BAB V - SISTEM FILE

BAB V

SISTEM FILE

Pada proses penyimpanan dan pembacaan data bisa timbul masalah:

1.      Kapasitas media penyimpanan tidak cukup (terbatas).

2.      Ketika proses dihentikan, data hilang.

3.      Kebutuhan mengakses data atau sebagiannya dalam waktu bersamaan.

Oleh karena itu diperlukan media penyimpanan yang :

1.      Mampu menyimpan data yang besar.

2.      Mampu menjaga data walaupun proses yang mengaksesnya dihentikan.

3.      Proses yang bersamaan dapat mengakses data secara bersama-sama, tanpa ada yang terganggu.

Solusi untuk semua masalah tsb adalah dengan menyimpan data pada disk atau media lain dalam bentuk unit-unit yang disebut FILE. Data yang disimpan dalam bentuk file harus tetap tidak berubah ketika proses dibentuk atau dihentikan. File bisa hilang hanya ketika dihapus saja.

Sistem File adalah bagian sistem operasi yang menangani masalah file.

A.    FILE

a.      Penamaan File

File merupakan bentuk mekanisme abstrak. Karakteristik yang paling penting dari mekanisme abstrak adalah cara pemberian nama suatu obyek. Ketika proses membuat suatu file, proses akan memberi sebuah nama kepada file. Ketika proses selesai, file masih ada dan bisa diakses oleh proses lain dengan menggunakan nama file tsb.

Semua sistem operasi menerima bentuk nama file yang terbuat dari 1 sampai 8 karakter. Tetapi ada beberapa sistem operasi yang membedakan huruf besar dan huruf kecil, seperti UNIX. Contoh :

BARBARA, BARbara, BarBaRa        à  UNIX membedakannya

è DOS menganggap sama

è WINDOWS  ??

è LINUX  ???

Kebanyakan sistem operasi mampu menangani dua bagian bentuk nama file yang dipisah dengan titik (period), bagian yang terletak setelah tanda titik disebut extension, yang biasanya menggambarkan ciri khusus dari file ybs. Contoh:

-          DOS nama file                       à [1 sampai 8 karakter].[1 sampai 3]

-          UNIX                             à [1 sampai ? karakter].[1 sampai ?].[....].[....] .....sampai ?

Beberapa extension file yang biasa ditemukan tampak pada tabel berikut :

Extension	Artinya
*.bak	File Backup
*.bas	Program source Basic
*.bin	Program executable binary
*.c	Program source C
*.dat	File Data
*.doc	File Dokumentasi
*.ftn	Program source Fortran
*.hlp	File Teks untuk HELP command
*.lib	Library dari file .obj yang digunakan linker
*.man	Online manual page
*.obj	File object
*.pas	Program source Pascal
*.tex	Teks masukan untuk format program TEX
*.txt	File teks umum

Pada kasus khusus, extension ini hanya berupa Konvensi, seperti :

ü  data03.txt, menyatakan file dalam bentuk file teks.

ü  program05.c menyatakan file berupa file code bahasa C, C compiler hanya mengcompile extension *.C.

b.      Struktur File

Beberapa kemungkinan bentuk struktur file tampak pada gambar 1.

Gambar1. Tiga macam File. (a) urutan byte, (b) Urutan record, (c) Tree 

1.      File dibentuk dari urutan byte yang tidak terstruktur.

Akibatnya : Sistem operasi tidak tahu apa yang ada didalamnya. DOS dan UNIX menerapkan bentuk ini, LINUX ?, WINDOWS ?

Cara mengambil isi file dengan program.

2.      File dibentuk dari urutan record dengan panjang yang sama dan struktur internal didalamnya.

Operasi read akan membaca satu record.

Operasi write akan overwrite/append satu record.

Cocok untuk sistem operasi yang menerapkan Punch Card, karena ukurannya tetap.

3.      File dibentuk dari struktur organisasi tree record, ukuran record tidak harus sama, setiap record mengandung field Key pada posisi yang sama. Tree record diurutkan berdasarkan Key nya.

Operasinya dengan melihat Key.

Banyak diterapkan pada sistem operasi Mainframe untuk pemrosesan data komersial.

c.       Jenis File

UNIX dan DOS memiliki jenis file:

1.   Regular File : jenis file yang mengandung informasi user. Contoh gambar 1

2.   Directory : file sistem yang mengatur struktur sistem file.

3.   Character Special File : File yang berhubungan dengan peralatan I/O dan memodelkan peralatan serial, seperti Terminal, Printer, NIC.

4.   Block Special File : File yang digunakan untuk memodelkan disk.

Regular File bisa berbentuk ASCII maupun binary. Keuntungan bentuk ASCII adalah dapat ditampilkan dan dicetak seperti apa adanya dan dapat diedit menggunakan editor yang biasa dipakai. File Binary memiliki struktur internal sendiri, contoh dalam UNIX pada gambar 2.

Gambar2. (a) File executeble, (b) Archive 

Magic Number : menyatakan bahwa file berupa file executable.

Binary file dalam bentuk archive mengandung kumpulan library procedure (module) yang telah dicompile tapi tidak dilink.

