რა არის ბიზანტიური სერვერები და როგორ უქმნიან ისინი საფრთხეს შენახვის სისტემების უსაფრთხოებას?
ბიზანტიური სერვერები არის კონცეფცია, რომელიც გამომდინარეობს ბიზანტიური გენერლების პრობლემისგან, რომელიც ასახავს კონსენსუსის მიღწევის გამოწვევებს განაწილებულ გამოთვლით სისტემებში, სადაც კომპონენტები შეიძლება მარცხდეს და არის არასრულყოფილი ინფორმაცია. შენახვის სისტემების კონტექსტში, ბიზანტიური სერვერები წარმოადგენენ შენახვის კვანძებს, რომლებმაც შეიძლება გამოავლინონ თვითნებური ან მავნე ქცევა, მათ შორის სისტემის სხვადასხვა ნაწილზე ურთიერთგამომრიცხავი ინფორმაციის გაგზავნა, უპასუხო რეაქცია ან მონაცემების დაზიანების ან მანიპულირების აქტიური მცდელობა. ეს ქცევა მნიშვნელოვან საფრთხეს უქმნის შენახვის სისტემების უსაფრთხოებასა და საიმედოობას, განსაკუთრებით მათ, რომლებიც ეყრდნობიან განაწილებულ არქიტექტურებს.
ბიზანტიელი გენერლების პრობლემა, რომელიც პირველად შემოიღეს ლესლი ლამპორტმა, რობერტ შოსტაკმა და მარშალ პიზმა 1982 წელს, აღწერს სცენარს, როდესაც გენერლების ჯგუფი უნდა შეთანხმდეს საერთო სტრატეგიაზე, რათა თავიდან აიცილოს წარუმატებლობა. თუმცა, ზოგიერთი გენერალი შეიძლება იყოს მოღალატე, რომელიც აწვდის ცრუ ინფორმაციას კონსენსუსის თავიდან ასაცილებლად. კომპიუტერულ სისტემებზე თარგმნისას, ბიზანტიური ხარვეზები ეხება თვითნებურ შეცდომებს, რომლებიც შეიძლება მოხდეს სისტემის ნებისმიერ ნაწილში, მათ შორის პროგრამული შეცდომები, ტექნიკის გაუმართაობა ან მავნე თავდასხმები.
შენახვის სისტემებში ბიზანტიურ სერვერებს შეუძლიათ შეარყიონ მონაცემთა მთლიანობა, ხელმისაწვდომობა და კონფიდენციალურობა. ეს საფრთხეები შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად:
1. მთლიანობის საფრთხეები: ბიზანტიურ სერვერებს შეუძლიათ გააფუჭონ სისტემაში შენახული მონაცემები. ეს კორუფცია შეიძლება იყოს დახვეწილი, მაგალითად, რამდენიმე ბიტის მონაცემების შეცვლა, ან უფრო მძიმე, მაგალითად, მონაცემების სრული ჩანაცვლება ყალბი ინფორმაციით. გამოწვევა იმაში მდგომარეობს, რომ ბიზანტიურ სერვერებს შეუძლიათ უმეტესად სწორად მოიქცნენ, რაც ართულებს კორუფციის დაუყოვნებლივ აღმოჩენას. მაგალითად, განაწილებულ ფაილურ სისტემაში, თუ ბიზანტიური სერვერი ცვლის ფაილის შინაარსს, სხვა კლიენტებმა, რომლებიც წვდებიან იმავე ფაილს, შეიძლება მიიღონ არასწორი მონაცემები, რაც გამოიწვევს მონაცემთა პოტენციურ დაკარგვას ან აპლიკაციის შეცდომებს.
