Medicion Desempeo Performance Sistemas Operativos

Unidad VII

Desempeo y seguridad

7.1 Medicin Desempeo Performance Sistemas Operativos , monitoreo y evaluacin

7.2 Seguridad de Sistemas Operativos

7.2.1 Conceptos Fundamentales de Seguridad Sistemas Operativos

7.2.2 Vigilancia Sistemas Operativos

7.2.3 Proteccin Sistemas Operativos

7.2.4 Auditoria Sistemas Operativos

7.2.5 Controles de Acceso Sistemas Operativos

7.2.6 Ncleos de Seguridad Sistemas Operativos

7.2.7 Seguridad por Hardware y Software

7.2.8 Criptografa Sistemas Operativos

7.2.9 Penetracin Sistema Operativo

7.1 Medicin Desempeo Performance Sistemas Operativos

Un sistema operativo es en primer lugar un administrador de recursos, por ello es importante poder determinar con qu efectividad administra sus recursos un sistema determinado.

Generalmente hay un gran potencial de mejora en el uso de los recursos existentes, pero:

* Muchas instalaciones realizan muy poco o ningn control y evaluacin.

* Cuando se hacen controles especficos se generan grandes cantidades de datos que muchas veces no se sabe cmo interpretar.

Las instalaciones rara vez cuentan con personal versado en las tcnicas de anlisis de rendimiento.

Durante los primeros aos del desarrollo de las computadoras el hardware representaba el costo dominante de los sistemas y debido a ello los estudios de rendimiento se concentraban en el hardware.

Actualmente y segn la tendencia apreciable:

* El software representa una porcin cada vez mayor de los presupuestos informticos.

* El software incluye el S. O. de multiprogramacin / multiproceso, sistemas de comunicaciones de datos, sistemas de administracin de bases de datos, sistemas de apoyo a varias aplicaciones, etc.

* El software frecuentemente oculta el hardware al usuario creando una mquina virtual, que est definida por las caractersticas operativas del software.

Un software deficiente y / o mal utilizado puede ser causa de un rendimiento pobre del hardware, por lo tanto es importante controlar y evaluar el rendimiento del hardware y del software.

Tendencias Importantes que Afectan a los Aspectos del Rendimiento

Con los avances en la tecnologa de hardware los costos del mismo han decrecido drsticamente y todo hace suponer que esta tendencia continuar.Los costos de trabajo (personal) han ido aumentando:

* Significan un porcentaje importante del costo de los sistemas informticos.

* Se debe reformular el aspecto del rendimiento del hardware base y medirlo de manera ms adaptada a la productividad humana.

El advenimiento del microprocesador en la dcada de 1.970:

* Ha permitido bajar considerablemente el costo de los ciclos de CPU.

* Ha desplazado el foco de atencin de la evaluacin del rendimiento a otras reas donde los costos no disminuyeron proporcionalmente; ej.: utilizacin de dispositivos de entrada / salida.

Mediciones del Rendimiento

El rendimiento expresa la manera o la eficiencia con que un sistema de computacin cumple sus metas.El rendimiento es una cantidad relativa ms que absoluta pero suele hablarse de medidas absolutas de rendimiento, ej.: nmero de trabajos atendidos por unidad de tiempo.

Algunas mediciones son difciles de cuantificar, ej.: facilidad de uso.

Tcnicas de Evaluacin del Rendimiento

Tiempos

Los tiempos proporcionan los medios para realizar comparaciones rpidas del hardware.Una posible unidad de medida es el mips: milln de instrucciones por segundo.

Los tiempos se usan para comparaciones rpidas; se utilizan operaciones bsicas de hardware.

Mezclas de instrucciones

Se usa un promedio ponderado de varios tiempos de las instrucciones ms apropiadas para una aplicacin determinada; los equipos pueden ser comparados con mayor certeza de la que proporcionan los tiempos por s solos.

Son tiles para comparaciones rpidas del hardware.

Programas del ncleo

Un programa ncleo es un programa tpico que puede ser ejecutado en una instalacin.

Se utilizan los tiempos estimados que suministran los fabricantes para cada mquina para calcular su tiempo de ejecucin.