Seluruh sistem operasi paling tidak harus mengenal satu jenis file executable, miliknya sendiri. Bahkan jika file source codenya diubah, mampu melakukan compile ulang secara otomatis. Contoh perintah UNIX : make, berada didalam shellnya.

d.      Pengaksesan File

Ada dua cara :

1.      Sequential Access, proses dapat membaca seluruh byte/record dalam suatu file, mulai dari awal, tidak boleh melompat atau keluar dari urutannya.  Cocok untuk file yang disimpan pada media Magnetic Tape.

2.      Random Access, bisa membaca byte/record untuk berbagai macam urutan pengaksesan. Cocok untuk file yang disimpan pada media Disk. Jenis ini lebih sesuai untuk berbagai aplikasi, seperti sistem database airport.

Sistem operasi Mainframe lama banyak menggunakan kedua cara, karena memiliki dua bentuk media penyimpanan tsb. Sedangkan sistem operasi modern tidak membedakannya, otomatis semua file diakses secara acak (Random access).

e.       Atribut File

Jenis-jenis atribut file tampak pada Tabel berikut.

Field	Artinya
Protection	Who can access the file and in what way
Password	Password needed to access the file
Creator	Id of person who created the file
Owner	Current owner
Read Only flag	0 for read/write, 1 for read only
Hidden flag	0 for normal, 1 for do not display in listings
System flag	0 for normal file, 1 for system file
Archive	0 has been backed up, 1 for needs to be backed up
ASCII/binary flag	0 for ASCII file, 1 for binary file
Random access flag	0 for sequential access only, 1 for random access
Temporary flag	0 for normal, 1 for delete on process exit
Lock flag	0 for unlocked, nonzero for locked
Record length	Number of bytes in a record
Key position	Offset of the  key within each record
Key length	Number of  bytes in the key field
Creation time	Date and Time file was created
Time of last access	Date and Time file was last accessed
Time of last change	Date and Time file was last changed
Current size	Number of bytes in the file
Maximum size	Maximum size file may grow ro

f.       Operasi File

Sistem Call yang biasa digunakan dalam hubungan dengan file :

a.      Create : File dibuat dan tidak berisi data.

b.      Delete : File dihapus karena tidak diperlukan lagi dan untuk memperbesar ruang disk sisa.

Beberapa sistem operasi akan menghapus file jika tidak digunakan dalam jangka waktu tertentu.

a.       Open : Sebelum menggunakan file, file harus diOpen dulu. Open akan menjadikan sistem mengambil atribut dan daftar alamat disk dan meletakkan didalam memori kerja agar diperoleh akses yang cepat.

b.      Close : Jika akses file selesai, atribut dan alamat disk tidak diperlukan lagi, sehingga harus ditutup dan untuk memperbesar ruang tabel daftar alamat disk internal.

c.       Read : Data dibaca dari file. Sistem menentukan banyaknya data dan menyediakan buffer untuk menampungnya.

d.      Write : Data disimpan kedalam file. Jika posisi berada diakhir file, maka ukuran file bertambah. Jika posisi ditengah, data yang ada akan ditimpa.

e.       Append : Menambah data setelah data terakhir.

f.       Seek : Mengatur posisi pointer saat itu menuju posisi yang ditentukan.

g.      Get Attribute : Pada UNIX, program make perlu melihat atribut file, terutama waktu modifikasinya yang terakhir.

h.      Set Attribute : Mengubah status atribut file.

i.        Rename : Merubah nama file.

g.      Memory-Mapped File

Gambar3. (a) Proses segmentasi sebelum mematakan file ke ruang alamat, (b) Proses setelah memetakan file abc ke satu segmen dan membuat segmen baru untuk file xyz

Sistem operasi melakukan pemetaan file kedalam ruang alamat disk pada alamat virtual. Pemetaan ini sangat cocok pada Segmentasi. Contoh pada gambar 3. 

Proses memiliki dua segmen, teks dan data. Proses melakukan sistem call COPY. Pertama, memetakan file sumber (abc) ke sebuah segmen. Kemudian membuat segmen kosong dan memetakannya ke file tujuan (xyz). Proses dapat mengcopy segmen sumber ke dalam segmen tujuan menggunakan loop copy biasa, bukan Read dan Write.

Kelebihan Pemetaan File :

ü  Menghilangkan kebutuhan I/O sehingga mempermudah pemrograman.

Kekurangan Pemetaan File :

ü  Sistem sulit untuk mengetahui panjang sebenarnya dari file output (xyz).

ü  Hasil pemetaan belum tentu sama dari sumbernya, jika terjadi modifikasi sumber, outputnya belum tentu dimodifikasi juga.

ü  Tidak bisa memetakan ukuran file yang lebih besar dari ukuran segmen.

B.     DIRECTORY

Untuk menjaga agar file tetap pada jalurnya dan diketahui, maka sistem file menyediakan DIRECTORY.

a.      Sistem Directory Hirarki

Diantara bentuk sistem directory tampak pada gambar 4

Gambar4. Directory. (a) Atribut pada Directory entry, (b) Atribut de tempat lain. 