2. ხელმისაწვდომობის საფრთხეები: ბიზანტიურ სერვერებს შეუძლიათ ხელი შეუშალონ მონაცემთა ხელმისაწვდომობას თხოვნებზე პასუხის გაცემაზე უარის თქმის ან დაგვიანებული პასუხების მიწოდებით. განაწილებული შენახვის სისტემაში, თუ სერვერების ქვეჯგუფი ხდება ბიზანტიური, ამან შეიძლება გამოიწვიოს სიტუაცია, როდესაც სისტემა ვერ მიაღწევს აუცილებელ კვორუმს წაკითხვის ან ჩაწერის ოპერაციების შესასრულებლად, რაც ფაქტობრივად მონაცემებს მიუწვდომელს ხდის. მაგალითად, ღრუბლოვანი შენახვის სერვისში, თუ რამდენიმე საცავის კვანძი არ რეაგირებს ბიზანტიური ქცევის გამო, მომხმარებლებმა შეიძლება განიცადონ მნიშვნელოვანი შეფერხებები ან მათი შენახული მონაცემების წვდომის სრული უუნარობა.
3. კონფიდენციალურობის საფრთხეები: ბიზანტიურ სერვერებს შეუძლიათ სენსიტიური ინფორმაციის გაჟონვა არაავტორიზებული მხარეებისთვის. ეს შეიძლება მოხდეს იმ შემთხვევაში, თუ სერვერი დაზიანებულია თავდამსხმელის მიერ, რომელიც შემდეგ ახორციელებს მონაცემებს ან თუ სერვერი განზრახ უზიარებს მონაცემებს არაავტორიზებულ პირებს. სცენარში, სადაც ინახება სენსიტიური პერსონალური ინფორმაცია ან საკუთრების ბიზნეს მონაცემები, ასეთმა დარღვევამ შეიძლება გამოიწვიოს კონფიდენციალურობის სერიოზული დარღვევა და ფინანსური ზარალი.
ბიზანტიური სერვერების მიერ გამოწვეული რისკების შესამცირებლად შემუშავდა რამდენიმე სტრატეგია და პროტოკოლი. Ესენი მოიცავს:
- ბიზანტიური ხარვეზების შემწყნარებლობის (BFT) პროტოკოლები: ეს პროტოკოლები შექმნილია კონსენსუსის მისაღწევად ბიზანტიური ხარვეზების არსებობისას. ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი BFT პროტოკოლი არის პრაქტიკული ბიზანტიური ხარვეზების ტოლერანტობა (PBFT), რომელიც საშუალებას აძლევს განაწილებულ სისტემას მოითმინოს მისი კომპონენტების მესამედამდე ბიზანტიური. PBFT მუშაობს მონაცემთა მრავალჯერადი ასლის არსებობით და მოითხოვს გარკვეული რაოდენობის რეპლიკების შეთანხმებას მონაცემთა მდგომარეობაზე, სანამ რაიმე ოპერაცია ჩაითვლება ჩადენილი. ეს უზრუნველყოფს, რომ მაშინაც კი, თუ ზოგიერთი რეპლიკა ბიზანტიურია, სისტემა მაინც შეძლებს სწორად ფუნქციონირებას.
- წაშლის კოდირება და ჭარბი რაოდენობა: წაშლის კოდირების გამოყენებით და მონაცემთა ზედმეტად შენახვით მრავალ სერვერზე, შენახვის სისტემებს შეუძლიათ მოითმინონ ბიზანტიური ხარვეზები. წაშლის კოდირება არღვევს მონაცემებს ფრაგმენტებად და დაშიფვრავს მას ზედმეტი ინფორმაციით, ისე, რომ ზოგიერთი ფრაგმენტის დაზიანების ან დაკარგვის შემთხვევაშიც კი შესაძლებელია ორიგინალური მონაცემების რეკონსტრუქცია. ეს მიდგომა ზრდის შეცდომის ტოლერანტობას და უზრუნველყოფს მონაცემთა ხელმისაწვდომობას ბიზანტიური სერვერების არსებობის მიუხედავად.
