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利用Capability的特征加强Linux系统安全(1)

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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

作者：赛迪网来源：赛迪网 2007年10月8日

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

MySQL一些重要的特征

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