linux下的入侵监测系统LIDS原理（2）

五.密封内核

　　我们需要在系统启动的时候做一些必要的操作，但是我们也需要在系统运行的时候保护它们。

　　例如，我们需要象内核里插入一些需要的模块，但是我们不希望在系统运行的时候插入任何模块，因为那样会十分危险。如何解决这个问题呢?这里就有一些密封的方法。我们可以在系统启动的时候做我们任何想做的事情，然后我们就密封内核。然后，我们就不能做那些以前在没有密封的时候可以做的事情。用密封的方法，我们可以用模块来解决问题，我们可以在密封前向内核里插入我们想要的模块，在密封后我们就不可以在内核里插入或是删除任何模块。

　　5.1 用LIDS密封内核

　　为了密封内核，我们可以用下面的LIDS命令

　　#lidsadm I -- -CAP_xxx….

　　它们可以放到脚本里让系统启动的时候就执行它。具体你们可以看我以前在linuxbyte和chinabyte发表的文章。LIDS是通过/proc/sys/lids/locks和内核通讯的。

　　当你密封了内核，lidsadm是调用lidsadm.c的lids_init()的调用。

　　#define LIDS_LOCKS "/proc/sys/lids/locks"

　　......

　　void lids_init(int optind, int argc, char *argv[])

　　{

　　......

　　if ((fd=open(LIDS_LOCKS,O_RDWR)) == -1) {

　　perror("open");

　　exit_error (2, "cant open " LIDS_LOCKS);

　　}

　　if (read(fd,&locks,sizeof(lids_locks_t))==-1) {

　　perror("read");

　　exit_error (2, "cant read " LIDS_LOCKS);

　　}

　　lids_set_caps(optind,argc,argv,&locks);

　　locks.magic1=LIDS_MAGIC_1;

　　.........

　　if (write(fd,&locks,sizeof(lids_locks_t))==-1) {

　　perror("write");

　　exit_error (2, "cant write " LIDS_LOCKS);

　　}

　　.....

　　}

　　这个系统调用在LIDS_LOCKS生成新的变量loks，内核会通过lids_proc_locks_sysctl()命令来读取它。Lids_proc_locks_sysctl也会从用户区完全检查并读取它，然后改变密封的变量lids_first_time为0。

　　让我们看看lids_proc_locks_sysctl().这个函数会在用户读写/proc/sys/lids/locks的时候调用。

　　int lids_proc_locks_sysctl(ctl_table *table, int write, struct file *filp,

　　void *buffer, size_t *lenp, int conv, int op)

　　{

　　...........

　　/* first: check the terminal and the program which access the sysctl */

　　#ifndef CONFIG_LIDS_REMOTE_SWITCH

　　if (current->tty && (current->tty->driver.type != 2) ) {

　　lids_security_alert("Try to %s locks sysctl (unauthorized terminal)",

　　write ? "write" : "read");

　　return -EPERM;

　　}

　　#endif

　　........

　　/* second: check wether it is not a timeout period after two many failed attempts */

　　.......

　　if (write) {

　　/* Third : check what is submitted (size, magics, passwd) */

　　if (*lenp != sizeof(lids_locks_t)) {

　　lids_security_alert("Try to feed locks sysctl with garbage");

　　return -EINVAL;

　　}

　　if (copy_from_user(&locks,buffer,sizeof(lids_locks_t)))

　　return -EFAULT;

　　.......

　　if ((lids_first_time) && (!locks.passwd[0])) {

　　.........

　　number_failed=0;

　　if (lids_process_flags(locks.flags)) {

　　cap_bset=locks.cap_bset;

　　lids_security_alert("Changed: cap_bset=0x%x lids_flags=0x%x",cap_t(cap_bset),lids_flags);

　　}

　　Change flag here ..--> lids_first_time=0;

　　.....

　　}

　　上面的函数会在密封内核或是改变内核安全级别的时候工作。变量lids_first_time是一个表明当前密封状态的的一个标志。当改变了需要的使能位，这个标志就会置1表明当前的状态是“密封后“。

　　密封内核有两个任务，首先，改变使能位，然后，改变lids_first_time标志为1。在密封后，系统就不允许改变它们了，除非你用lidsadm和密码。

　　在密封前保护程序

　　因为在密封前的状态是危险的，我们必须知道在密封前那些运行的程序是LIDS来保护的。为什么呢?因为密封后我们就不能改变它们了。如果文件没有被保护，一些人就可以改变他们然后重新启动，这些程序可能对系统非常危险。让我们来看看在没有密封前一个运行的非保护程序的代码。

　　int do_execve(char * filename, char ** argv, char ** envp, struct pt_regs * regs)

　　{

　　..........

