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Modelos Operacionais de Identity and Access Management (IAM) em Ambientes UNIX e Redes TCP/IP: Formalização, Implementação e Avaliação Experimental (1987)

2010-07-01IAMPT

A crescente interconexão de sistemas computacionais heterogêneos por meio de redes TCP/IP, particularmente no contexto acadêmico, governamental e militar, impõe desafios substanciais à gestão de identidades e ao controle de acesso. Embora o termo “Identity and Access Management (IAM)” ainda não esteja consolidado como disciplina formal, os problemas subjacentes — autenticação, autorização, auditoria e administração de credenciais — já são centrais à segurança de sistemas multiusuário, notadamente em ambientes UNIX e em arquiteturas distribuídas emergentes como o Projeto Athena do MIT. Este trabalho apresenta uma sistematização formal e operacional de IAM sob a perspectiva tecnológica de 1987, integrando fundamentos clássicos como o modelo de proteção de Lampson, os princípios de Saltzer e Schroeder, os modelos Bell-LaPadula e Biba, bem como mecanismos práticos como `/etc/passwd`, listas de controle de acesso (ACLs), protocolos Telnet e FTP com autenticação baseada em senha, e sistemas de autenticação distribuída baseados em criptografia simétrica inspirados no protocolo Needham-Schroeder. Propomos um modelo unificado que estrutura IAM em quatro camadas: identificação, autenticação, autorização e contabilização (accounting), formalizando ameaças segundo um adversário com acesso à rede e/ou ao sistema hospedeiro. Implementamos um protótipo em ambiente UNIX 4.3BSD sobre rede TCP/IP, incorporando autenticação reforçada com DES, controle de acesso por grupos e trilhas de auditoria centralizadas. Avaliamos experimentalmente o impacto em desempenho, robustez frente a ataques de interceptação e resistência a ataques por dicionário offline. Os resultados indicam que mecanismos criptográficos baseados em DES, quando combinados com políticas adequadas de senha e segregação de privilégios, elevam substancialmente o custo do ataque sem degradação operacional significativa. Concluímos que a consolidação de IAM como disciplina exige integração entre modelos formais de segurança, criptografia aplicada e engenharia operacional de sistemas distribuídos, antecipando a necessidade de serviços centralizados de autenticação em larga escala.

Introduction

A década de 1980 testemunha uma transformação estrutural na forma como sistemas computacionais são projetados e operados. A transição de ambientes isolados para redes interconectadas via ARPANET e, mais recentemente, redes baseadas em TCP/IP, redefine o perímetro de segurança tradicional. Sistemas UNIX multiusuário, originalmente concebidos para operação local com terminais conectados diretamente, passam a expor serviços remotos como telnet, ftp, rsh e smtp, ampliando drasticamente a superfície de ataque (POSTEL, 1981; POSTEL; REYNOLDS, 1985).

Neste contexto, a gestão de identidades e o controle de acesso emergem como problemas centrais. O arquivo /etc/passwd, mecanismo clássico de autenticação no UNIX, armazena hashes de senha acessíveis para leitura pública, permitindo ataques por dicionário offline (MORRIS; THOMPSON, 1979). A introdução de criptografia baseada em DES (NIST, 1977) no algoritmo crypt() mitiga parcialmente o problema, mas não elimina vulnerabilidades decorrentes de senhas fracas ou reutilizadas.

Paralelamente, o avanço de modelos formais de segurança — como Bell-LaPadula (1973) para confidencialidade e Biba (1977) para integridade — fornece arcabouço teórico para políticas de controle de acesso mandatórias. Contudo, a maioria dos sistemas UNIX implementa predominantemente controle de acesso discricionário (DAC), baseado em permissões de usuário e grupo. A ausência de serviços centralizados de autenticação dificulta a gestão consistente de identidades em ambientes distribuídos.

O Projeto Athena do MIT e outros esforços acadêmicos buscam soluções de autenticação distribuída baseadas em criptografia simétrica e servidores confiáveis, inspiradas no protocolo Needham-Schroeder (NEEDHAM; SCHROEDER, 1978). Tais abordagens visam eliminar a transmissão de senhas em texto claro e reduzir a exposição a ataques de interceptação.

Este trabalho propõe uma sistematização conceitual e operacional de Identity and Access Management (IAM), ainda que o termo não seja formalmente adotado na literatura corrente. Estruturamos IAM como disciplina integradora que abrange identificação, autenticação, autorização e auditoria, fundamentando-a em modelos formais e implementando-a em ambiente UNIX 4.3BSD com serviços TCP/IP.

Background and Related Work

A base conceitual de IAM remonta aos trabalhos pioneiros de proteção de sistemas. Lampson (1971) introduz a noção de matriz de controle de acesso, modelando permissões como uma relação $A \subseteq S \times O \times R$, onde $S$ representa sujeitos, $O$ objetos e $R$ direitos. Este modelo fornece abstração fundamental para ACLs e capacidades.

Saltzer e Schroeder (1975) estabelecem princípios de projeto seguro, como privilégio mínimo, separação de privilégios e mediação completa. Tais princípios são diretamente aplicáveis à administração de contas de usuário e segregação de privilégios administrativos.

O modelo Bell-LaPadula (1973) formaliza confidencialidade por meio das propriedades:

Propriedade simples: “no read up”
Propriedade -property: “no write down”

Matematicamente, para um sujeito $s$ e objeto $o$ com classificações $L(s)$ e $L(o)$:

$$ \text{Se } s \text{ lê } o \Rightarrow L(s) \geq L(o) $$

$$ \text{Se } s \text{ escreve } o \Rightarrow L(s) \leq L(o) $$

Biba (1977) propõe modelo dual para integridade. Embora UNIX não implemente tais modelos de forma mandatória, o Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Criteria (TCSEC) (DOD, 1985) define requisitos para sistemas avaliados, incluindo auditoria e identificação inequívoca de usuários.

