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窥视Windows技术发展方向(三)


发布日期:2021/10/21
 

可信赖计算

Windows XP要比x系列的操作系统安全和稳定得多但是一连串的漏洞修补漏洞的补丁利用漏洞发起攻击的蠕虫又显示出微软还有很长一段路要走改进安全性不仅仅是一个修补Bug和补救设计疏忽的问题它还意味着提供这样一个平台这个平台内含的功能使得设计者和用户能够执行安全的可信赖的计算

微软的战略是继续评估其代码中存在问题的领域并发布补丁同时开始将更多的开发工作转移到使用NET框架的托管代码以避免可能影响安全性的常见错误就长期目标而言微软正在开发一个野心勃勃的新式基础结构——以前叫做Palladium现在则改成了一个笨拙的缩写词NGSCB(读作ingscub全称是NextGeneration Secure Computing Base

尽管有人嘲笑NGSCB只不过是一种强制许可限制和实现严格DRM(数字版权管理)技术的升级版但其设计目标是提供这样一种功能这种功能确保应用程序确实就是它们所宣称的那样它们的角色和权限受到适当的限制可以可靠地采用高强度加密技术建立起可信赖的平台为信息交换和交易提供安全的服务

要使用NGSCB功能主板必须带有SSC/TPM(Secure Support Component/Trusted Platform Module即安全支持组件/可信赖平台模块)还要有支持NGSCB的处理器和芯片组经过改装的外围设备在处理器方面Intel已在讨论有关LaGrande技术的计划这种技术将提供诸如保护安全内存(即使是对于DMA访问)引擎之类功能从即将出现的Prescott CPU及其支持芯片组开始Intel将在它的芯片组中提供LaGrande技术

NGSCB提供了一种额外的运行模式软件可以在需要执行敏感任务时随时切换进入这种模式想象一个三层的蛋糕模型底层是硬件中间是内核模式的软件(例如操作系统核心)顶层是用户模式的软件例如应用程序在概念上NGSCB将把每一层分成两个部分

左边的部分就是现在的硬件/软件运行情况它仍象以前一样工作右边的一部分则属于安全区域应用程序通常在左边的一部分运行直到需要某种安全服务时它们才临时地切换到右边的部分

在右边这一部分中系统提供四种关键性的功能安全IO密封存储进程高度隔离以及签证(Attestation)——数字签名的程序标识

安全IO意味着流经输入/输出设备和系统的每一比特信息不仅已经加密(因而很难嗅探)而且经过密码签名(因而不可能在传递途中被修改)在NGSCB的最初版本中安全IO路径具体包括USB设备(包括键盘和鼠标)CPU和芯片组图形控制器以及连接这些设备的通道由于这些位置的信息都得到了保护这样恶意软件就很难得逞例如很难监视键盘动作也很难扫描视频内存窃取输出到屏幕的信息

密封存储是经过密码加密的安全磁盘存储只能通过特定的密钥加密/解密——这样除非取得明确的授权否则一个应用程序就不能偷窥另一程序的密封存储空间中的内容进程高度隔离的意义也相似它意味着一个程序不能分析或操作另一个程序使用的内存空间

签证则提供了这样一种机制这种机制保证每一个应用程序就是它所声明的那个程序具体是记录一个加密的校验和如果应用程序被修改校验和就变成非法其基本思路是保证特定的数据只能由获得明确授权的应用程序访问——同时确保应用程序不会被诸如特洛伊木马之类的恶意程序非法修改这种层次的安全机制不仅能在独立的系统上发挥作用在联网的机器上也同样有效

管理这些功能并为应用程序提供API的是nexus这是一个运行在右边内核层的组件微软打算在Longhorn中提供一个基本的nexus——但是如果你不信任Microsoft又该怎么办?

首先是否使用nexus和NGSCB功能完全由用户自己决定其次微软计划向研究机构和有限的用户开放其nexus源代码另外作为一种可选的方案第三方也可以创建可替换使用的nexus这种第三方的nexus不必局限于Windows设备因此可以想象的是具有NGSCB功能的Windows客户程序能够与支持NGSCB的Linux或Solaris服务器建立安全的联系——只要这些环境能够提供相应的支持

在用户感受方面NGSCB的实际效果在很大程度上还不能确定不过微软已经认识到一个高效的UI是至关紧要的系统的整体安全性由整个链条上最薄弱的环节决定而这个最薄弱的环节往往是用户以及用户作出的判断例如今天的恶意软件之所以扩散得如此之快很大一部分原因在于用户浏览网站时一遇到是否信任某个程序的对话框总是习惯性地点击令人感兴趣的是NGSCB允许第三方信任代理担保应用程序这就使得企业可以将判断/决策委托给可信赖的外部实体

NGSCB不是万能的魔法但它承诺让硬件操作系统和应用程序开发者一起协作在应用程序之间提供更坚固的隔离墙堵塞大量可能洩漏敏感信息的机会这一切应该能够让系统管理员睡得更安稳一些了

存储系统

在过去的年中DOS和Windows的文件存储系统不断发展位的文件分配表(FAT )在大于 GB的磁盘上遇到了困难它的位的继承者FAT虽然解决了容量问题但仍显得弱不禁风只要一个字节出错就可能导致整个文件不能访问NTFS(New Technology File System)自Windows NT 开始引入使用了一个数据库风格的主文件表(Master File Table)提高了访问文件的可靠性和速度

直到现在无论底层的操作系统是FAT还是NTFS用户的感觉不外乎层次型的文件夹树形结构访问某个文件可能需要在层次结构中跋涉层甚至层——这里还有一个前提那就是你知道文件的保存位置如果你不知道文件的保存位置那就要向Windows的搜索功能求助问题是为什么我们必须记住文件的保存位置?我们关心的是文件的内容而不是它的保存位置

这个问题不是第一次提出早在微软有关Cairo(Windows 的代码名称)的早期描述中就提到了一个根据文件内容而不是位置来访问文件的文件系统这个项目后来被搁置但现在微软告诉我们它终于要在Longhorn的Windows Future Storage(WinFS)中成为现实了

WinFS在NTFS的基础上增加了一个数据库层这个数据库层以即将出现的SQL Server的Yukon版为基础在WinFS文件系统中文件除了我们熟悉的属性诸如文件名称大小日期还将通过诸如作者名称图像大小之类的元数据建立索引底层的文件夹分层结构仍将存在但现在用户使用的将是相似文件构成的库(Library)

每个库由一组通过查询WinFS数据库获得的文件构成对于洩露出来的Longhorn Alpha版报告称它内建的库包括DocumentsGamesMusicMy Contacts(替代地址簿)Picture以及Video可以设想Longhorn将允许用户根据自己的条件创建库库里面的文件不会移出其所在的文件夹实际上一个文件可以出现在多个库中用户可以配置库使其显示方式匹配文件的内容当用户创建符合条件的新文件时文件会自动出现在库中

基于XML的文件格式具有自我描述的特点它们的元数据很容易被WinFS访问从而促进这类文件格式的应用我们现在还不知道WinFS是否会被移植到其他的Windows版本也不知道WinFS是否是Longhorn的默认文件系统当前Longhorn的Alpha版中WinFS还不能实际运作但是当WinFS正式到来时我们查找文件的依据将是它是什么而不是它在哪里

(完)

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