　　#ifdef CONFIG_LIDS_SA_EXEC_UP

　　if (lids_first_time && lids_load) {

　　if (!lids_check_base(dentry,LIDS_READONLY))

　　#ifdef CONFIG_LIDS_NO_EXEC_UP

　　lids_security_alert("Try to exec unprotected program %s before sealing LIDS",filename);

　　if (dentry)

　　dput(dentry);

　　return -EPERM;

　　#else

　　lids_security_alert("Execed unprotected program %s before sealing LIDS",filename);

　　#endif

　　}

　　}

　　#endif

　　......

　　}

　　你会看到当LIDS保护系统开启(lids_load==1)和当前系统没有密封(lids_firest_time 为1)的时候，内核就会检查当前程序是否在LIDS的lids_check_base()保护下。如果没有被保护，它就会启动报警信息。

　　六.LIDS与Capability

　　Capability是一套来表明一个进程可以做为什么的位标志。在LIDS，我们可以用capability的限制来限制所有的进程。

　　在/include/linux/capability.h

　　typedef struct __user_cap_header_struct {

　　__u32 version;

　　int pid;

　　} *cap_user_header_t;

　　typedef struct __user_cap_data_struct {

　　__u32 effective;

　　__u32 permitted;

　　__u32 inheritable;

　　} *cap_user_data_t;

　　#ifdef __KERNEL__

　　/* #define STRICT_CAP_T_TYPECHE

　　#ifdef STRICT_CAP_T_TYPECHECKS

　　typedef struct kernel_cap_struct {

　　__u32 cap;

　　} kernel_cap_t;

　　#else

　　typedef __u32 kernel_cap_t;

　　#endif

　　kernel_cap_t cap_bset = CAP_FULL_SET;

　　在kernel_ap_t的每一位都代表一个许可。Cap_bset是capability集的主要部分。它们的值可以通过改变/proc/sys/kernel/cap-bound来改变。

　　看看上面的文件，你就会发现一些问题。

　　/* in include/linux/capability.h */

　　/* In a system with the [_POSIX_CHOWN_RESTRICTED] option defined, this

　　overrides the restriction of changing file ownership and group

　　ownership. */

　　#define CAP_CHOWN 0

　　/* Override all DAC access, including ACL execute access if

　　[_POSIX_ACL] is defined. Excluding DAC access covered by

　　CAP_LINUX_IMMUTABLE. */

　　#define CAP_DAC_OVERRIDE 1

　　/* Overrides all DAC restrictions regarding read and search on files

　　and directories, including ACL restrictions if [_POSIX_ACL] is

　　defined. Excluding DAC access covered by CAP_LINUX_IMMUTABLE. */

　　#define CAP_DAC_READ_SEARCH 2

　　.........

　　每一个任务(进程)在结构task_struct定义了三个成员：cap_effective,cap_inheritable,cap_permitted.我们已经有了一个用来表明基本capability的变量cap_bset。它们会检测这个系统并确定那种capability用来控制系统。

　　在内核实现的大部分系统调用会调用函数capable() (在kernel/sched.c)。然后会调用cap_raised() (在/include/linux/capability.h)。如下：

　　#ifdef CONFIG_LIDS_ALLOW_SWITCH

　　#define cap_raised(c, flag) ((cap_t(c) & CAP_TO_MASK(flag)) && ((CAP_TO_MASK(flag) & cap_bset) || (!lids_load) || (!lids_local_load)))

　　#else

　　#define cap_raised(c, flag) (cap_t(c) & CAP_TO_MASK(flag) & cap_bset)

　　#endif

　　你会看到这里的cap_bset(一般默认都是1)是很重要的。如果有人在那里把一些位置0，capability就可以会禁止整个系统。如，18 位的CAP_SYS_CHROOT, 如果我们把他置0，表明我们就不能用chroot()了。

　　如果你看到sys_chroot的源代码，你就发现很多问题了：

　　if (!capable(CAP_SYS_CHROOT)) {

　　goto dput_and_out;

　　}

　　capable()会返回0，在位18为0，这样chroot就会给用户返回一个错误信息。

　　6.2.在LIDS里的capability

　　LIDS用capability来限制整个动