- კრიპტოგრაფიული ტექნიკა: კრიპტოგრაფიული მეთოდების გამოყენება, როგორიცაა ციფრული ხელმოწერები და ჰეშის ფუნქციები, დაგეხმარებათ ბიზანტიური სერვერების მიერ მონაცემთა კორუფციის აღმოჩენასა და თავიდან აცილებაში. მაგალითად, კლიენტებს შეუძლიათ ხელი მოაწერონ თავიანთ მონაცემებს მის შენახვამდე, ხოლო შენახვის სერვერებს შეუძლიათ ხელმოწერების გადამოწმება მოძიებისას. ბიზანტიური სერვერის მიერ ნებისმიერი ცვლილება გამოიწვევს ხელმოწერის შეუსაბამობას, რაც სისტემას აფრთხილებს პოტენციური კორუფციის შესახებ.
- აუდიტი და მონიტორინგი: შენახვის სერვერების რეგულარული აუდიტი და მონიტორინგი დაგეხმარებათ ბიზანტიური ქცევის გამოვლენაში. მონაცემთა მთლიანობისა და ხელმისაწვდომობის მუდმივი შემოწმებით, შენახვის სისტემებს შეუძლიათ ბიზანტიური სერვერების იდენტიფიცირება და იზოლირება. ტექნიკის გამოყენება, როგორიცაა გამოწვევა-პასუხის პროტოკოლები, სადაც სერვერებმა უნდა დაამტკიცონ, რომ ჯერ კიდევ ფლობენ სწორ მონაცემებს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონაცემთა მთლიანობის უზრუნველსაყოფად.
- რეპლიკაცია და კვორუმის სისტემები: მონაცემთა გამეორება მრავალ სერვერზე და კვორუმზე დაფუძნებული მიდგომების გამოყენება წაკითხვისა და ჩაწერის ოპერაციებისთვის შეიძლება შეამსუბუქოს ბიზანტიური ხარვეზების გავლენა. კვორუმის სისტემა მოითხოვს სერვერების გარკვეულ რაოდენობას, რომ შეთანხმდნენ ოპერაციაზე მის შესრულებამდე. ეს უზრუნველყოფს იმას, რომ ზოგიერთი სერვერი ბიზანტიურიც რომ იყოს, მათ არ შეუძლიათ ერთპიროვნულად შეუშალონ სისტემის მუშაობა.
ბიზანტიური ხარვეზების ტოლერანტობის პრაქტიკული განხორციელების მაგალითია Hyperledger Fabric blockchain პლატფორმა, რომელიც იყენებს PBFT-ის ვარიანტს მის კვანძებს შორის კონსენსუსის მისაღწევად. ამ სისტემაში ტრანზაქციები შემოთავაზებულია კლიენტების მიერ, მოწონებულია თანატოლების ქვეჯგუფის მიერ და შემდეგ შეკვეთილი და დამოწმებული კონსენსუსის მექანიზმით, რომელიც მოითმენს ბიზანტიურ შეცდომებს. ეს უზრუნველყოფს, რომ მაშინაც კი, თუ ზოგიერთი თანატოლი არის მავნე ან გაუმართავი, ბლოკჩეინის მთლიანობა და თანმიმდევრულობა შენარჩუნებულია.
კიდევ ერთი მაგალითია Google's Spanner, გლობალურად განაწილებული მონაცემთა ბაზა, რომელიც იყენებს რეპლიკაციის, კვორუმის სისტემების და სინქრონიზებული საათების კომბინაციას მაღალი ხელმისაწვდომობისა და თანმიმდევრულობის მისაღწევად. მიუხედავად იმისა, რომ ცალსახად არ არის შექმნილი ბიზანტიური ხარვეზების ტოლერანტობისთვის, Spanner-ის არქიტექტურა უზრუნველყოფს გამძლეობას გარკვეული ტიპის ხარვეზების მიმართ და უზრუნველყოფს მონაცემთა მთლიანობას და ხელმისაწვდომობას გეოგრაფიულად გაფანტულ მონაცემთა ცენტრებში.