Ketika file diOpen, sistem operasi mencari directorynya sampai ditemukan nama file ybs, kemudian mengekstrak atribut dan alamat disk langsung dari daftar directory atau dari struktur data yang menunjukkannya, lalu meletakkan kedalam tabel didalam memory kerja.

Bentuk disain sistem file tampak pada gambar 5.

Gambar5. Tiga desain sistem file. (a) satu directory dipakai bersama oleh semua user, (b) satu directory peruser, (c) sembarang tree per user. Huruf-huruf menyatakan pemilik derectiry atau file 

b.      Nama Path

Penamaan Path ada dua cara :

1.      Absolute Path Name : mengandung path dari directory root sampai file.

Selalu dimulai dari Root dan bersifat Unik.

Di UNIX, directory dipisah dengan tanda /, DOS dengan \. Jika karakter pertama dari nama path dimulai dengan tanda tsb, maka path termasuk jenis absolut ini.

Contoh : /usr/ast/mailbox

root directory mengandung subdirectory usr,

dimana didalamnya ada subdirectory ast,

dimana didalamnya lagi ada subdirectory mailbox.

2.      Relative Path Name : Untuk seluruh kasus path yang tidak dimulai dari root, diambil secara relatif ke directory kerja (working directory/current directory).

Contoh : Directory kerja /usr/ast, file yang mempunyai path absolut /usr/ast/mailbox dapat diwakili dengan mailbox saja. Seperti perintah :

cp /usr/ast/mailbox  /usr/ast/mailbox.bak

dan

cp mailbox  mailbox.bak

adalah perintah UNIX yang menghasilkan efek yang sama.

Kebanyakan sistem operasi mempunyai dua directory khusus, "." dan "..", dot dan dotdot. Dot menunjukkan directory saat itu dan Dotdot menunjukkan parent directory. Contoh gambar 6

Gambar6. UNIX directiry tree 

Directory kerja /usr/ast, copy file /usr/lib/dictionary ke directorynya sendiri dengan: cp ../lib/dictionary.

    

c.       Operasi Directory

Beberapa operasi directory :

ü  Create, membuat directory yang kosong kecuali dot dan dotdot yang otomatis dimasukkan oleh sistem.

ü  Delete, menghapus directory, Hanya directory yang kosong yang dapat dihapus.

ü  OpenDir, Mendaftar seluruh file yang ada di directory ybs.

ü  CloseDir, Setelah selesai membaca directory, maka harus ditutup untuk memperbesar ruang tabel internal.

ü  ReadDir, Menghasilkan daftar directory pada directory yang sedang dibuka.

ü  Rename, Mengubah nama directory.

ü  Link, Cara agar file dapat muncul dibeberapa lokasi directory.

ü  UnLink, Menghilangkan Link.

C.    IMPLEMENTASI SISTEM FILE

Menjelaskan cara file dan directory disimpan, ruang disk diatur dan membuat segalanya efisien dan reliable.

1.      Mengimplementasikan File

Kunci masalah implementasi penyimpanan file adalah selalu mengetahui perubahan blok disk akibat ada tidaknya file.

a.      Contiguous Allocation

Ini merupakan alokasi paling sederhana dengan menyimpan setiap file kedalam blok data yang berurutan didalam disk.

Kelebihannya :

ü  Mudah implementasinya, karena untuk mengetahui letak blok file hanya cukup mengingat satu nomor, blok yang pertama saja.

ü  Kinerjanya sangat bagus, karena seluruh file dapat dibaca dari disk dalam satu operasi saja.

Kekurangannya :

ü  Tidak bisa dialokasikan jika ukuran maksimum file tidak diketahui.

ü  Mudah terjadi fragmentasi, sisa blok yang tidak digunakan.

b.      Linked List Allocation

Menyimpan file dalam skema Linked List, seperti tampak pada gambar 7.

Gambar7. Menyimpan file sebagai linked list dari blok-blok disk 

Kelebihannya :

ü  Seluruh blok dapat dipakai, tidak terjadi fragmentasi.

Kekurangannya :

ü  Pengaksesan file secara acak akan lambat.

ü  Kebutuhan ukuran blok data meningkat karena pointer juga memerlukan beberapa byte.

c.       Linked List Allocation menggunakan Indeks

Caranya sama seperti point b tetapi menambahkan tabel berindeks kedalam memory, seperti pada gambar 8 berikut.

Gambar8. Alokasi linked list dengan menggunakan tabel dimain memory

File A menggunakan blok 4,7,2,10 dan 12. Sedangkan file B menggunakan 6,3,11 dan 14.

DOS menggunakan metode alokasi ini.

Kelebihannya :

ü  Pengaksesan file secara acak akan lebih cepat.

Kekurangannya :

ü  Seluruh tabel harus selalu ada didalam memory, sehingga mengurangi kapasitas memory.

d.      I-node

Alokasi file dengan menerapkan tabel yang berukuran kecil yang disebut i-node (index-node) yang mendaftar atribut dan alamat disk dari blok file. Tampak pada gambar 9.

