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作者：赛迪网 来源：赛迪网 2007年10月8日
关键字： 安全 特征 capability Linux
1.简介
UNIX是一种安全操作系统，它给普通用户尽可能低的权限，而把全部的系统权限赋予一个单一的帐户--root。root帐户用来管理系统、安装软件、管理帐户、运行某些服务、安装/卸载文件系统、管理用户、安装软件等。另外，普通用户的很多操作也需要root权限，这通过setuid实现。
这种依赖单一帐户执行特权操作的方式加大了系统的面临风险，而需要root权限的程序可能只是为了一个单一的操作，例如：绑定到特权端口、打开一个只有root权限可以访问的文件。某些程序可能有安全漏洞，而如果程序不是以root的权限运行，其存在的漏洞就不可能对系统造成什么威胁。
从2.1版开始，内核开发人员在Linux内核中加入了能力(capability)的概念。其目标是消除需要执行某些操作的程序对root帐户的依赖。从2.2版本的内核开始，这些代基本可以使用了，虽然还存在一些问题，但是方向是正确的。
2.Linux内核能力详解
传统UNIX的信任状模型非常简单，就是“超级用户对普通用户”模型。在这种模型中，一个进程要么什么都能做，要么几乎什么也不能做，这取决于进程的UID。如果一个进程需要执行绑定到私有端口、加载/卸载内核模块以及管理文件系统等操作时，就需要完全的root权限。很显然这样做对系统安全存在很大的威胁。UNIX系统中的SUID问题就是由这种信任状模型造成的。例如，一个普通用户需要使用ping命令。这是一个SUID命令，会以root的权限运行。而实际上这个程序只是需要RAW套接字建立必要ICMP数据包，除此之外的其它root权限对这个程序都是没有必要的。如果程序编写不好，就可能被攻击者利用，获得系统的控制权。
使用能力(capability)可以减小这种风险。系统管理员为了系统的安全可以剥夺root用户的能力，这样即使root用户也将无法进行某些操作。而这个过程又是不可逆的，也就是说如果一种能力被删除，除非重新启动系统，否则即使root用户也无法重新添加被删除的能力。
2.1.能力的概念
Linux内核中使用的能力(capability)概念非常容易被混淆。计算机科学中定义了很多种能力(capability)。能力就是一个进程能够对某个对象进行的操作，它标志对象以及允许在这个对象上进行的操作。文件描述符就是一种能力，你使用open系统调用请求获得读或者写的权限，如果open系统调用成功，系统的诤司突峤⒁桓鑫募枋龇Ｈ缓螅绻盏蕉粱蛘咝吹那肭螅诤司褪褂谜飧鑫募枋龇魑桓鍪萁峁沟乃饕焖飨喙氐牟僮魇欠裨市怼Ｕ馐且恢旨觳槿ㄏ薜挠行Х绞剑谥葱衞pen系统调用是，内核一次性建立必要的数据结构，然后的读写等操作检查只需要在数据结构中梭梭即可。对能力的操作包括：复制能力、进程间的迁移能力、修改一个能力以及撤消一个能力等。修改一个能力类似与把一个可以读写的文件描述符改为只读。目前，各种系统对能力的应用程度并不相同。
POSIX 1003.1e中也提出了一种能力定义，通常称为POSIX能力(POSIX capabilities)，Linux中的定义不大一样。内核使用这些能力分割root的权限，因为传统*NIX系统中root的权限过于强大了。
2.2.Linux是如何使用POSIX capabilities代替传统的信任状模型的
每个进程有三个和能力有关的位图：inheritable(I)、permitted(P)和effective(E)，对应进程描述符task_struct(include/linux/sched.h)里面的cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted。每种能力由一位表示，1表示具有某种能力，0表示没有。当一个进程要进行某个特权操作时，操作系统会检查cap_effective的对应位是否有效，而不再是检查进程的有效UID是否为0。例如，如果一个进程要设置系统的时钟，Linux的内核就会检查cap_effective的CAP_SYS_TIME位(第25位)是否有效，
cap_permitted表示进程能够使用的能力。在cap_permitted中可以包含cap_effective中没有的能力，这些能力是被进程自己临时放弃的，也可以说cap_effective是cap_permitted的一个子集。进程放弃没有必要的能力对于提高安全性大有助益。例如，ping只需要CAP_NET_RAW，如果它放弃除这个能力之外的其它能力，即使存在安全缺陷，也不会对系统造成太大的损害。cap_inheritable表示能够被当前进程执行的程序继承的能力。
3.Linux支持的能力
Linux实现了7个POSIX 1003.1e规定的能力，还有21个(截止到2.4.7-10版本的内核)Linux所特有的，这些能力在/usr/src/linux/include/linux/capability.h文件中定义。其细节如下：
能力名 数字 描述
CAP_CHOWN 0 允许改变文件的所有权
CAP_DAC_OVERRIDE 1 忽略对文件的所有DAC访问限制
CAP_DAC_READ_SEARCH 2 忽略所有对读、搜索操作的限制
CAP_FOWNER 3 如果文件属于进程的UID，就取消对文件的限制
CAP_FSETID 4 允许设置setuid位
CAP_KILL 5 允许对不属于自己的进程发送信号
CAP_SETGID 6 允许改变组ID
CAP_SETUID 7 允许改变用户ID
CAP_SETPCAP 8 允许向其它进程转移能力以及删除其它进程的任意能力
CAP_LINUX_IMMUTABLE 9 允许修改文件的不可修改(IMMUTABLE)和只添加(APPEND-ONLY)属性
CAP_NET_BIND_SERVICE 10 允许绑定到小于1024的端口
CAP_NET_BROADCAST 11 允许网络广播和多播访问
CAP_NET_ADMIN 12 允许执行网络管理任务：接口、防火墙和路由等，详情请参考/usr/src/linux/include/linux/capability.h文件
CAP_NET_RAW 13 允许使用原始(raw)套接字
CAP_IPC_LOCK 14 允许锁定共享内存片段
CAP_IPC_OWNER 15 忽略IPC所有权检查
CAP_SYS_MODULE 16 插入和删除内核模块
CAP_SYS_RAWIO 17 允许对ioperm/iopl的访问
CAP_SYS_CHROOT 18 允许使用chroot()系统调用
CAP_SYS_PTRACE 19 允许跟踪任何进程
CAP_SYS_PACCT 20 允许配置进程记帐(process accounting)
CAP_SYS_ADMIN 21 允许执行系统管理任务：加载/卸载文件系统、设置磁盘配额、开/关交换设备和文件等。详情请参考/usr/src/linux/include/linux/capability.h文件。
CAP_SYS_BOOT 22 允许重新启动系统
CAP_SYS_NICE 23 允许提升优先级，设置其它进程的优先级
CAP_SYS_RESOURCE 24 忽略资源限制
CAP_SYS_TIME 25 允许改变系统时钟
CAP_SYS_TTY_CONFIG 26 允许配置TTY设备
CAP_MKNOD 27 允许使用mknod()系统调用
CAP_LEASE 28 Allow taking of leases on files
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