Se corre el programa tpico en las distintas mquinas para obtener su tiempo de ejecucin.

Pueden ser tiles para la evaluacin de ciertos componentes del software, por ej. Compiladores; pueden ayudar a determinar qu compilador genera el cdigo ms eficiente.

Modelos analticos

Son representaciones matemticas de sistemas de computacin o de componentes de sistemas de computacin.

Generalmente se utilizan los modelos de:

* Teora de colas.

* Procesos de Markov.

Requieren un gran nivel matemtico del evaluador y son confiables solo en sistemas sencillos, ya que en sistemas complejos los supuestos simplificadores pueden invalidar su utilidad y aplicabilidad.

Embotellamientos y Saturacin

Los recursos administrados por los S. O. se acoplan e interactan de maneras complejas para afectar al total de la operacin del sistema.Ciertos recursos pueden sufrir embotellamientos que limitan el rendimiento del sistema:

* No pueden realizar su parte del trabajo.

* Otros recursos pueden estar con exceso de capacidad.

Un embotellamiento tiende a producirse en un recurso cuando el trfico de trabajos o procesos de ese recurso comienza a alcanzar su capacidad lmite:

* El recurso se encuentra saturado.

* Los procesos que compiten por el recurso comienzan a interferirse unos a otros.

* Ej.: problema de la hiperpaginacin:

Ocurre cuando el almacenamiento principal est lleno.

Los conjuntos de trabajo de los distintos procesos activos no pueden ser mantenidos simultneamente en el almacenamiento principal.

Para detectar los embotellamientos se debe controlar cada cola de peticiones de los recursos; cuando una cola crece rpidamente significa que la tasa de llegadas de peticiones debe superar a su tasa de servicio. Mc

7.2 Seguridad De Sistemas Operativos

El ambiente de seguridad Sistemas Operativos.

Los trminos seguridad y proteccin se utilizan en forma indistinta. Sin embargo, es til hacer una distincin entre los problemas generales relativos a la garanta de que los archivos no sea ledos o modificados por personal no autorizado, lo que incluye aspectos tcnicos, de administracin, legales y polticos, por un lado y los sistemas especficos del sistema operativo utilizados para proporcionar la seguridad, por el otro. Para evitar la confusin, utilizaremos el trmino seguridad para referirnos al problema general y el trmino mecanismo de proteccin para referirnos a los mecanismos especficos del sistema operativo utilizado para resguardar la informacin de la computadora. Sin embargo, la frontera entre ellos no est bien definida. Primero nos fijaremos en la seguridad; ms adelante analizaremos la proteccin.

La seguridad tiene muchas facetas. Dos de las ms importantes son la prdida de datos y los intrusos. Algunas de las causas ms comunes de la perdida de datos son:

1. Actos divinos: Incendios, inundaciones, terremotos, guerras, revoluciones o ratas que roen las cintas o discos flexibles.

2. errores de Hardware o Software: Mal funcionamiento de la CPU, discos o cintas ilegibles, errores de telecomunicacin o errores en el programa.

3. Errores Humanos: Entrada incorrecta de datos, mal montaje de las cintas o el disco, ejecucin incorrecta del programa, perdida de cintas o discos.

La mayora de estas causas se pueden enfrentar con el mantenimiento de los respaldos adecuados; de preferencia, en un lugar alejado de los datos originales.

Un problema ms interesante es que hacer con los intrusos. Estos tienen dos variedades. Los intrusos pasivos solo desean leer archivos que no estn autorizados a leer. Los intrusos activos son ms crueles: Desean hacer cambios no autorizados a los datos. Si se desea disear un sistema seguro contra los intrusos, es importante tener en cuenta el tipo de intruso con el que se desea tener proteccin. Algunas de las categoras comunes son:

1. Curiosidad casual de usuarios no tcnicos. Muchas personas tienen en sus escritorios terminales para sistemas con tiempo compartido y, por la naturaleza humana, algunos de ellos leern el correo electrnico de los dems u otros archivos, si no existen barreras en frente de ellos. Por ejemplo la mayora de los sistema UNS tienen pre definido que todos los archivos se pueden leer de manera pblica.