ბიზანტიური სერვერების არსებობა შენახვის სისტემებში მოითხოვს უსაფრთხოების ყოვლისმომცველ მიდგომას, რომელიც აერთიანებს მრავალ ტექნიკას და პროტოკოლს. ბიზანტიური ხარვეზების შემწყნარებლობის პროტოკოლების, ზედმეტობის, კრიპტოგრაფიული მეთოდების, აუდიტისა და კვორუმის სისტემების გამოყენებით, შენახვის სისტემებს შეუძლიათ მიაღწიონ მდგრადობას ბიზანტიური სერვერების მიერ გამოვლენილი თვითნებური და მავნე ქცევის მიმართ. ეს უზრუნველყოფს მონაცემთა მთლიანობას, ხელმისაწვდომობასა და კონფიდენციალურობას, თუნდაც დახვეწილი შეტევებისა და წარუმატებლობის შემთხვევაში.
სხვა ბოლოდროინდელი კითხვები და პასუხები EITC/IS/ACSS გაფართოებული კომპიუტერული სისტემების უსაფრთხოება:
- რა არის გარკვეული გამოწვევები და კომპრომისები, რომლებიც დაკავშირებულია ტექნიკისა და პროგრამული უზრუნველყოფის შერბილების განხორციელებაში დროის შეტევების წინააღმდეგ, სისტემის მუშაობის შენარჩუნებისას?
- რა როლს თამაშობს განშტოების პროგნოზიტორი CPU–ს დროის შეტევებში და როგორ შეუძლიათ თავდამსხმელებმა მისი მანიპულირება სენსიტიური ინფორმაციის გაჟონვის მიზნით?
- როგორ შეუძლია მუდმივი დროის პროგრამირება დაეხმაროს კრიპტოგრაფიულ ალგორითმებში დროული შეტევების რისკის შემცირებას?
- რა არის სპეკულაციური შესრულება და როგორ უწყობს ხელს ის თანამედროვე პროცესორების დაუცველობას Spectre-ის მსგავსი შეტევების დროის მიმართ?
- როგორ იყენებენ დროის შეტევები შესრულების დროის ცვალებადობას სისტემისგან მგრძნობიარე ინფორმაციის გამოსატანად?
- რით განსხვავდება ჩანგლის კონსისტენციის კონცეფცია fetch-modify თანმიმდევრულობისგან და რატომ ითვლება ჩანგლის თანმიმდევრულობა ყველაზე ძლიერ მიღწევად კონსისტენციად არასანდო შენახვის სერვერების მქონე სისტემებში?
- რა არის გამოწვევები და პოტენციური გადაწყვეტილებები წვდომის კონტროლის ძლიერი მექანიზმების დანერგვისას არასანდო სერვერზე გაზიარებულ ფაილურ სისტემაში არაავტორიზებული ცვლილებების თავიდან ასაცილებლად?
- არასანდო შენახვის სერვერების კონტექსტში, რა მნიშვნელობა აქვს ოპერაციების თანმიმდევრული და შემოწმებადი ჟურნალის შენარჩუნებას და როგორ შეიძლება ამის მიღწევა?
- როგორ შეუძლია კრიპტოგრაფიულმა ტექნიკამ, როგორიცაა ციფრული ხელმოწერები და დაშიფვრა, უზრუნველყოს არასანდო სერვერებზე შენახული მონაცემების მთლიანობა და კონფიდენციალურობა?
- როგორ უწყობს ხელს პროტოკოლები, როგორიცაა STARTTLS, DKIM და DMARC ელ.ფოსტის უსაფრთხოებას და რა როლი აქვს მათ ელ.ფოსტის კომუნიკაციების დაცვაში?
იხილეთ მეტი კითხვები და პასუხები EITC/IS/ACSS Advanced Computer Systems Security-ში