分時系統提升計算機利用率,帶來三方面安全風險
20世紀50年代,雖然計算機的用途變得越來越廣泛,但對大部分機構來說,計算機仍然是一種稀缺資源。程序代碼的調試、運行、改錯都需要時間,在這段時間里,計算機實際上是被一個用戶所獨占的。據統計,在某個用戶獨占計算機的一小時中,真正用于計算的平均時間只有幾分鐘,剩下的五十多分鐘內計算機一直處于空閑狀態,寶貴的計算資源被白白浪費了。
多人共享一臺計算機就成了高效利用稀缺資源的最好方法。例如,在麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)多人共用一臺計算機的情形非常普遍。老師和學生們帶著自己編寫的程序,在計算機房的門外排起了長隊,從白天一直排到深夜。
計算機用戶,一邊排著長隊,一邊搖著頭、嘆著氣,互相之間吐槽著。
為了解決排隊等待時間過長的問題,英國計算機科學家克里斯托弗·斯特雷奇[4](Christopher Strachey)于1959年提出了“分時”的概念。斯特雷奇指出,單個用戶輪流使用計算機的效率之所以低下,是由人與計算機之間的交互模式造成的。
單個用戶輸入程序后,一般會停下來等待。如果讓多個用戶同時使用計算機,就可以在第一個用戶停下來等待的時間內,讓第二個用戶利用這個空當來操作計算機。斯特雷奇的具體設想是,把多個操作控制臺連接到一臺大型計算機,這樣一來,多個用戶就可以同時使用計算機了。因為計算機運行程序、反饋結果的速度足夠快,所以用戶根本意識不到,自己正與其他人共享計算機,會產生一種“獨享計算機”的感覺。

圖1-4 運行首個分時系統的計算機IBM 7090
根據這一設想,1961年,麻省理工學院在IBM 7090上開發了第一個分時系統,支持3位用戶,在系統調度下各自獨立運行和編輯程序。運行首個分時系統的計算機IBM 7090如圖1-4所示,圖中人物是費爾南多·科爾巴托[5]。
分時系統顯著降低了計算機的使用成本,優化了用戶的使用體驗,使計算機更加流行。但分時系統的廣泛應用,又帶來了新的信息安全風險。
在分時系統誕生前,計算機由專人看管,每個用戶的使用都有記錄可查,幾乎沒有出現過信息安全方面的問題。在分時系統出現之后,每個用戶都可以獨立地使用輸入、輸出終端與計算機同時進行交互。這樣一來,計算機上的程序和用戶的行為,都變得更復雜了。
分時系統的應用帶來了三方面的安全風險:第一,同一臺計算機上不同用戶發起的多個進程可能會相互干擾,從而導致錯誤;第二,一個用戶存儲在計算機上的信息,其他用戶也能看見,用戶的隱私沒有了;第三,有的用戶可能會惡意篡改計算機中的信息,甚至輸入破壞性的代碼,從而造成不可預期的問題。
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