2. Conocidos husmeando. Algunos estudiantes, programadores de sistemas, operadores y dems personal tcnico consideran como un reto personal romper la seguridad del sistema de cmputo local. A menudo son muy calificados y estn dispuestos a invertir una cantidad sustancial de su tiempo en este esfuerzo.

3. Un intento deliberado de hacer dinero. Algunos programadores en banco han intentado penetrar un sistema bancario con el fin de robarle al banco. Los esquemas han variado desde cambiar el software para truncar y no redondear el inters, para quedarse con una pequea fraccin de dinero, hasta sacar dinero de las cuentas que no se han utilizado en aos o el correo negro .

4. Espionaje comercias o militar. El espionaje indica un intento serio y fundamentado por parte de un competidor u otro pas para robar programas, secretos comerciales, patentes, tecnologa, diseo de circuitos, planes de comercializacin, etc. A menudo, este intento implica la cobertura de cables o el levantamiento de antenas hacia la computadora con el fin de recoger su radiacin electromagntica.

Debe quedar claro que el intento por mantener la KGB lejos de los secretos militares es un poco distinto del intento por evitar que los estudiantes inserten un mensaje gracioso en el sistema. La cantidad de esfuerzo que alguien pone en la seguridad y la proteccin depende claramente de quin se piensa sea el enemigo.

Otro aspecto del problema de la seguridad es la privaca: la proteccin de las personas respecto del mal uso de la informacin en contra de uno mismo. Esto implica en forma casi inmediata muchos aspectos morales y legales.

7.2.1 Conceptos Fundamentales de Seguridad Sistemas Operativos

7.2.2 Vigilancia Sistemas OperativosLa vigilancia tiene que ver con:

* La verificacin y la auditora del sistema.

* La autentificacin de los usuarios.

Los sistemas sofisticados de autentificacin de usuarios resultan muy difciles de evitar por parte de los intrusos.

Un problema existente es la posibilidad de que el sistema rechace a usuarios legtimos:

* Un sistema de reconocimiento de voz podra rechazar a un usuario legtimo resfriado.

* Un sistema de huellas digitales podra rechazar a un usuario legtimo que tenga una cortadura o una quemadura.

Verificacin de Amenazas

Es una tcnica segn la cual los usuarios no pueden tener acceso directo a un recurso :

* Solo lo tienen las rutinas del S. O. llamadas programas de vigilancia.

* El usuario solicita el acceso al S. O.

* El S. O. niega o permite el acceso.

* El acceso lo hace un programa de vigilancia que luego pasa los resultados al programa del usuario.

* Permite: Detectar los intentos de penetracin en el momento en que se producen. Advertir en consecuencia.

Amplificacin

La amplificacin se produce cuando:

* Un programa de vigilancia necesita para cumplir su cometido mayores derechos de acceso de los que disponen los usuarios:

Ej.: se requiere calcular un promedio para lo cual es necesario leer un conjunto de registros a los que el usuario no tiene acceso individualmente.

7.2.3 Proteccin Sistemas Operativos.

Los principales mtodos de proteccin son:

1. Arquitectura marcada:

a. Necesita un diseo de hardware en el que cada palabra de memoria tiene un bit adicional:

i. Indica si la palabra contiene una posibilidad o no.

ii. Solo puede ser modificado por el Sistema Operativo.

2. Lista de posibilidades dentro del Sistema Operativo.

a. Los procesos hacen referencia a las posibilidades mediante su nmero.

3. Lista de posibilidades cifrada dentro del espacio del usuario:

a. Cada posibilidad est cifrada con una clave secreta desconocida por el usuario.

b. Muy adecuado para sistemas distribuidos.

Mtodos de proteccin

Las matrices de proteccin no son estticas, sino dinmicas.

Se pueden identificar seis operaciones primitivas en la matriz de proteccin:

1. Crear objeto

2. Eliminar objeto

3. Crear dominio

4. Eliminar dominio

5. Insertar derecho

6. Eliminar derecho

Las primitivas se pueden cambiar en comandos de proteccin, que pueden ser ejecutados por los programas del usuario para modificar la matriz de proteccin.

En cada momento, la matriz de proteccin determina lo que puede hacer un proceso en cualquier momento, no determina lo que no est autorizado a realizar.