 Gambar9. I-node

Untuk file-file yang berukuran besar, dipetakan ke blok yang disebut Single Indirect Block (SIB) yang mengandung alamat disk tambahan. Jika masih tidak cukup maka alamat lain dipetakan ke Double Indirect Block (DIB) yang mengandung alamat blok yang mendaftar SIB. Setiap SIB menunjuk ke beberapa ratus blok data. Jika ternyata masih kurang lagi, Triple Indirect Block (TIB) bisa digunakan.     

¨  UNIX menggunakan metode alokasi ini.

¨  WINDOWS ???

¨  OS/2  ???

2.      Mengimplementasikan Directory

a.      Directory pada sistem CP/M

Sistem ini hanya memiliki satu directory saja, sehingga semua file harus dicari dan dilihat dari directory ini. Tampak pada gambar 10.

Gambar10. Directry yang berisi nomor blok disk untuk setiap file 

ü  User code digunakan untuk mengetahui nama pemilik file ybs.

ü  Extent akan diperlukan bila ukuran file lebih besar dari 16 blok, sehingga memerlukan beberapa directory. Extent berisi nomor urut.

ü  Block Count menunjukkan jumlah blok yang digunakan dari 16 blok yang disediakan.

ü  16 bit terakhir berisi nomor blok disk.

b.      Directory pada DOS

Sistem DOS menggunakan directory seperti tampak pada gambar 11.

Gambar11. Entry Direcory MS-DOS

Panjangnya 32 bit yang terdiri dari nama, atribut, jam, tanggal, first block number (FBN) dan ukuran. FBN digunakan sebagai indeks tabel seperti pada gambar 11.

c.       Directory pada UNIX

Sistem UNIX menggunakan struktur directory seperti tampak pada gambar 12.

Gambar12. Entry directory UNIX 

Informasi tentang jenis, ukuran, waktu, kepemilikan, dan blok disk disimpan didalam i-node. Contohnya :

Cara sistem mencari file jika diberikan path /usr/ast/mbox

Gambar13. Langkah-langkah pencarian/usr/ast/ast/mbox 

Dengan urutan :

ü  sistem meletakkan posisinya pada root.

ü  Permasalahan pada Symbolic Linking diperlukannya overhead. File yang mengandung path harus dibaca, path harus diparse dan diikuti setiap komponen per komponen, sampai i-node dicapai. Sehingga symbolic link memerlukan i-node tambahan.

ü  Symbolic Linking menjadikan file memiliki lebih dari satu path. Operasi copy juga akan melaksanakan lebih dari satu kali.

Kelebihannya :

ü  dapat digunakan untuk menghubungkan file-file diseluruh mesin di dunia ini.

3.      Pengaturan Ruang Disk

Dua cara umum menyimpan file n byte :

a.      Mengalokasikan ruang disk sebanyak n byte secara berurutan.

b.      Memisah file menjadi sejumlah blok yang tidak harus berkesinambungan

Ukuran blok berhubungan erat dengan kecepatan pembacaan/penyimpanan file dan pemakaian ruang disk.

Contoh :

Gambar16. Kurva yang solid (skala kiri) mengambarkan data rate disk. Garis terputus  (skala kanan) menyatakan efisiensi ruang disk. semua file berukuran 1K

Cara mengetahui Blok yang Bebas. Dua cara yang banyak digunakan adalah tampak pada gambar 17.

Gambar17. (a)Daftar blok bebas pada linked list, (b) Bit Map

a.       Menggunakan Linked List, setiap blok menahan/memegang sejumlah blok bebas yang cocok dengannya.

b.      Bit Map. Blok bebas dinyatakan dengan 1, sedangkan blok yang telah dialokasi data dinyatakan dengan 0.

Kuota Disk

Tujuan : mencegah user agar tidak menggunakan ruang disk terlalu banyak, melampaui batas.

Proses jalannya kuota ditampilkan pada gambar 18.

Gambar18.  Kuota dicatat peruser pada tabel kuota

Terdapat dua tabel yang terletak didalam memory.

ü  Tabel pertama mendaftar atribut dan alamat disk file yang dibuka. Setiap perubahan ukuran file akan dikenakan pada kuota user yang menggunakannya.

ü  Tabel kedua berisi record kuota untuk setiap user dengan file yang sedang dibuka.

Ketika user log in, sistem operasi akan mengecek kuota file yang digunakannya, apakah melampaui batas jumlah file atau jumlah blok disk.

4.      Reliabilitas Sistem File

Jika terjadi masalah terhadap sistem file, baik akibat bencana atau rusaknya software dan hardware komputer, maka diperlukan cara penaggulangannya.

a.       Pengaturan Blok Rusak (Bad Block)

ü  Cara Hardware, menyiapkan blok cadangan. Bila sistem menemukan blok yang rusak, data akan dipetakan kelokasi blok cadangan.

ü  Cara Software, menghapus blok yang rusak sehingga dianggap tidak ada. Pembacaan dan penyimpanan file ke blok rusak tidak akan terjadi, karena dianggap tidak ada blok tsb.

b.      Backup

ü  Untuk ukuran kecil, floppy, dilakukan dengan copy.

ü  Untuk ukuran besar, akan memerlukan waktu, sehingga perlu strategi seperti pada gambar 19.

Gambar19. Mem-backup setiap drive pada drive yang lainnya menyia-yiakan setengah media penyimpanan

ü  Melakukan incremental dumping setiap waktu.

