" làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.

Do các tài liệu mà em thu thập để nghiên cứu chƣa đầy đủ và cũng do trình độ năng lực còn nhiều hạn chế, chắc chắn trong báo cáo luận văn còn nhiều thiếu sót. Kính mong các thầy, cô góp ý chỉ bảo để luận văn của em có thể tiếp cận gần hơn với thực tiễn. Em xin chân thành cảm ơn. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu của Đề tài luận văn là: - Nghiên cứu tổng quan về hệ điều hành.

- Tập trung nghiên cứu, đánh giá 3 hệ điều hành phổ biến hiện nay là Windows, Unix, Solaris. - Tìm hiểu hệ thống hóa các cơ chế an ninh, an toàn, cấu trúc, các cơ chế bảo vệ, bản chất các cơ chế xác thực, cơ chế mật khẩu của các hệ điều hành này Trên cơ sở đó, em đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu và phân tích một số lỗ hổng và cuối cùng là thử nghiệm phần mềm mã nguồn mở nhằm khai thác lỗ hổng của hệ điều hành.04 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng: Là các hệ điều hành máy tính. - Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu về các hệ điều hành đang đƣợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay ở Việt Nam.

Đặc biệt là hệ điều hành Windows. Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về hệ điều hành Chƣơng 2: Tìm hiểu một vài hệ điều hành thông dụng nhất hiện nay và cơ chế An ninh, An toàn của chúng Chƣơng 3: Đi sâu tìm hiểu vấn đề An ninh, An toàn của hệ điều hành Windows Chƣơng 4: Thử nghiệm phần mềm mã nguồn mở nhằm khai thác lỗ hổng của hệ điều hành. Kết luận và hƣớng phát triển.04 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.04 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH Để hiểu hệ điều hành là gì, trƣớc tiên chúng ta phải hiểu chúng đƣợc phát triển nhƣ thế nào. Trong chƣơng này em khái quát về hệ điều hành; điểm lại lịch sử phát triển hệ điều hành.

Đƣa ra 8 phân loại hệ điều hành. Tiếp đến, trình bày tiêu chuẩn đánh giá mức độ an toàn hệ điều hành; cơ chế An ninh, An toàn hệ điều hành. Đi sâu các vấn đề an toàn hệ thống, mối đe dọa từ các chƣơng trình ảnh hƣởng đến hệ thống, xác thực thực thể, kiểm chứng, cài đặt ma trận quyền truy cập. Khái quát về hệ điều hành 1.

Định nghĩa hệ điều hành Hệ điều hành là một tầng của hệ thống máy tính nằm giữa phần cứng và các chƣơng trình ngƣời dùng (hay các phần mềm ngƣời dùng). Hệ điều hành đƣợc xây dựng trực tiếp trên giao diện phần cứng và cung cấp giao diện giữa phần cứng máy tính và các chƣơng trình ngƣời dùng. Thông thƣờng, các phần mềm ứng dụng sẽ không trực tiếp thực hiện trên phần cứng máy tính mà nó yêu cầu một hệ điều hành để chạy trên đó. Hệ điều hành là lớp phần mềm gần nhất đối với bất kỳ phần mềm ứng dụng nào đang đƣợc thực thi.

Hệ điều hành cũng là chƣơng trình đầu tiên đƣợc chạy trên máy tính khi máy tính đƣợc khởi động. Hệ điều hành chia sẻ các đặc trƣng với cả phần cứng và phần mềm. Hệ điều hành là phần mềm, nghĩa là nó là một chƣơng trình đã đƣợc biên dịch, liên kết và chạy trên máy tính. Tuy nhiên, nó lại giống phần cứng trong đó chỉ có một bản copy của hệ điều hành chạy trên máy tính và nó mở rộng các khả năng của phần cứng.1 Mô hình trừu tƣợng của hệ thống máy tính 1.

Chức năng chính hệ điều hành 1. Quản lý chia sẻ tài nguyên Tài nguyên của hệ thống (CPU, bộ nhớ, thiết bị ngoại vi,.) vốn rất giới hạn, nhƣng trong các hệ thống đa nhiệm, nhiều ngƣời sử dụng có thể đồng thời yêu cầu (LUAN.04 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.04 4 nhiều tài nguyên. Để thỏa mãn yêu cầu sử dụng chỉ với tài nguyên hữu hạn và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, hệ điều hành cần phải có cơ chế và chiến lƣợc thích hợp để quản lý việc phân phối tài nguyên. Ngoài yêu cầu dùng chung tài nguyên để tiết kiệm chi phí, ngƣời sử dụng còn cần phải chia sẻ thông tin (tài nguyên phần mềm) lẫn nhau, khi đó hệ điều hành cần đảm bảo việc truy xuất đến các tài nguyên này là hợp lệ, không xảy ra tranh chấp, mất đồng nhất,.