La matriz es impuesta por el sistema.

La autorizacin tiene que ver con la poltica de administracin.7.2.4 Auditora

La auditora suele realizarse a posteriori en sistemas manuales, es decir que se examinan las recientes transacciones de una organizacin para determinar si hubo ilcitos.La auditora en un sistema informtico puede implicar un procesamiento inmediato, pues se verifican las transacciones que se acaban de producir.

Un registro de auditora es un registro permanente de acontecimientos importantes acaecidos en el sistema informtico:

* Se realiza automticamente cada vez que ocurre tal evento.

* Se almacena en un rea altamente protegida del sistema.

* Es un mecanismo importante de deteccin.

El registro de auditora debe ser revisado cuidadosamente y con frecuencia:

* Las revisiones deben hacerse:

o Peridicamente:

+ Se presta atencin regularmente a los problemas de seguridad.

o Al azar:

+ Se intenta atrapar a los intrusos desprevenidos.

7.2.5 Controles de Acceso

Lo fundamental para la seguridad interna es controlar el acceso a los datos almacenados.

Los derechos de acceso definen qu acceso tienen varios sujetos o varios objetos.

Los sujetos acceden a los objetos.

Los objetos son entidades que contienen informacin.

Los objetos pueden ser:

* Concretos:

o Ej.: discos, cintas, procesadores, almacenamiento, etc.

* Abstractos:

o Ej.: estructuras de datos, de procesos, etc.

Los objetos estn protegidos contra los sujetos.

Las autorizaciones a un sistema se conceden a los sujetos.

Los sujetos pueden ser varios tipos de entidades:

* Ej.: usuarios, procesos, programas, otras entidades, etc.

Los derechos de acceso ms comunes son:

* Acceso de lectura.

* Acceso de escritura.

* Acceso de ejecucin.

Una forma de implementacin es mediante una matriz de control de acceso con:

* Filas para los sujetos.

* Columnas para los objetos.

* Celdas de la matriz para los derechos de acceso que un usuario tiene a un objeto.

Una matriz de control de acceso debe ser muy celosamente protegida por el Sistema Operativo.7.2.6. Ncleos de Seguridad

Es mucho ms fcil hacer un sistema ms seguro si la seguridad se ha incorporado desde el principio al diseo del sistema.

Las medidas de seguridad deben ser implementadas en todo el sistema informtico.

Un sistema de alta seguridad requiere que el ncleo del S. O. sea seguro.

Las medidas de seguridad ms decisivas se implementan en el ncleo, que se mantiene intencionalmente lo ms pequeo posible.

Generalmente se da que aislando las funciones que deben ser aseguradas en un S. O. de propsito general a gran escala, se crea un ncleo grande.

La seguridad del sistema depende especialmente de asegurar las funciones que realizan:

* El control de acceso.

* La entrada al sistema.

* La verificacin.

* La administracin del almacenamiento real, del almacenamiento virtual y del sistema de archivos.7.2.7 Seguridad por Hardware y SoftwareExiste una tendencia a incorporar al hardware funciones del S. O.:

* Las funciones incorporadas al hardware:

o Resultan mucho ms seguras que cuando son asequibles como instrucciones de software que pueden ser modificadas.

o Pueden operar mucho ms rpido que en el software:

+ Mejorando la performance.

+ Permitiendo controles ms frecuentes.

7.2.8 Criptografa de Sistemas OperativosEl uso creciente de las redes de computadoras y la importancia del trfico cursado hace necesario proteger a los datos.

La Oficina Nacional de Estndares de EE. UU. (NBS) ha adoptado la norma de cifrado de datos (DES) para la transmisin de informacin federal delicada.

La criptografa es el uso de la transformacin de datos para hacerlos incomprensibles a todos, excepto a los usuarios a quienes estn destinados.

El problema de la intimidad trata de cmo evitar la obtencin no autorizada de informacin de un canal de comunicaciones.

El problema de la autentificacin trata sobre cmo evitar que un oponente:

* Modifique una transmisin.

* Le introduzca datos falsos.

El problema de la disputa trata sobre cmo proporcionar al receptor de un mensaje pruebas legales de la identidad del remitente, que seran el equivalente electrnico de una firma escrita.