ü  DOS menerapkan sebuah atribut yang disebut Archive Bit. Jika sistem file ybs dibackup, maka archive bit dihapus (clear), tetapi bila file sedang diubah, archive bit diset secara otomatis.

c.       Konsistensi Sistem File

Jika sistem crash dan seluruh file yang diedit belum sempat disimpan, maka sistem file berada dalam kondisi tidak konsisten.

Solusinya :

ü  Sistem komputer melengkapi program utility untuk mengecek konsistensi sistem file ketika diboot, terutama setelah terjadinya crash.

Metode pengecekan konsistensi ini :

ü  Block, Program membuat dua counter untuk setiap blok :

ü  counter pertama mencatat berapa kali blok berada didalam file

ü  counter kedua merekam seberapa sering blok berada di daftar yang bebas (free list table).

ü  Cara ini tampak pada gambar 20.

Gambar20. Status sistem File. (a) Konsisten, (b) Missing Block, (c) Duplikasi blok pada daftar bebas, (d) Duplikasi blok data 

a.       Bentuk konsisten

b.      Blok 2 tidak muncul pada kedua tabel, dinamakan Missing Block.

c.       Block 4 muncul dua kali didalam daftar blok bebas (free list).

d.      Blok data yang sama muncul dalam dua atau lebih file, pada blok 5.

5.      Kinerja Sistem File

Pengaksesan ke disk jauh lebih lambat dibanding ke memory. Cara menanggulangi dengan menerapkan metode Block Cache atau Buffer Cache. Cara ini tidak dimaksudkan untuk menjaga data menetap lama didalamnya sebelum disimpan ke disk.

Contoh : Ingin menulis skripsi, akan lebih cepat diakses bila diletakkan di buffer, tetapi ukuran bukunya sangat besar. Jika crash, semua yang diketik belum sempat disimpan?

Solusi :

ü  System Call SYNC, diterapkan oleh UNIX. Sistem menjalankan UPDATE (menyimpan blok yang diubah kedalam disk) setiap 30 detik dengan proses background. Tidak cocok bila data disimpan di disket, apalagi berganti-ganti disket. Memang UNIX semula dirancang menggunakan media disk.

ü  Write-Through Cache, diterapkan oleh DOS, menyimpan blok kedalam disk segera setelah ada perubahan. Cukup fleksibel menggunakan disket.

ü  Meletakkan blok pada posisi yang berdekatan ketika diakses, sehingga mempercepat pembacaan.

Gambar21. 

a.       i-node diletakkan diawal disk, rata-rata jarak antara i-node dengan bloknya sekitar setengah jumlah cylinder, yang memerlukan pencarian yang lama.

b.      i-node diletakkan ditengah disk, akan mengurangi rata-rata pencarian antara i-node dengan bloknya setengah kali.

Cara lain, membagi disk kedalam kelompok cylinder, setiap kelompok mempunyai i-node, blok dan daftar bebas sendiri.

D.    PENGAMANAN

1.      Seputar Pengamanan (security)

Istilah "security" dan "protection", Security ditujukan untuk keseluruhan masalah sedangkan Protection merupakan mekanisme tertentu dari sistem operasi yang digunakan untuk menjaga informasi didalam komputer.

Beberapa hal yang menyebabkan data hilang :

a.      Bencana alam

b.      Kesalahan Hardware atau Software

c.       Kesalahan Manusia dalam menggunakan data.

Ketiga hal diatas biasanya dapat diatasi dengan Backup.

Masalah penting lainnya yaitu INTRUDER, dibagi dua :

a.       Intruder Pasif, hanya melihat file yang sebenarnya bukan haknya.

b.      Intruder Aktif, tidak sekedar membaca, tetapi juga merubah (merusak) data.

Jenis perilaku intruder :

1.      Iseng-iseng/coba sambil lalu saja. Biasa terjadi pada data yang bisa diakses semua user.

2.      Snooping dari dalam. Seseorang yang masuk kedalam sistem jaringan komputer berusaha menembus pengamanan.

3.      Berusaha cari keuntungan. Programer bank mencoba untuk mencuri uang.

4.      Spionase/Militer. Biasanya berhubungan dengan politik.

Aspek lain dalam pengamanan adalah PRIVACY : menjaga seseorang dari penyalahgunaan data miliknya.

2.      Beberapa Pengamanan Terkenal Yang Gagal/Rusak

Cara masuk ke UNIX tanpa melalui sistem pengamanannya dengan menghubungkan sebuah file yang disebut core di directory kerja menuju file password. User dapat mengubah file password.

Contoh pengamanan jelek yang tidak begitu kelihatan : mkdir foo. Untuk sistem yang lambat, kadang-kadang user dapat dengan cepat menghapus i-node directory dan membuat link ke file password menggunakan nama foo setelah MKNOD dan sebelum CHOWN. Setelah CHOWN dijalankan sistem, maka mkdir tsb menjadikan user sebagai owner (pemilik) file password.

Cara mencuri file orang lain. Mencari source code editor yang banyak digunakan orang lain, lalu dimodifikasi. Hasil modifikasi diletakkan di directory yang banyak orang akan mengaksesnya, seperti /bin. Perubahan proses editor dapat digunakan untuk mencari hal-hal yang diinginkan.

