Linux用戶與最小權限原則解析

2024-09-05 23:03:46

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供稿：網友

Linux的用戶在登錄(login)之后，就帶有一個用戶身份(user ID, UID)和一個組身份(group ID, GID)。在Linux文件管理背景知識中，我們又看到，每個文件又有九位的權限說明，用來指明該文件允許哪些用戶執行哪些操作(讀、寫或者執行)。

(參考Linux文件管理背景知識)

一般來說，Linux的用戶信息保存在/etc/passwd中，組信息保存在/etc/group中，文件的每一行代表一個用戶/組。早期的Linux將密碼以名碼的形式保存在/etc/passwd中，而現在則多以暗碼(也就是加密之后的形式)的形式保存在/etc/shadow中。將密碼存儲在/etc/shadow中提高了密碼的安全性，因為/etc/passwd允許所有人查看，而/etc/shadow只允許root用戶查看。

進程權限

但是，在Linux中，用戶的指令是在進程的范圍內進行的。當我們向對某個文件進行操作的時候，我們需要在進程中運行一個程序，在進程中對文件打開，并進行讀、寫或者執行的操作。因此，我們需要將用戶的權限傳遞給進程，以便進程真正去執行操作。例如我們有一個文件a.txt, 文件中為一個字符串:

Hello world!

我以用戶Vamei的身份登錄，并在shell中運行如下命令：

$cat a.txt

整個運行過程以及文件讀取如下:

Linux,用戶,最小權限

我們可以看到，整個過程中我們會有兩個進程，一個是shell本身(2256)，一個是shell復制自身，再運行/bin/cat (9913)。圖中的fork, exec, PID可參看Linux進程基礎。第二個進程總共對文件系統進行了兩次操作，一次是執行(x)文件/bin/cat，另外一次是讀取(r)文件a.txt。使用$ls -l 查看這兩個文件的權限:

$ls -l /bin/cat-rwxr-xr-x 1 root root 46764 Apr 1 2012 /bin/cat$ls -l a.txt-rw-rw-r-- 1 Vamei Vamei 14 Oct 7 09:14 a.txt

從上面可以看到(參考Linux文件管理背景知識)，/bin/cat讓所有用戶都享有執行的權利，而Vamei作為a.txt的擁有者，對a.txt享有讀取的權利。

讓我們進入更多的細節 (The devil is in the details)。在進行這兩次操作的時候，盡管用戶Vamei擁有相應的權限，但我們發現，真正做工作的是進程9913。我們要讓這個進程得到相應的權限。實際上，每個進程會維護有如下6個ID：

真實身份：real UID, real GID

有效身份： effective UID, effective GID

存儲身份：saved UID, saved GID

其中，真實身份是我們登錄使用的身份，有效身份是當該進程真正去操作文件時所檢查的身份，存儲身份較為特殊，我們等一下再深入。當進程fork的時候，真實身份和有效身份都會復制給子進程。大部分情況下，真實身份和有效身份都相同。當Linux完成開機啟動之后，init進程會執行一個login的子進程。我們將用戶名和密碼傳遞給login子進程。login在查詢了/etc/passwd和/etc/shadow，并確定了其合法性之后，運行(利用exec)一個shell進程，shell進程真實身份被設置成為該用戶的身份。由于此后fork此shell進程的子進程都會繼承真實身份，所以該真實身份會持續下去，直到我們登出并以其他身份再次登錄(當我們使用su成為root的時候，實際上就是以root身份再次登錄，此后真實身份成為root)。

最小權限原則

每個進程為什么不簡單地只維護真實身份，卻選擇費盡麻煩地去維護有效身份和存儲身份呢？這牽涉到Linux的“最小特權”(least priviledge)的原則。Linux通常希望進程只擁有足夠完成其工作的特權，而不希望賦予更多的特權給它。從設計上來說，最簡單的是賦予每個進程以super user的特權，這樣進程就可以想做什么做什么。然而，這對于系統來說是一個巨大的安全漏洞，特別是在多用戶環境下，如果每個用戶都享有無限制的特權，就很容易破壞其他用戶的文件或者系統本身。“最小特權”就是收縮進程所享有的特權，以防進程濫用特權。

然而，進程的不同階段可能需要不同的特權。比如一個進程最開始的有效身份是真實身份，但運行到中間的時候，需要以其他的用戶身份讀入某些配置文件，然后再進行其他的操作。為了防止其他的用戶身份被濫用，我們需要在操作之前，讓進程的有效身份變更回來成為真實身份。這樣，進程需要在兩個身份之間變化。

存儲身份就是真實身份之外的另一個身份。當我們將一個程序文件執行成為進程的時候，該程序文件的擁有者(owner)和擁有組(owner group)可以被，存儲成為進程的存儲身份。在隨后進程的運行過程中，進程就將可以選擇將真實身份或者存儲身份復制到有效身份，以擁有真實身份或者存儲身份的權限。并不是所有的程序文件在執行的過程都設置存儲身份的。需要這么做的程序文件會在其九位(bit)權限的執行位的x改為s。這時，這一位(bit)叫做set UID bit或者set GID bit。

$ls -l /usr/bin/uuidd-rwsr-sr-x 1 libuuid libuuid 17976 Mar 30 2012 /usr/sbin/uuidd

當我以root(UID), root(GID)的真實身份運行這個程序的時候，由于擁有者(owner)有s位的設定，所以saved UID被設置成為libuuid，saved GID被設置成為libuuid。這樣，uuidd的進程就可以在兩個身份之間切換。

我們通常使用chmod來修改set-UID bit和set-GID bit:

$chmod 4700 file

我們看到，這里的chmod后面不再只是三位的數字。最前面一位用于處理set-UID bit/set-GID bit，它可以被設置成為4/2/1以及或者上面數字的和。4表示為set UID bit, 2表示為set GID bit，1表示為sticky bit (暫時不介紹)。必須要先有x位的基礎上，才能設置s位。

作為一個Linux用戶來說，我們并不需要特別關心上面的機制。但是，當我們去編寫一個Linux應用程序的時候，就要注意在程序中實現以上切換(有必要的前提下)，以便讓我們的程序符合"最小權限"的原則，不給系統留下可能的安全隱患。給你的程序過度的權限的話，就像是吃下去下面的漢堡:

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