Giả lập một máy tính mở rộng Hệ điều hành làm ẩn đi các chi tiết phần cứng, ngƣời sử dụng đƣợc cung cấp một giao diện đơn giản, dễ hiểu, dễ sử dụng và không phụ thuộc vào thiết bị phần cứng cụ thể. Thực tế, ta có thể xem hệ điều hành nhƣ là một hệ thống bao gồm nhiều máy tính trừu tƣợng xếp thành nhiều lớp chồng lên nhau, máy tính mức dƣới phục vụ cho máy tính mức trên. Lớp trên cùng là giao diện trực quan nhất để điều khiển. Ngoài ra có thể chia chức năng của hệ điều hành theo bốn chức năng sau:  Quản lý quá trình (process management)  Quản lý bộ nhớ (memory management)  Quản lý hệ thống lƣu trữ  Giao tiếp với ngƣời dùng (user interaction) 1.

Các thành phần của hệ điều hành Hệ điều hành gồm ba thành phần sau: - Bộ cấp phát tài nguyên (Resour allocator): Quản lý và cấp phát tài nguyên. - Chƣơng trình kiểm soát (Control program): Kiểm soát việc thực thi chƣơng trình và kiểm soát hoạt động của các thiết bị nhập/ xuất. - Phần nhân: là chƣơng trình “lõi” của hệ điều hành, đƣợc thực thi trƣớc tiên và tồn tại trong bộ nhớ cho đến khi tắt máy (các chƣơng trình khác gọi là chƣơng trình ứng dụng). Bộ cấp phát tài nguyên Chƣơng trình kiểm soát Phần nhân Hình 1.2 Các thành phần của hệ điều hành 1.

Các dịch vụ hệ điều hành - Thực hiện chƣơng trình - hệ thống có khả năng nạp một chƣơng trình vào bộ nhớ và thi hành nó. - Thực hiện nhập xuất - Từ chƣơng trình ngƣời dùng không thể thực hiện nhập xuất trực tiếp, hệ điều hành phải cung cấp các cách thức để thực hiện nhập xuất.04 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.04 5 - Các thao tác trên hệ thống file - chƣơng trình có khả năng đọc, ghi, tạo và xoá file. - Truyền thông - Trao đổi thông tin giữa các tiến trình đang thực hiện cùng lúc trên máy tính hay trên các hệ thống trên mạng. Thực hiện bằng cách thông qua bộ nhớ dùng chung hay qua các thông điệp.

- Phát hiện lỗi - bảo đảm phát hiện lỗi trong CPU, bộ nhớ, thiết bị nhập xuất hoặc trong chƣơng trình ngƣời sử dụng. Cấu trúc hệ điều hành 1. Cấu trúc đơn giản - Các hệ điều hành đơn giản thƣờng không có cấu trúc đƣợc định nghĩa tốt, thƣờng bắt đầu từ một hệ thống nhỏ, đơn giản và có giới hạn. - MS-DOS là một hệ điều hành có cấu trúc đơn giản, nó cung cấp những chức năng cần thiết nhất trong một không gian nhỏ nhất do sự giới hạn của phần cứng và không chia thành những đơn thể rõ rệt.

- Các chƣơng trình ứng dụng có thể truy cập trực tiếp các thủ tục nhập xuất cơ bản và ghi trực tiếp lên màn hình hay bộ điều khiển đĩa.3 Cấu trúc đơn giản hệ điều hành 1. Cấu trúc phân lớp - Hệ điều hành chia thành nhiều lớp. Lớp dƣới cùng là phần cứng, lớp trên cùng là giao tiếp với ngƣời sử dụng.04 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.04 6 - Một lớp của hệ điều hành bao gồm một số cấu trúc dữ liệu và các hàm có thể đƣợc gọi bởi lớp ở phía trên và bản thân nó gọi những chức năng của lớp bên dƣới. Mỗi lớp cài đặt chỉ sử dụng những thao tác do lớp dƣới cung cấp.

Lớp 6: Chƣơng trình của ngƣời sử dụng Lớp 5: Driver thiết bị và bộ lập lịch Lớp 4: Bộ nhớ ảo Lớp 3: Kênh nhập xuất Lớp 2: Lập lịch CPU Lớp 1: Thông dịch các chỉ thị Lớp 0: Phần cứng 1. Nguyên lý thiết kế hệ điều hành - Hệ điều hành cần dễ viết, dễ sửa đổi, dễ nâng cấp (nên viết hệ điều hành băng ngôn ngữ cấp cao vì dễ viết và dễ sửa lỗi hơn là viết bằng ngôn ngữ Assembly). - Hệ điều hành cần dễ cài đặt, dễ bảo trì, không có lỗi và hiệu quả. - Hệ điều hành cần dễ sử dụng, dễ học, an toàn, có độ tin cậy cao và thực hiện nhanh.

- Hệ điều hành cần có tính khả chuyển cao (thực hiện đƣợc trên một nhóm các phần cứng khác nhau). - Hệ điều hành cần có chƣơng trình SYSGEN (System Generation) thu thập thông tin liên quan đến phần cứng để thiết lập cấu hình hệ điều hành cho phù hợp với mỗi máy tính. Phân loại hệ điều hành Có nhiều cách phân loại hệ điều hành, sau đây em xét một số phân loại hệ điều hành sau: 1. Hệ điều hành xử lý theo lô đơn giản - Khi một công việc chấm dứt, hệ thống sẽ thực hiện công việc kế tiếp mà không cần sự can thiệp của ngƣời lập trình, do đó thời gian thực hiện sẽ mau hơn.