Ide merubah program untuk melakukan hal yang tidak berkenan dan merugikan orang lain dikenal sebagai Serangan Kuda Troya (Trojan Horse Attack).

3.      Internet Worm

Tanggal 2 Nopember 1988, Cornell meluncurkan program worm ke internet. Akibatnya ribuan komputer mati, baik di universitas, perusahaan, laboratorium di seluruh dunia sebelum program worm tsb dapat diketahui dan dihilangkan.

Secara teknis, program worm mengandung dua program :  Bootstrap dan Worm, yang terdiri dari 99 baris bahasa c, yaitu ll.c. Program ini dicompile dan dijalankan oleh sistem yang diserang. Ketika berjalan, program ini dihubungkan ke mesin dari mesin datangnya program ini, mengupload worm utama dan menjalankannya. Kemudian worm melihat tabel routing untuk mencari mesin-mesin lain yang terhubung pada mesin tersebut, kemudian menyebarkannya dan membootstrap mesin-mesin itu.

Ada tiga cara dalam menginfeksi mesin lain :

a.      Mencoba menjalankan remote shell dengan perintah rsh. Jika berhasil remote shell akan mengupload program worm dan melanjutkan untuk mencari mesin yang lain.

b.      Menggunakan program yang ada di sistem BSD yang dikenal dengan finger, setiap orang di dunia bisa menjalankan :

finger [nama@lokasi]

untuk menampilkan informasi tentang seseorang ybs.

Setiap sistem BSD akan selalu menjalankan (background process) yaitu finger daemon yang menjawab query dari seluruh hubungan internet didunia. Program Worm memanggil finger dengan 536 byte string sebagai parameter. String yang panjang ini menjadikan buffer daemon overflow dan menimpa isi stacknya. Karena overflow ini, daemon mengecek dan ketika ingin kembali ke procedure utamanya, diberi request supaya belok ke procedure 536 byte yang ada didalam stack. Procedure ini mencoba untuk menjalankan /bin/sh. Jika berhasil, mesin tsb telah terjangkit worm.

c.       Didalam sendmail ada bug, yang mengijinkan worm untuk mengirimkan mail berisi copy bootstrap dan menjalankannya.

 

4.      Serangan Pengamanan Umum

Ketika merancang sistem, harus dapat mengantisipasi bentuk serangan sbb :

a.       Permintaan page memory, ruang disk atau tape dan sekedar membaca isinya. Banyak sistem yang tidak menghapus dulu lokasi yang akan digunakan, kadang-kadang masih berisi informasi yang dipakai oleh proses sebelumnya.

b.      Mencoba System Call yang tidak benar atau System Call yang benar tetapi dengan parameter yang salah.

c.       Mencoba Login tetapi segera setelah itu menekan tombol yang dapat menghentikan proses, seperti DEL, RUBOUT atau BREAK supaya tidak menjalankan rutin password.

d.      Mencoba merubah struktur sistem operasi dan menyimpan di ruang disk user.

e.       Spoof user lain dengan membuat tulisan "login :" di layar.

f.       Mencari informasi yang tidak boleh dilakukan pada manual book, lalu mencobanya dengan berbagai variasi.

g.      Trapdoor, meyakinkan programer untuk melewati pengecekan login/password untuk setiap user menggunakan nama loginnya.

h.      Menggunakan kelemahan sifat manusia yang memegang kendali sistem administrasi, seperti sekretaris SysAdm.

Virus

Virus adalah suatu penggalan program yang menempel program sebenarnya dengan maksud menjangkitkan dirinya ke program lain.

5.      Prinsip-Prinsip Disain Pengamanan

Prinsip-prinsip umum yang digunakan untuk merancang sistem pengamanan adalah :

ü  Disain sistem harus bersifat public

ü  Nilai default harus tidak boleh diakses.

ü  Mengecek otoritas saat itu (current authority).

ü  Memberikan setiap proses kemampuan akses sesedikit mungkin.

ü  proteksi harus sederhana, uniform dan built in ke lapisan terbawah dari sistem.

ü  Skema pengamanan harus dapat diterima secara psikologis.

6.      User Authentication

Masalah yang berhubungan dengan identifikasi user ketika login disebut user authentication. Ini mencakup sesuatu yang diketahui, yang dimiliki dan yang digunakan oleh user.

Password

Bentuk autentikasi yang paling banyak digunakan adalah PASSWORD. Ketika digunakan, password dalam bentuk terenkripsi. Autentikasi password mudah untuk dipecahkan.

Buktinya :

Morris dan thompson (1979) meneliti password pada sistem UNIX, dengan mengcompile daftar mirip password : nama depan, nama belakang, nama jalan, nama kota, kata dari kamus, nomor plat mobil dan string pendek dari huruf acak. Kemudian mengenkripsi menggunakan algoritma enkripsi password dan mengecek apakah ada password yang terenkripsi sama dengan daftar yang dibuatnya.

Hasilnya menunjukkan bahwa lebih dari 86 % password cocok dengan daftarnya.