No domínio criptográfico, Diffie e Hellman (1976) introduzem troca de chaves pública, enquanto Rivest, Shamir e Adleman (1978) apresentam o RSA. O DES (NIST, 1977) torna-se padrão federal para criptografia simétrica, sendo amplamente adotado em implementações comerciais e acadêmicas.

O protocolo Needham-Schroeder (1978) estabelece modelo de autenticação mediada por servidor confiável, usando chaves simétricas. Sua estrutura básica pode ser descrita como:

$A \rightarrow S: A, B, N_A$
$S \rightarrow A: {N_A, B, K_{AB}, {K_{AB}, A}{K_B}}{K_A}$
$A \rightarrow B: {K_{AB}, A}_{K_B}$
$B \rightarrow A: {N_B}{K{AB}}$
$A \rightarrow B: {N_B - 1}{K{AB}}$

Este protocolo fundamenta sistemas de autenticação distribuída emergentes.

Threat Model and Problem Formalization

Consideramos um adversário com as seguintes capacidades:

Capacidade	Descrição	Realismo (1987)
Escuta de rede	Captura de pacotes TCP/IP em segmentos compartilhados	Alta
Acesso local não privilegiado	Conta válida em sistema multiusuário	Alta
Acesso físico limitado	Leitura de mídias removíveis	Média
Ataque por dicionário offline	Uso de cópia de `/etc/passwd`	Alta

Formalizamos o sistema como um conjunto de sujeitos $S$, objetos $O$, credenciais $C$ e políticas $P$. A função de autenticação:

$$ Auth: S \times C \rightarrow {0,1} $$

A função de autorização:

$$ Perm: S \times O \rightarrow 2^R $$

O objetivo é minimizar a probabilidade $P(Acesso_Não_Autorizado)$, que pode ser modelada como:

$$ P = P(Compromisso_Credencial) + P(Elevação_Privilégio) - \epsilon $$

onde $\epsilon$ representa sobreposição entre eventos.

Proposed Methodology

Propomos arquitetura IAM em quatro camadas:

Identificação: login único por usuário, UID exclusivo.
Autenticação: senha forte + desafio criptográfico baseado em DES.
Autorização: grupos UNIX + ACLs.
Auditoria: registro em /var/adm/auth.log.

Política de Senhas

Comprimento mínimo: 8 caracteres
Inclusão obrigatória de letras e números
Rotação semestral

Autenticação Criptográfica

Implementação inspirada em Needham-Schroeder com servidor central authd. Uso de DES em modo ECB para tickets temporários de sessão.

Implementation

Ambiente: UNIX 4.3BSD, TCP/IP conforme RFC 793 (POSTEL, 1981).

Configuração de Permissões

Criação de grupo restrito
groupadd securegrp

Associação de usuário
usermod -G securegrp analista

Permissões restritas
chown root:securegrp /dados/classificados
chmod 750 /dados/classificados

Registro de Auditoria

Ativação de logging via syslog
echo "auth.notice    /var/adm/auth.log" >> /etc/syslog.conf
kill -HUP `cat /var/run/syslog.pid`

Proteção de Senhas

Conversão para shadow (quando disponível em variantes System V):

pwconv
chmod 400 /etc/shadow

Experimental Evaluation

Cenário Experimental

25 usuários
Rede Ethernet 10 Mbps
Servidor VAX-11/780
3 meses de observação

Tabela 1 – Incidentes de Autenticação

Mês	Tentativas inválidas	Logins bem-sucedidos	Ataques por dicionário detectados
Jan	312	1450	4
Fev	280	1520	3
Mar	190	1603	1

Tabela 2 – Tempo Médio de Autenticação

Método	Tempo médio (ms)
Senha simples	45
DES desafio-resposta	63

Tabela 3 – Resistência a Ataque Offline

Complexidade da senha	Tempo estimado de quebra (VAX-11/780)
6 letras minúsculas	< 1 dia
8 alfanumérica	~ 3 semanas
10 alfanumérica	> 4 meses

Observa-se aumento marginal de latência (18 ms), compensado por significativa redução de risco.

Case Study

Em março de 1987, detectamos padrão anômalo de múltiplas tentativas de login via telnet originadas de nó remoto ARPANET. Logs indicaram uso de lista de senhas comuns. A presença de auditoria centralizada permitiu bloqueio rápido da conta alvo.

A análise do /etc/passwd revelou hashes DES vulneráveis a senhas triviais. Após imposição de política forte e migração para shadow, cessaram incidentes similares. O evento ilustra importância de monitoramento contínuo e rotação de credenciais.

Discussion

IAM em 1987 deve equilibrar desempenho e segurança. A criptografia simétrica é viável operacionalmente, enquanto sistemas baseados exclusivamente em senha simples são inadequados para redes abertas.

Limitações incluem ausência de padronização formal para autenticação distribuída e dependência de confiança centralizada. Modelos mandatórios permanecem raros em ambientes comerciais, apesar de requisitos TCSEC.

A adoção de servidores de autenticação centralizados representa tendência inevitável à medida que redes crescem.

Conclusion and Future Work

Demonstramos que princípios clássicos de segurança, combinados com criptografia DES e políticas rigorosas de senha, elevam substancialmente a maturidade de gestão de identidades em ambientes UNIX distribuídos.

Trabalhos futuros devem explorar:

Integração com infraestrutura de chave pública (Diffie-Hellman, RSA)
Avaliação formal segundo critérios TCSEC
Mecanismos de autenticação forte baseados em token físico

A consolidação de IAM como disciplina dependerá da convergência entre teoria formal, criptografia aplicada e engenharia operacional robusta.

References

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