Un Sistema de Intimidad Criptogrfica

El remitente desea transmitir cierto mensaje no cifrado (texto simple) a un receptor legtimo:

* La transmisin se producir a travs de un canal inseguro:

o Se supone que podr ser verificado o conectado mediante un espa.

El remitente pasa el texto simple a una unidad de codificacin que lo transforma en un texto cifrado o criptograma:

* No es comprensible para el espa.

* Se transmite en forma segura por un canal inseguro.

* El receptor pasa el texto cifrado por una unidad de descifrado para regenerar el texto simple.

Criptoanlisis

Es el proceso de intentar regenerar el texto simple a partir del texto cifrado, pero desconociendo la clave de ciframiento:

* Es la tarea del espa o criptoanalista:

o Si no lo logra, el sistema criptogrfico es seguro.

Sistemas de Clave Pblica

La distribucin de claves de un sistema criptogrfico debe hacerse por canales muy seguros.

Los sistemas de clave pblica rodean el problema de distribucin de claves:

* Las funciones de cifrado y descifrado estn separadas y utilizan distintas claves.

* No es computacionalmente posible (en un tiempo razonable) determinar la clave de desciframiento D a partir de la clave de ciframiento C.

* C puede hacerse pblica sin comprometer la seguridad de D, que permanece privada:

o Se simplifica el problema de la distribucin de claves.

Firmas Digitales

Para que una firma digital sea aceptada como sustituta de una firma escrita debe ser:

* Fcil de autentificar (reconocer) por cualquiera.

* Producible nicamente por su autor.

En los criptosistemas de clave pblica el procedimiento es:

* El remitente usa la clave privada para crear un mensaje firmado.

* El receptor:

o Usa la clave pblica del remitente para descifrar el mensaje.

o Guarda el mensaje firmado para usarlo en caso de disputas.

Para mayor seguridad se podra actuar como sigue:

* El remitente puede codificar el mensaje ya cifrado utilizando la clave pblica del receptor.

* La clave privada del receptor permite recuperar el mensaje cifrado firmado.

* La clave pblica del remitente permite recuperar el texto simple original.

Aplicaciones

La criptografa es especialmente til en los sistemas multiusuario y en las redes de computadoras.

Se debe utilizar para proteger a las contraseas, almacenndolas cifradas.

Se puede utilizar tambin para proteger todos los datos almacenados en un sistema de computacin; se debe considerar el tiempo de cifrado / descifrado.

Tambin es aplicable en los protocolos de redes de capas, que ofrecen varios niveles de cifrado.

En el cifrado de enlace la red asume la responsabilidad de cifrado / descifrado de cada nodo:

* Los datos se transmiten cifrados entre los nodos.

* En cada nodo se descifran, se determina a dnde transmitirlos y se los vuelve a cifrar.

En el cifrado punto a punto un mensaje se cifra en su fuente y se descifra solo una vez, en su destino:

* Existen ciertas limitaciones tales como la legibilidad de la direccin de destino en cada nodo:

o Debe ser legible para el encaminamiento del mensaje.

o Ej.: sistemas de conmutacin de paquetes de almacenamiento y reenvo con cifrado punto a punto; en este caso la direccin de destino asociada a un paquete no puede ser cifrada.

7.2.9 Penetracin al Sistema Operativo

La penetracin definitiva puede consistir en cambiar el bit de estado de la mquina del estado problema al estado supervisor; el intruso podr as ejecutar instrucciones privilegiadas para obtener acceso a los recursos protegidos por el S. O.

Los estudios de penetracin estn diseados para:

* Determinar si las defensas de un sistema contra ataques de usuarios no privilegiados son adecuadas.

* Descubrir deficiencias de diseo para corregirlas.

El control de entrada / salida es un rea favorita para intentar la penetracin a un sistema, ya que los canales de entrada / salida tienen acceso al almacenamiento primario y por consiguiente pueden modificar informacin importante.

Una de las metas de las pruebas de penetracin consiste en estimar el factor de trabajo de penetracin:

* Indicacin de cunto esfuerzo y recursos son necesarios para conseguir un acceso no autorizado a los recursos del sistema: Debera ser tan grande que resulte disuasivo.