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哈工大 计算机系统安全 第四章作业答案

第4章 习题
1、chroot时有一些原则,比如:
1)chroot之前关闭文件描述符;2)在chroot环境下以 non-root user 运行;3)正确的"放弃" 权限;4)利用chdir显式进入jail;5)尽可能让 root 管理jailed 文件
问题:理解chroot的应用原则,并说明不这么做会产生什么安全问题,如果你是攻击者会针对不同的情况如何进行攻击。对各个说明如何进行攻击或采取什么操作能避免上述问题。

(1) chroot之前关闭文件描述符。
每个进程在进程表中都有一个记录项,每个记录项中包含一张打开文件描述符,包含:文件描述符标志、指向一个文件表项的指针。
dup函数,用来复制一个现存的文件描述符。
通过猜测文件描述符,即可使用已打开的文件,对已打开的文件进行读、写执行操作。
所以关闭文件描述符,能防止文件被非法操作。

(2)在chroot环境下以 non-root user 运行
因为仅root用户可运行 chroot。应防止用户将一个setuid程序(如, 一个假的/etc/passwd 文件)放入一个特殊编制的chroot环境以避免受骗而获得高权限
chroot并非在所有系统上都完全安全。因为是root权限下的chroot环境,一旦攻破chroot会影响root安全

(3)正确的"放弃" 权限。
程序利用"saved" uid在 non-root user 和 root 用户切换
利用无歧义函数setresuid() seteuid(), setreuid()。

(4) 利用chdir显式进入jail
不进入jail文件夹,就没有进入虚拟环境。能通过虚拟环境进入外部的根目录。

(5) 尽可能让 root 管理jailed 文件
root管理文件,在系统更新、升级时,虚拟环境能自动升级,否则要手动单独升级。
root用户应用了很多管理方法,应利用系统的管理方法。

2、对比chroot和root能力划分两种管理方式,分析其应用场景和安全性。哪种方式安全性更高?
Chroot主要应用在启动时需要root权限,启动后不使用root或很少使用root的场景下。服务启动后,需要root权限的代码和主服务代码能够剥离开,适合使用chroot。
root能力位,应用于某能力位作用清晰,和其他服务的能力位非常明显的区分场景。比如kill能力,就是杀掉进程,root可以利用kill能力杀掉其他用户的进程。 root的进程管理、文件管理的能力位使用时还是需要注意安全性。

Chroot将进程限制在有限空间内,不影响其它进程。Chroot建立操作系统下的虚拟环境。在单核、单操作系统上运行多个虚拟服务。经过 chroot 之后,在新根下将访问不到旧系统的根目录结构和文件,这样就增强了系统的安全性。
Linux 内核将root权限分为多种能力。当把root的高权限授予某进程,普通用户运行时即可使用该高特权。对系统的影响也很大。
比如,给/bin/chown程序授予cap_chown能力,那么普通用户可以用/bin/chown程序更改任意文件的owner。
因此,在使用root的能力位的时候,要仔细考量什么情况下可以授予什么能力位,尽量减少普通用户使用root能力位的时间。如果root的能力位应用不当,会对系统造成更大的伤害。

3、root的可执行程序权限被setuid,和支持capability的系统中给可执行程序赋予某能力,这两种方式有何差别?你倾向于选用哪种方式设置权限,并说明为什么。

4、在支持capability的linux系统中,CAP_SYS_MODULE、CAP_LINUX_IMMUTABLE能力的功能和使用方法。
系统引导时删除部分能力,会保护系统。如,保护系统工具和日志的完整性。
CAP_LINUX_IMMUTABLE能力,允许修改文件的IMMUTABLE和APPEND属性标志。系统启动时没有CAP_LINUX_IMMUTABLE能力,攻击者不能删除其攻击轨迹、不能安装后门工具、系统日志文件为“append-only” 、系统工具不被删除和修改。
CAP_SYS_MODULE能力,允许修改系统内核。如果系统启动时没有CAP_SYS_MODULE能力,攻击者不能修改系统的内核。系统内核被改动,需要重新启动系统才能使用新内核。所以,对24小时在线运行的服务器来说,是不需要系统升级等修改内核操作的,要去除系统的CAP_SYS_MODULE能力。

5、在支持root能力集系统中,组合能力,在系统级设置几个从低到高的运行级别
例如:
(1) 设置网络服务能力,将CAP_NET_BIND_SERVICE、CAP_NET_BROADCAST能力打开,即可获得网络服务能力。
(2) 拥有root的文件管理能力。授予CAP_DAC_OVERRIDE、CAP_DAC_READ_SEARCH能力即可
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
(3) 拥有root的用户管理能力。授予CAP_SETGID、CAP_FSETID能力。
CAP_FSETID 4 允许设置setuid位
CAP_SETGID 6 允许改变组ID

5、SELinux系统的授权方式
1)理解SELinux系统的基于主体对进程细粒度的授权方式,比较细粒度的授权和基于粗粒度的对客体的授权方式的不同之处和安全性差异;
2)系统中运行了httpd程序,允许www用户杀死httpd进程,如何进行细粒度的授权?并进行解释。
答案:
1) 主体对进程细粒度的授权方式,是给用户的进程进行授权,进程的权限是有限的,每个进程仅能执行有限的操作,不会越权执行权限。
粗粒度的授权方式,是将客体的权限授予用户,用户带着很多权限去执行进程。如果用户运行了root的setuid程序,可以利用root权限破坏系统文件或进程。而细粒度的访问控制因用户没有多余的权限,破坏系统的可能性大大降低。

2)允许www用户杀死httpd进程
允许root用户(root_t)启动调用kill可执行文件(kill_t)
allow root_t kill_t : httpd {getattr execute};

允许www用户(www_t)启动execve()调用kill可执行文件(kill_exec_t)
allow www_t kill_exec_t : file {getattr execute};

对kill_t域的入口访问权 :
allow kill_t kill_exec_t : file entrypoint;

许可原始的类型(www_t)到新的类型(kill_t)进行域转变 TRansition 访问
allow www_t kill_t : process transition;

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