Cara sistem menanggulangi password yang mudah dipecahkan dengan :

ü  Memberikan peringatan ketika pembuatan password berlangsung, seperti peringatan ketika nama dan passwordnya bernilai sama.

ü  Kadangkala sistem operasi mengharuskan untuk mengganti password dalam jangka waktu tertentu.

ü  Tidak menampakkan tulisan aslinya ketika proses pemasukan password.

ü  Tidak menyimpan password asli, tetapi dalam bentuk terenkripsi.

ü  Menerapkan suatu pertanyaan dan menyimpan pertanyaan dan jawabannya, sementara passwordnya hanya diingat oleh user.

ü  Challenge-response, menerapkan algoritma tertentu. Contohnya penggunaan "pangkat-2". Komputer bertanya kepada user ketika login. Argumen komputer 7, maka user user bisa masuk kedalam sistem jika menjawab 49. Algoritma dapat diatur berubah setiap pagi, siang, malam atau beda hari atau beda minggu atau beda mesin dll.

Identifikasi Fisik

Ada beberapa contoh :

ü  Cara fisik berupa kartu plastik dengan pita magnetik. Bentuk fisik ini dapat digabung bersama password sehingga user berhasil login jika mempunyai kartu dan mengetahui password.

ü  Fingerprint (sidik jari) atau voiceprint (sidik suara) dengan metode direct visual recognition.

ü  Signature Analysis. User membuat tanda tangan dengan pen pada terminal komputer.

ü  Analisis Panjang jari. User memasukkan tangan kedalam alat lalu panjang jari dibaca serta dicocokkan dengan database didalam sistem.

ü  Untuk kasus pengamanan yang extra ketat

è Ada tulisan "Untuk masuk, silakan berikan contoh anda disini", user diwajibkan memberikan urine lalu dicek dengan metode urinalysis.

è Spectrographic analysis, dengan cara user menekan jarinya diatas benda tajam, agar diperoleh darahnya. Kemudian darahnya dianalisis, sesuai dengan data atau tidak.

E.     MEKANISME PROTEKSI

1.      Domain Proteksi

Sistem komputer mengandung berbagai object yang perlu diproteksi. Object ini dapat berupa hardware, dan software.

Domain

Adalah himpunan pasangan dari (object,right). Sedangkan Right dalam hal ini adalah kemampuan untuk membentuk suatu operasi.

Misalkan, ada 3 Domain dengan jenis Right [Read,Write,eXecute]. Printer1 berada pada dua domain dengan satu jenis right, tapi sebenarnya bisa juga berada didua domain dengan jenis right yang berbeda.

Pada sistem UNIX, Domain suatu proses didefinisikan oleh UID dan GID. Dengan kombinasi UID dan GID, akan dapat membuat daftar seluruh object untuk diakses, baik Read, Write maupun eXecute. Setiap proses di UNIX memiliki dua bagian : bagian user dan bagian kernel. Ketika suatu proses mengerjakan sistem call, proses akan berpindah dari bagian user ke bagian kernel. Kernel dapat mengakses object yang berbeda dari object yang diakses oleh user.

Bagaimana caranya sistem mengetahui object tertentu dimiliki oleh domain tertentu ?

DOMAIN	O B J E C T
	File1	File2	File3	File4	File5	File6	Printer1	Plotter2
1	Read	Read Write
2			Read	Read Write Execute	Read Write		Write
3						Read Write Execute	Write	Write

Gambar 22. Matriks proteksi.

Kemudian 3 domain sebagai object pada Tabel berikut.

DOMAIN	O B J E C T
	File1	File2	File3	File4	File5	File6	Printer1	Plotter2	Domain1	Domain2	Domain3
1	Read	Read Write								Enter
2			Read	Read Write Execute	Read Write		Write
3						Read Write Execute	Write	Write

Gambar 23. Matriks proteksi.dengan domain sebagai object.

Proses pada domain 1 bisa berpindah ke domain 2 tetapi jika telah pindah tidak dapat kembali ke domain semula. Cara ini sama dengan menjalankan SETUID di UNIX.

2.      Daftar Kendali Akses

Contoh pada gambar 4-30 akan memakan ruang disk. Cara mengatasinya dengan :

Menyimpan berdasarkan Kolom. Cara ini mengandung apa yang menunjukkan setiap object daftar yang urut yang mengandung semua domain yang dapat mengakses object, dan caranya. Daftar ini disebut Access Control List (ACL).

Sistem UNIX, menyediakan 3 bit, rwx, per file untuk pemilik (owner), grup pemilik (owner's group), dan lainnya (others). Skema ini berupa ACL tetapi dimampatkan menjadi 9 bit saja dan menggambarkan object yang menyatakan siapa yang dapat mengakses dan caranya bagaimana. Contoh : rwxr--r-- /usr/ast/mail

3.      Kemampuan (Capability)

Cara membagi berdasarkan Baris, dari gambar 23.

Setiap proses yang ditunjuk merupakan suatu daftar object yang bisa diakses, selama bisa diakses berdasarkan operasi yang diperbolehkan didalam domainnya, Daftar ini disebut Capability List (C-List) dan setiap item didalamnya disebut Capability.

