אבטחת מערכות הפעלה - OS Security

מבוא

מערכת הפעלה (Operating System) היא תוכנה בסיסית המנהלת את החומרה של המחשב משמשת כממשק בין התוכנה לחומרה, ומספקת ממשק למשתמשים ולתוכנות, והיא רכיב מרכזי בכל מחשב או מכשיר חכם. 

מערכות ההפעלה הן יעד מרכזי למתקיפים מכיוון שהן מספקות גישה למידע רב ולמשאבים של המחשב. אבטחת מערכות הפעלה היא תהליך של נקיטת אמצעי הגנה במטרה להגן על מערכות הפעלה מפני התקפות. התקפות על מערכות הפעלה יכולות לגרום לנזק מגוון, כגון: דליפה של מידע רגיש, כגון מסמכים, סיסמאות או נתונים פיננסיים, השחתת נתונים או תוכנה, שליטה על המחשב או הרשת.

אבטחת מערכות הפעלה היא תהליך של הבטחת שלמות סודיות וזמינות של מערכת ההפעלה. אבטחת מערכת הפעלה מתייחסת לשלבים או אמצעים שצוינו להגנה על מערכת ההפעלה מפני איומים, וירוסים, תולעים, תוכנות זדוניות או פריצות לפורצים מרוחקים.

תחום זה כולל היבטים של הגנת סייבר בכל הנוגע למערכת הפעלה. חולשות מרכזיות הקימות במערכת, מתקפות ידועות,  תהליכי הקשחה, והתהליכים השונים והשירותים הניתנים ע"י מחשב מוקשח, וכיצד ניתן לאפשר שירותים שונים ע"ג מחשב מוקשח למרות המגבלות. 

כל פגיעות במערכת ההפעלה עלולה לסכן את אבטחת האפליקציה. על ידי אבטחת מערכת ההפעלה, מייצרים גם סביבה יציבה, שולטים בגישה למשאבים ובגישה חיצונית לסביבה. גם האבטחה הפיזית של המערכת היא חיונית. איומים יכולים להגיע דרך האינטרנט, אבל הם יכולים להגיע גם ממסוף פיזי. אם תוקף משיג גישה פיזית לשרת, הפריצה למערכת היא הרבה יותר קלה.

הטכניקות הנפוצות ביותר המשמשות להגנה על מערכות הפעלה כוללות שימוש בתוכנת אנטי-וירוס ואמצעי הגנה דומים על נקודות קצה, עדכוני מערכת ההפעלה של היצרן, חומת אש ואכיפת גישה מאובטחת באמצעות מינימום הרשאות ובקרות משתמש. בנוסף, אמצעי אימות הכוללים התאמת משתמש מזוהה עם התוכניות או הנתונים שהם רשאים לגשת אליהם, וסיסמאות חד פעמיות. סיסמה חד פעמית היא סיסמה ייחודית שנוצרת בכל פעם שמשתמש נכנס למערכת. גם שימוש בוירטואליזציה חוסך סיכונים.

אתגרים

אבטחת מערכות הפעלה היא אתגר מורכב. ישנם מספר אתגרים עיקריים העומדים בפני אנשי אבטחת מערכות הפעלה:

מורכבות מערכות ההפעלה: מערכות הפעלה מודרניות הן מורכבות מאוד, ומכילות מיליוני שורות קוד. מורכבות זו מקשה על איתור ותיקון באגים ופגיעויות.

• איזון בין נוחות לבין אבטחה: מציאת איזון בין נוחות המשתמש לבין מידת האבטחה יכולה להיות מאתגרת, כאשר הגברת האבטחה לעיתים קרובות יוצרת מכשולים למשתמש.
• מגוון רחב של איומים: מתקיפים מתקדמים מפתחים שיטות התקפה מתוחכמות, מה שדורש תשומת לב רבה ועדכונים תדירים של אמצעי ההגנה.
• חוסר מודעות של המשתמשים: משתמשים רבים אינם מודעים לחשיבות אבטחת מערכות הפעלה. חוסר מודעות זה יכול להוביל לטעויות אנוש, המהוות נקודת חולשה באבטחת המערכת.
• התמודדות עם חדשנות טכנולוגית, והתחדשות מתמדת של איומי הסייבר: איום הסייבר מתחדש ומשתנה כל הזמן. אנשי אבטחת מערכות הפעלה צריכים להיות מעודכנים כל הזמן באיומים החדשים כדי לנקוט באמצעי הגנה מתאימים. עם התפתחות הטכנולוגיה, נדרשת התמודדות עם אתגרים חדשים, כמו הגנה בסביבות ענן או במערכות הפעלה למכשירים ניידים.

