ОС – комплекс программ, которые обеспечивают управление аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования ее ресурсов, автоматизацию процесса подготовки программ и прохождения их в ЭВМ.
ОС является посредником между ЭВМ и человеком (пользователь, программист, инженер, оператор…). Другими словами ОС – логическое расширение аппаратуры в сторону человека, позволяя перейти от физического уровня аппаратуры к более высокому логическому уровню.
ОС осуществляет достаточно сложный процесс управления ресурсами ЭВМ, все нюансы которого скрыты от пользователя. Взаимодействие с программистами, операторами и т.д. осуществляется через интерфейс пользователя, который поддерживается ОС.
Компонентный состав ОС определяется набором функций, для выполнения которых она предназначена. Все программы ОС можно разбить на две группы: управляющая программа и системные обрабатывающие программы.
Управляющая программа – обязательный компонент любой ОС. Ее функции – планирование прохождения непрерывного потока заданий, управление распределением ресурсов, реализация принятых методов организации данных, управление операциями ввода-вывода (В-В), организация мультипрограммной работы, управление работоспособностью системы после сбоев и др.
Управляющая программа состоит из ряда компонентов, среди которых следует выделить четыре основных.
Управление статическими ресурсами (управление заданиями) осуществляет предварительное планирование потока заданий для выполнения и статич. распределение ресурсов между одновременно выполняемыми заданиями в процессе подготовки к выполнению. К статическим ресурсам относят разделы памяти (основной, виртуальной, внешней), доступные для использования устройства, допускающие только монопольное использование, наборы данных и др. такие ресурсы закрепляются за заданием или его частью с момента инициализации до момента завершения и используются обычно в монопольном порядке.
Управление динамическими ресурсами (управление задачами) осуществляет динамическое распределение ресурсов системы между несколькими задачами, решаемых одновременно в мультипрограммном режиме для выполняемого потока заданий. Входящие в ядро ОС и постоянно находящиеся в ОП.
Управление данными обеспечивает все операции В-В (т.е. обмен между ОП и ПУ) на физическом и логическом уровнях. Оно включает в себя ряд служб, обеспечивающих выполнение таких функций, как управление каталогом, управление распределением памяти прямого доступа, обработку ошибок В-В и др., реализует различные структуры данных и возможность доступа к ним.
Управление восстановлением регистрирует машинные сбои и отказы и восстанавливает работоспособность системы после сбоев, если это возможно.
Системные обрабатывающие программы выполняются под управлением управляющей системы, так же как и любая обрабатывающая программа, в т.ч. пользовательская. Это значит, что она в полном объеме может пользоваться услугами управляющей программы и не может самостоятельно выполнять системные функции. Так, обрабатывающая программа не может самостоятельно осуществлять собственный В-В. операции В-В обрабатывающая программа реализует с помощью запросов к управляющей программе, которая и выполняет непосредственно ввод и вывод данных. Централизованное выполнение системных функций управляющей программой позволяет выполнять их более эффективно и обеспечивает высокий уровень услуг для пользователя.
К системным обрабатывающим программам относятся программы, входящие в состав ОС: ассемблеры, трансляторы, редакторы связей, загрузчик, программы обслуживания и ряд других. Трансляторы, редактор связей и загрузчик образуют основу систем программирования, построенных на базе ОС.
Операционная система является важнейшим программным компонентом любой вычислительной машины, поэтому от уровня реализации политики безопасности в каждой конкретной ОС во многом зависит и общая безопасность информационной системы. В первую очередь необходимо рассмотреть безопасное разделение оперативной памяти и файлов между процессами и пользователями и устойчивость ОС к сетевым атакам.
Операционная система MS-DOS является ОС реального режима микропроцессора Intel, а потому здесь не может идти речи о разделении оперативной памяти между процессами. Все резидентные программы и основная программа используют общее пространство ОЗУ. Защита файлов отсутствует, о сетевой безопасности трудно сказать что-либо определенное, поскольку на том этапе развития ПО драйверы для сетевого взаимодействия разрабатывались не фирмой MicroSoft, а сторонними разработчиками.
Семейство операционных систем Windows 95, 98, Millenium – это клоны, изначально ориентированные на работу в домашних ЭВМ. Эти операционные системы используют уровни привилегий защищенного режима, но не делают никаких дополнительных проверок и не поддерживают системы дескрипторов безопасности. В результате этого любое приложение может получить доступ ко всему объему доступной оперативной памяти, как с правами чтения, так и с правами записи. Меры сетевой безопасности присутствуют, однако, их реализация не на высоте. Более того, в версии Windows 95 была допущена основательная ошибка, позволяющая удаленно буквально за несколько пакетов приводить к "зависанию" ЭВМ, что также значительно подорвало репутацию ОС, в последующих версиях было сделано много шагов по улучшению сетевой безопасности этого клона.
Поколение операционных систем Windows NT, 2000 уже значительно более надежная разработка компании MicroSoft. Они явялются действительно многопользовательскими системами, надежно защищающими файлы различных пользователей на жестком диске (правда, шифрование данных все же не производится и файлы можно без проблем прочитать, загрузившись с диска другой операционной системы – например, MS-DOS). Данные ОС активно используют возможности защищенного режима процессоров Intel, и могут надежно защитить данные и код процесса от других программ, если только он сам не захочет предоставлять к ним дополнительного доступа извне процесса.
За долгое время разработки было учтено множество различных сетевых атак и ошибок в системе безопасности. Исправления к ним выходили в виде блоков обновлений (англ. service pack). На сегодняшний день для Windows NT 4.0 самым последним является обновление "Service Pack 6", естественно все исправления, включенные в него были учтены и при разработке Windows 2000 (service pack 4). Таким образом, две эти операционные системы имеют примерно равную (и очень высокую) систему безопасности, которая постоянно повышается за счет выхода новых блоков обновлений.
Другая ветвь ОС основана на операционной системе UNIX. Эта ОС изначально разрабатывалась как сетевая и многопользовательская, а потому сразу же содержала в себе средства информационной безопасности. Практически все широко распространенные UNIX подобные ОС прошли долгий путь разработки и по мере модификации учли все открытые за это время способы атак. Хорошо себя зарекомендовали: LINUX (S.U.S.E.), OpenBSD, FreeBSD, Sun Solaris. Естественно все сказанное относится к последним версиям этих операционных систем. Основные ошибки в этих системах относятся уже не к ядру, которое работает безукоризненно, а к системным и прикладным утилитам. Наличие ошибок в них часто приводит к потере всего запаса прочности системы.