Lihat Tabel berikut.

	Type	Rights	Object
0	File	R -  -	Pointer to File3
1	File	RWX	Pointer to File4
2	File	RW -	Pointer to File5
3	Printer	- W -	Pointer to Printer1

Daftar Kemampuan (capability List) untuk domain 2 dari gambar 22.

C-List harus dijaga dari user yang ingin merusaknya dengan metode :

1.      Tagged Architecture, rancangan hardware dimana setiap word memory mempunyai bit tambahan (tag) yang memberitahukan bahwa word mengandung Capability atau tidak.

2.      Menjaga C-List tetap berada didalam sistem operasi.

3.      Menempatkan C-List di ruang disk user, tetapi mengenkripsi setiap capability dengan kunci rahasia yang tidak diketahui oleh user.

Capability biasanya mempunyai Generic Right yang dapat digunakan untuk semua object, contoh :

ü  Copy capability : membuat capability baru untuk object sama

ü  Copy object : membuat duplikat object dengan capability baru.

ü  Remove capability : menghapus masukan dari C-List, object tidak terpengaruh.

ü  Destroy object : menghilangkan object dan capability secara permanen.

Beberapa sistem capability diatur sebagai kumpulan modul, dengan Type Manager Module (TMM) untuk setiap jenis object. Kadang cara ini menimbulkan masalah karena TMM hanya sebuah program, pemiliknya dapat membentuk hanya beberapa operasi saja pada file dan tidak bisa mencapai representasi internal (misalnya i-node).

Solusinya Hydra dengan teknik Right Amplification. TMM diberi kerangka right yang lebih kepada object daripada capability.

Masalah lain pada sistem capability adalah sulitnya menghilangkan akses ke object. Solusinya dengan Skema uang digunakan didalam Amoeba. Setiap object mengandung angka acak yang panjang, yang juga ada di capability. Ketika capability digunakan, kedua angka tsb dibandingkan. Operasi boleh dijalankan bila kedua angkanya sama.

4.      Model Proteksi

Harrison membentuk 6 operasi primitif pada matriks proteksi, yaitu :

Create Object, Delete Object, Create Domain, Delete Domain, Insert Right dan Remove Right. Keenam operasi tsb dikombinasikan kedalam Protection Command, yaitu perintah-perintah proteksi dimana program user dapat menjalankannya untuk merubah matriks.

Matriks menentukan apakah suatu proses didalam domain yang dapat melakukan sesuatu, bukan apakah suatu proses diberi kemampuan untuk melakukan sesuatu.

Contoh sederhana pada tabel di bawah ini.

	Object				Object
	Compiler	MailBox7	Secret		Compiler	MailBox7	Secret
Eric	Read Execute			Eric	Read Execute
Henry	Read Execute	Read Write		Henry	Read Execute	Read Write
Robert	Read Execute		Read Write	Robert	Read Execute	Read	Read Write
		(a)				(b)

Dimaksudkan untuk kebijakan proteksi.

Henry bisa membaca dan menyimpan mailbox7, Robert bisa membaca dan menyimpan secret, ketiga user bisa membaca dan menjalankan compiler

Robert bisa juga mengakses mailbox7, yang sebenarnya dia tidak diberi hak. Jika Henry mencoba untuk membacanya (Read), sistem operasi akan menolak permintaan aksesnya karena sistem operasi tidak tahu bahwa kondisi matriks tsb tidak diautorisasi.

5.      Covert Channel

Model Lampson mencakup 3 proses yang dapat diterapkan untuk sistem timesharing : Proses pertama adalah Client, yang menginginkan proses kedua (yaitu Server) untuk membentuk suatu pekerjaan. Client dan Server tidak saling percaya. Proses ketiga yaitu Collaborator, yang bekerja sama dengan server untuk mencuri data rahasia Client. Biasanya Server dan Collaborator dimiliki oleh orang yang sama.

Tujuan yang ingin dicapai adalah "Tidak Mungkin" Server bisa membocorkan informasi Collaborator yang secara sah diterima dari Client. Lampson menyebut hal ini sebagai Confinement Problem.

Dengan matriks proteksi, dapat dijamin bahwa Server tidak bisa berkomunikasi dengan Collaborator dengan cara menulis kedalam suatu file dimana Collaborator mempunyai hak akses read. Juga bisa dijamin bahwa Server tidak bisa berkomunikasi dengan Collaborator menggunakan mekanisme komunikasi antar proses.

Sayangnya, channel komunikasi yang tersamar bisa ada, seperti Server bisa berkomunikasi dengan deretan bit biner. Untuk mengirimkan bit 1, Server melakukan perhitungan (menyibukkan diri) selama selang waktu tertentu. Untuk mengirimkan bit 0, Server tidak melakukan apa-apa (sleep) dalam selang waktu yang sama. Collaborator bisa mendeteksi aliran bit tsb dengan memonitor respon waktunya. Channel komunikasi ini dikenal sebagai Covert Channel.

Covert Channel merupakan channel yang penuh dengan noise, mengandung banyak informasi tambahan, tetapi informasi sebenarnya dapat diperoleh dengan menggunakan Error Correction Code (seperti Hamming Code).