מרכיבים קריטיים בארכיטקטורת מערכת ההפעלה

ליבת המערכת (Kernel)

ליבת המערכת, המוכרת גם בשמה האנגלי "Kernel", היא לב ליבה של כל מערכת הפעלה. היא משמשת כגשר בין התוכנה לחומרה ואחראית על ניהול משאבים קריטיים כגון זיכרון ותהליכי עיבוד. בהיבט של אבטחת מידע, חשיבותה של ליבת המערכת נובעת מהגישה הרחבה והעמוקה שיש לה למערכת. תקלה או פרצה אבטחתית בליבה יכולה לחשוף את המערכת לסיכונים גבוהים, כולל שליטה מלאה במערכת על ידי גורמים זדוניים. יש להקפיד על:

• להשתמש במערכת הפעלה מאובטחת, המכילה עדכוני אבטחה עדכניים.
• להתקין תוכנות אבטחה מתקדמות, כגון חומת אש, מערכת אנטי-וירוס ומערכת אבטחה לאפליקציות.
• להשתמש במדיניות אבטחה חזקה, המגבילה את הגישה לליבת המערכת.
• עדכונים אבטחתיים תדירים
• הפרדת הרשאות בין מצב משתמש לגרעין
• הסתרת פרטים פנימיים מיישומים ומשתמשים (Obscurity)
• שימוש ב-Memory Protections

מנהלי התקנים (Device Drivers)

• מנהלי התקנים הם מודולים של קוד תוכנה המאפשרים למערכת ההפעלה לתקשר עם חומרת המחשב. הם חיוניים לפעולה תקינה של המערכת, אך יכולים גם להוות נקודת חולשה במידה ואינם מאובטחים היטב. פרצות אבטחה במנהלי התקנים יכולות לאפשר למתקיפים להשתלט על המערכת או לגרום לקריסתה. חשוב להבטיח שמנהלי התקנים מתוחזקים בצורה מאובטחת, כולל עדכונים תדירים ובדיקות אבטחה קפדניות:
• להשתמש במנהלי התקנים המקוריים שפותחו על ידי יצרן המערכת.
• להתקין מנהלי התקנים רק ממקורות מהימנים.
• להשתמש בתוכנת אבטחה המסננת מנהלי התקנים זדוניים.
• ניטור וחתימה דיגיטלית של מנהלים
• הפרדה והגבלת הרשאות גישה
• בדיקות קוד וביצועים מחמירות טרם פרסום:

ממשק המשתמש (User Interface)

ממשק המשתמש מהווה את החלק הנראה והמוחשי ביותר של מערכת ההפעלה עבור המשתמש. עיצוב ממשק המשתמש באופן שישקול את אבטחת המידע יכול להיות מכריע במניעת טעויות אנוש והפחתת הסיכון להתקפות סייבר. ממשקים שמעוצבים עם חשיבה אבטחתית יכולים לכלול התראות ברגע שמשתמש עומד לבצע פעולה מסוכנת, תמיכה באימות דו-שלבי, ומנגנונים נוספים שמגבירים את המודעות לאבטחה.

ממשק המשתמש משפיע על בטיחות ואבטחת המידע על ידי יצירת מנגנוני אימות חזקים, הצגת התרעות בטיחות בנקודות מפתח, חסימה של פעולות בעלות סיכון גבוה ומניעת מצבים בהם המשתמש עלול לטעות ולחשוף מידע בטעות. ממשק משתמש ידידותי אך מאובטח הוא קריטי להפחתת סיכונים אנושיים. כדי להגן על ממשק המשתמש, יש להקפיד על הדברים הבאים:

• להשתמש במערכת הפעלה המכילה ממשק משתמש מאובטח.
• לעדכן את ממשק המשתמש לגרסה העדכנית ביותר.
• להשתמש במדיניות אבטחה מגבילה, המגבילה את הגישה לממשק המשתמש.
• תהליכים ושירותים (Processes and Services)

תהליכים ושירותים (Processes and Services)

תהליכים ושירותים במערכת ההפעלה הם המרכיבים שמנהלים את הפעולות השוטפות ברקע של המערכת, מבלי שהמשתמש רואה זאת. הם יכולים להיות נקודות פגיעות קריטיות במידה ואינם מוגנים כראוי. סיכונים כוללים הרצת קוד זדוני, השתלטות על תהליכים קריטיים, או השפעה על פעולתם של שירותים חיוניים. חשוב לנטר ולנהל את התהליכים והשירותים בצורה המקפידה על אבטחת מידע, כולל הגבלת הרשאות, רישום וניטור של פעולות, וביצוע בדיקות אבטחה תקופתיות. טכניקות הגנה עיקריות הן 

• להשתמש במדיניות אבטחה מגבילה, המגבילה את הגישה לתהליכים ושירותים.
• להתקין תוכנות אבטחה המאפשרות לזהות תהליכים ושירותים זדוניים.
• לעדכן את תהליכים ושירותים לגרסה העדכנית ביותר.
• מתן הרשאות מזעריות לתהליכים ושירותים
• בידוד (Sandboxing)
• ניטור התנהגות וניהול תהליכים חמור (Strict Process Control) על ידי הליבה, על מנת לסייע בזיהוי וחסימת פעולות חריגות או מזיקות.

