Linux内核中的强制访问控制系统

发布时间：2014-09-05 15:10:26作者：知识屋

Linux内核中的强制访问控制系统

AppArmor
因为最近在研究OJ（oline judge）后台的安全模块的实现，所以一直在研究Linux下沙箱的东西，同时发现了Apparmor可以提供访问控制。
AppArmor(Application Armor)是Linux内核的一个安全模块，AppArmor允许系统管理员将每个程序与一个安全配置文件关联，从而限制程序的功能。简单的说，AppArmor是与SELinux类似的一个访问控制系统，通过它你可以指定程序可以读、写或运行哪些文件，是否可以打开网络端口等。作为对传统Unix的自主访问控制模块的补充，AppArmor提供了强制访问控制机制，它已经被整合到2.6版本的Linux内核中。
目前Ubuntu已自带了Apparmor，可以在手册中获得相应的资料。文章是从很多英文资料中整理总结出来的，可能会有不准确的地方，请各位见谅。
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一、与程序绑定的访问控制
Apparmor提供的访问控制是与程序绑定的：

AppArmor's unique security model is to bind access control attributes to programs rather than to users.

假设有一个可执行文件的路径为/home/lei/demoexe，如果要用Apparmor对其进行访问控制的话，就要新建一个配置文件（后面我再讲怎么写这个配置文件），文件名为home.lei.demoexe，并把这个配置文件放到Apparmor专门放置配置文件的目录下（/etc/apparmor.d）。所以每一个可执行文件都是与一个配置文件绑定的，因此如果修改demoexe的文件名的话，配置文件将失效。

二、两种工作模式
Apparmor有两种工作模式：enforcement、complain/learning
Enforcement – 在这种模式下，配置文件里列出的限制条件都会得到执行，并且对于违反这些限制条件的程序会进行日志记录。
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Complain – 在这种模式下，配置文件里的限制条件不会得到执行，Apparmor只是对程序的行为进行记录。例如程序可以写一个在配置文件里注明只读的文件，但Apparmor不会对程序的行为进行限制，只是进行记录。
那既然complain不能限制程序，为什么还需要这种模式呢，因为——如果某个程序的行为不符合其配置文件的限制，可以将其行为记录到系统日志，并且可以根据程序的行为，将日志转换成配置文件。
当然我们可以随时对配置文件进行修改，选择自己需要的模式。

三、访问控制与资源限制等
Apparmor可以对程序进行多方面的限制，这里我只介绍自己用到的。
（1）文件系统的访问控制
Apparmor可以对某一个文件，或者某一个目录下的文件进行访问控制，包括以下几种访问模式：

Read mode

Write mode (mutually exclusive to a)

Append mode (mutually exclusive to w)

File locking mode

Link mode

linkfile->target

Link pair rule (cannot be combined with other access modes)

可读、可写、可扩展、可链接等（还有可执行x在表中没有列出）……
在配置文件中的写法：
如 /tmp r, (表示可对/tmp目录下的文件进行读取)
注意一点，没在配置文件中列出的文件，程序是不能访问的，这有点像白名单。

（2）资源限制
Apparmor可以提供类似系统调用setrlimit一样的方式来限制程序可以使用的资源。要限制资源，可在配置文件中这样写：

set rlimit [resource] <= [value],

其resource代表某一种资源，value代表某一个值，
要对程序可以使用的虚拟内存做限制时，可以这样写：

set rlimit as<=1M, （可以使用的虚拟内存最大为1M）

注意：Apparmor可以对程序要使用多种资源进行限制（fsize,data,stack,core,rss,as,memlock,msgqueue等），但暂不支持对程序可以使用CPU时间进行限制。（现在OJ一般都对ACMer提交的程序的运行时间有严格的限制，所以要将Apparmor用于OJ后台安全模块，必须自己另外实现对CPU时间的限制。）

（3）访问网络
Apparmor可以程序是否可以访问网络进行限制，在配置文件里的语法是：

network [ [domain] [type] [protocol] ]

了解网络编程的应该知道domain、type和protocol是什么。
要让程序可以进行所有的网络操作，只需在配置文件中写：
network,
要允许程序使用在IPv4下使用TCP协议，可以这样写：
network inet tcp,

(4)capability条目

Capability statements are simply the word capability followed by the name of the POSIX.1e capability as defined in the capabilities(7) man page.

在linux的手册页里面有一个capablities列表，apparmor可以限制程序是否可以进行列表里的操作，如：
capability setgid,（允许程序进行setgid操作）

四、配置文件的编写
前面提到，编写完配置文件后，要把文件放到/etc/apparmor.d这个目录下，其实有更方便的方法，直接在命令行里面用：

sudo genprof [filename]

就可以为指定的程序创建一个配置文件，并把它放到该目录。

建立的配置文件内容如下：

# Last Modified: Fri Feb 1 20:06:09 2013 #include <tunables/global>
/home/lei/apparmor-helper/demoexe {
#include <abstractions/base> }

注意，该文件默认使用enforcement模式，要修改模式，只需将配置文件改为：

# Last Modified: Fri Feb 1 20:06:09 2013 #include <tunables/global>
/home/lei/apparmor-helper/demoexe flags=(complain){
#include <abstractions/base> }

红字前面的部分是文件的路径，作用是为这个配置文件绑定某个程序。
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好，那接下来就可以在配置文件中添加相应的内容，在大括号中加上：

/home/lei/apparmor-helper/data rw,
set rlimit stack<=1M,

然后再执行命令：

sudo /etc/init.d/apparmor reload

就可以重新加载配置文件，使配置文件生效。