Linux用户与“最小权限”原则

基础知识

Linux的用户在登录(login)之后,就带有一个用户身份(user ID, UID)和一个组身份(group ID, GID)。在Linux文件管理背景知识中,我们又看到,每个文件又有九位的权限说明,用来指明该文件允许哪些用户执行哪些操作(读、写或者执行)。

一般来说,Linux的用户信息保存在/etc/passwd中,组信息保存在/etc/group中,文件的每一行代表一个用户/组。早期的Linux将密码以名码的形式保存在/etc/passwd中,而现在则多以暗码(也就是加密之后的形式)的形式保存在/etc/shadow中。将密码存储在/etc/shadow中提高了密码的安全性,因为/etc/passwd允许所有人查看,而/etc/shadow只允许root用户查看。

 

1. 进程权限

但是,在Linux中,用户的指令是在进程的范围内进行的。当我们向对某个文件进行操作的时候,我们需要在进程中运行一个程序,在进程中对文件打开,并进行读、写或者执行的操作。因此,我们需要将用户的权限传递给进程,以便进程真正去执行操作。例如我们有一个文件a.txt, 文件中为一个字符串:


 

我以用户Vamei的身份登录,并在shell中运行如下命令:

 

整个运行过程以及文件读取如下:

我们可以看到,整个过程中我们会有两个进程,一个是shell本身(2256),一个是shell复制自身,再运行/bin/cat (9913)。图中的fork, exec, PID可参看本站的前一篇文章《Linux进程基础》。第二个进程总共对文件系统进行了两次操作,一次是执行(x)文件/bin/cat,另外一次是读取(r)文件a.txt。使用$ls -l 查看这两个文件的权限:

 

 

从上面可以看到,/bin/cat让所有用户都享有执行的权利,而Vamei作为a.txt的拥有者,对a.txt享有读取的权利。

 

让我们进入更多的细节 (The devil is in the details)。在进行这两次操作的时候,尽管用户Vamei拥有相应的权限,但我们发现,真正做工作的是进程9913。我们要让这个进程得到相应的权限。实际上,每个进程会维护有如下6个ID:

真实身份: real UID,       real GID

有效身份: effective UID,  effective GID

存储身份:saved UID,      saved GID

其中,真实身份是我们登录使用的身份,有效身份是当该进程真正去操作文件时所检查的身份,存储身份较为特殊,我们等一下再深入。当进程fork的时候,真实身份和有效身份都会复制给子进程。大部分情况下,真实身份和有效身份都相同。当Linux完成开机启动之后,init进程会执行一个login的子进程。我们将用户名和密码传递给login子进程。login在查询了/etc/passwd和/etc/shadow,并确定了其合法性之后,运行(利用exec)一个shell进程,shell进程真实身份被设置成为该用户的身份。由于此后fork此shell进程的子进程都会继承真实身份,所以该真实身份会持续下去,直到我们登出并以其他身份再次登录(当我们使用su成为root的时候,实际上就是以root身份再次登录,此后真实身份成为root)。我们可以通过命令“id”来查看此时自己的真实身份。

 

2. 最小权限原则

每个进程为什么不简单地只维护真实身份,却选择费尽麻烦地去维护有效身份和存储身份呢?这牵涉到Linux的“最小特权”(least priviledge)的原则。Linux通常希望进程只拥有足够完成其工作的特权,而不希望赋予更多的特权给它。从设计上来说,最简单的是赋予每个进程以super user的特权,这样进程就可以想做什么做什么。然而,这对于系统来说是一个巨大的安全漏洞,特别是在多用户环境下,如果每个用户都享有无限制的特权,就很容易破坏其他用户的文件或者系统本身。“最小特权”就是收缩进程所享有的特权,以防进程滥用特权。

然而,进程的不同阶段可能需要不同的特权。比如一个进程最开始的有效身份是真实身份,但运行到中间的时候,需要以其他的用户身份读入某些配置文件,然后再进行其他的操作。为了防止其他的用户身份被滥用,我们需要在操作之前,让进程的有效身份变更回来成为真实身份。这样,进程需要在两个身份之间变化。
存储身份就是真实身份之外的另一个身份。当我们将一个程序文件执行成为进程的时候,该程序文件的拥有者(owner)和拥有组(owner group)可以被存储成为进程的存储身份。在随后进程的运行过程中,进程就将可以选择将真实身份或者存储身份复制到有效身份,以拥有真实身份或者存储身份的权限。并不是所有的程序文件在执行的过程都设置存储身份的。需要这么做的程序文件会在其九位(bit)权限的执行位的x改为s。这个时候,这一位(bit)叫做set UID bit或者set GID bit。

 

当我以root(UID), root(GID)的真实身份运行这个程序的时候,由于拥有者(owner)有s位的设定,所以saved UID被设置成为libuuid,saved GID被设置成为libuuid。这样,uuidd的进程就可以在两个身份之间切换。

 

我们通常使用chmod来修改set-UID bit和set-GID bit:

 

我们看到,这里的chmod后面不再只是三位的数字。最前面一位用于处理set-UID bit/set-GID bit,它可以被设置成为4/2/1以及或者上面数字的和。4表示为set UID bit, 2表示为set GID bit,1表示为sticky bit (暂时不介绍)。必须要先有x位的基础上,才能设置s位。

 

作为一个Linux用户来说,我们并不需要特别关心上面的机制。但是,当我们去编写一个Linux应用程序的时候,就要注意在程序中实现以上切换(有必要的前提下),以便让我们的程序符合”最小权限”的原则,不给系统留下可能的安全隐患。

小编总结:

SUID权限允许可执行文件在运行时刻从运行者的身份提升至文件所有者权限,可以任意存取文件所有者能使用的全部系统资源。当文件所有者为root用户时,这类程序就有了超级特权,这也往往是黑客入侵你的系统的突破点。往往可以提升攻击者的权限甚至是获得root访问权限。攻击者也经常将植入的后门程序设置上SUID位和root拥有,在系统中无声无息地打开一扇高权限级别的后门,供日后进出方便使用。可以看出,给系统各文件、程序授予最小的权限,才能减少系统被入侵的可能。

日币奖励:

本文为转载文,根据本站积分规则给予日币奖励共1枚。

AD:本站开放投稿及积分(日币),日币可兑换实物奖励,每月top3可获得礼品一份。

[via@博客园]