סוגי התקפות על מערכות הפעלה

איומים על מערכות ההפעלה יכולים להגיע בצורות שונות ולהיות מופעלים על ידי גורמים שונים, מהאקרים פרטיים ועד ארגוני ריגול מדינתיים. האיומים כוללים וירוסים, תולעות, תוכנות רוגלות, התקפות סייבר, ועוד. כל אחד מהאיומים הללו יכול להשפיע באופן שונה על מערכת ההפעלה ולגרום לנזק ברמות שונות.

• התקפות על תוכניות מערכת: תוכניות המערכת הן רכיבים קריטיים המנהלים את הפעולות השונות במחשב. התקפות על תוכניות אלו יכולות לכלול הרצת קוד זדוני, ניצול פגיעויות בתוכנה להשגת שליטה על המערכת, ומניפולציה של תהליכים ושירותים חיוניים. הגנה על תוכניות מערכת כוללת עדכונים תדירים, ניטור ובדיקות אבטחה.
• התקפות על מנהלי התקנים: מנהלי התקנים הם קוד תוכנה המאפשר תקשורת בין המערכת לחומרה. התקפות על מנהלי התקנים יכולות לכלול שימוש בפגיעויות להשתלטות על חומרה או פגיעה בתפקוד המערכת. הגנה על מנהלי התקנים דורשת מעקב אחר פרסומי אבטחה והחלפה או עדכון של מנהלים לא מאובטחים.
• התקפות על מערך האבטחה של המערכת: מערך האבטחה של מערכת ההפעלה כולל כלים ומנגנונים שמטרתם להגן על המערכת. התקפות על מערך האבטחה יכולות לכלול ניצול פגיעויות באמצעי ההגנה כדי לעקוף את המערכות האבטחתיות, להשתלט על כלים אבטחתיים, או לשבש את פעולתם. כלי ההגנה עצמם צריכים להיות עדכניים ומאובטחים כדי להתמודד עם האיומים המתמדים.

עקרונות בסיסיים באבטחת מערכות הפעלה

לאבטחת מערכות הפעלה יש תפקיד מרכזי בהגנה על מידע ומשאבים במערכת המחשב. להלן כמה עקרונות בסיסיים המסייעים בשיפור אבטחת מערכת ההפעלה.

• עדכוני אבטחה ותיקונים: התקנה שוטפת של עדכוני אבטחה ותיקוני תוכנה קריטית על מנת לתקן פגיעויות ידועות ולמנוע ניצולן על ידי תוקפים. עדכונים אלה מכילים תיקונים לפגיעויות אבטחה שנתגלו, שיפורים ביציבות המערכת ואף הוספת כלים אבטחתיים חדשים. התקנת עדכונים באופן קבוע ומהיר היא מרכיב חיוני בהגנה מפני התקפות סייבר. יש לוודא קיום מדיניות ונוהל ברורים לעדכון גרסאות המערכת ויישומיה על בסיס קבוע.
• הסרת תכונות ושירותים לא נחוצים: הסרת תכונות ושירותים שאינם נחוצים ממערכת ההפעלה יכולה לסייע במזעור החשיפה לאיומים אבטחתיים. הדבר מפחית את שטח התקיפה ומסייע בהפחתת סיכונים מבלי לפגוע בתפקודים נחוצים. ככל שיש פחות רכיבים פעילים במערכת, כך קטן הסיכוי לפגיעויות. מומלץ לבצע התאמה של המערכת לצרכים הספציפיים של המשתמשים, תוך הסרת או השבתת שירותים ותכונות שאינם בשימוש.
• הגדרות תצורה בטוחה: הגדרת מערכת ההפעלה בצורה בטוחה ומתוחכמת היא חלק חשוב בשמירה על אבטחתה. זה כולל את הגדרת מדיניות הרשאות משתמש, ניהול סיסמאות חזקות, הפעלת חומת אש והגדרת מדיניות אבטחה לרשת. קביעת הגדרות תצורה נאותות כוללות הפחתת הרשאות ברירת מחדל, נטרול שירותים ופרוטוקולים לא מאובטחים, חיזוק מנגנוני אימות והצפנה ועוד. מטרתן ליישם עקרונות מפתח כמו הרשאות מזעריות והפרדת תפקידים.
• כלי אבטחה מובנים: רוב מערכות ההפעלה מציעות כלי אבטחה מובנים, כגון אנטי-וירוס, חומות אש, הגנות מפני תוכנות זדוניות, מנגנוני הצפנה, מערכות מניעת חדירה, וכלי ניטור. יש להשתמש בכלים אלו ולוודא שהם עדכניים ומותאמים לצרכי האבטחה הנדרשים. כלי אבטחה מובנים יכולים לספק שכבה נוספת של הגנה ולעזור בזיהוי ומניעת איומים.
• עיקרון הפרדת הרשאות ועקרון המינימום ההכרחי (Least Privilege): יצירת חשבונות משתמשים נפרדים עבור תפקידים שונים: לדוגמה, ארגון יכול ליצור חשבון משתמש נפרד למנהל מערכת, חשבון משתמש נפרד למשתמשים רגילים, וחשבון משתמש נפרד לאורחים. שימוש בקבוצות כדי להעניק הרשאות משותפות למשתמשים בעלי תפקידים דומים: לדוגמה, ארגון יכול ליצור קבוצה בשם "משתמשים רגילים" ולהעניק לקבוצה זו הרשאות גישה למערכות ומידע נפוצים.
• אבטחת גישה וניהול זהויות

• שימוש בסיסמאות חזקות: סיסמאות חזקות הן אמצעי הגנה חשוב מפני פריצות. סיסמאות חזקות צריכות להיות ארוכות ומגוונות, וחשוב שלא להשתמש באותה סיסמה עבור חשבונות שונים. 
• שימוש ב-MFA: MFA הוא אמצעי אבטחה נוסף המוסיף שכבת הגנה נוספת. MFA דורש מהמשתמש להזין קוד אימות נוסף, כגון קוד שנשלח בהודעת SMS או קוד שנוצר באפליקציה ייעודית, בנוסף לסיסמתו.
• שימוש ב-Single Sign-On (SSO): SSO מאפשר למשתמשים להיכנס למערכת אחת באמצעות שם משתמש וסיסמה אחדים. SSO יכול להקל על משתמשים לזכור סיסמאות, אך חשוב להשתמש ב-SSO מאובטח.

יישום נכון של עקרונות אלה יוצר מערכת הפעלה מחוזקת ועמידה בפני איומים, תוך שמירה על תפקודיות ואמינות.

בקרות למערכות הפעלה

מערכות ההפעלה הן הלב של כל מחשב או מערכת דיגיטלית, ולכן חשוב להגן עליהן באמצעות אסטרטגיות אבטחה מגוונות. אבטחת מערכות ההפעלה מתבצעת דרך שילוב של אמצעי אבטחה פיזיים, לוגיים ותוכנתיים.

להלן מספר המלצות ספציפיות לאמצעי אבטחה למערכות הפעלה:

בקרות פיזיות:

• התקנת מצלמות אבטחה: במיקומים אסטרטגיים כדי לפקח על הגישה למערכת.
• התקנת מערכת אזעקה: כדי להתריע על חדירה לא מורשית.
• התקנת מערכת בקרת גישה: כדי להגביל את הגישה למערכת לאנשים מורשים בלבד.
• דלתות נעולות: ודאו שהדלתות והחלונות סגורים ומנעולים כאשר המערכת אינה בשימוש.

בקרות לוגיות:

• הגדרת זיהוי משתמש וסיווג ברורה וחזקה.
• שימוש בסיסמאות חזקות: עם שילוב של אותיות, מספרים וסמלים.
• הפעלת אמצעי אימות דו-שלבי: כדי להוסיף שכבה נוספת של הגנה.
• חומת אש: התקינו חומת אש כדי לחסום גישה לא מורשית לרשת.
• מערכת אנטי-וירוס: התקינו מערכת אנטי-וירוס כדי להגן מפני תוכנות זדוניות.

בקרות מבוססות תוכנה:

התקנת עדכוני אבטחה ותיקונים: בהקדם האפשרי כדי לתקן באגים ופגיעויות.

הסרת תכונות ושירותים לא נחוצים: כדי לצמצם את שטח הפעולה של תוקפים.

• הגדרת את המערכת באופן בטוח: לרבות הגדרות אבטחה, הגדרות רשת והגדרות משתמש.

• שימוש בכלי אבטחה מובנים: כגון חומת אש, מערכת אנטי-וירוס ומערכת אבטחה לאפליקציות.

עבור למאמר הבא