四．实现 冰块 这一段我们来实现我们刚才提出的在linux系统下建立参考监视器的设想。开始我们将描述一个访问控制功能函数，这个功能函数包括增加到内核的访问控制数据库（ACD）的数据结构定义。这个新的系统调用来读，写和升级ACD和参考功能函数。还会附有check_rootproc的代码。4．1 认证功能函数 访问控制数据库包括一个关于每一个系统调用的参考监视器。在这里，只有两个主要的数据结构起作用，一个叫做setuid_acd用来检查对setuid的系统调用，一个是execve_acd来检查对execve的系统调用。这两个结构都在下面的图2中列出。 /*setuid_acd*/ static char rpasswd[LEN_PWD]; /*execve_acd*/ typedef struct setuid_proc_id{ char comm[16]; unsigned long count; }suidpid_t; typedef struct setuid_program{ suidpid_t suidp_id; suidp_t *next;/*下一个程序*/ }suidp_t; typedef struct exe_file_id{ __kernel_dev_t device; /*设备号码r*/ unsigned long inode; /*inode结点号码*/ __kernel_off_t size; /*大小*/ __kernel_time_t modif: /*修改时间*/ }efid_t; typedef struct executable_file{ efid_t efid;/*文件鉴定时间信息*/ int prog_nr; /*可以调用exe的程序数量*/ suidp_t *programs; /*认证程序列表*/ }efile_t; typedef struct executable_file_list{ efile_t lst[NR_EXE]; unsigned int total; /*在列表里的exe的总数*/ }eflst_t; 图2 Setuid_acd只包括串rpasswd，用来保存在内核存储的加密root密码。这是用来健壮性的对 setuid系统调用认证进行实现的。 Execve_acd包括两个eflst_t结构的数组： Admitted：在这个结构里提供了一个入口给可执行的文件F，一个setuid程序需要通过执行F来调用execve。在入口里存储了所有的调用F的setuid程序的列表。 Failure：这里保存了一些没有得到认证的利用setuid进程来调用execve尝试的日志。 下面列出了一个admitted数据结构，这个结构是一个有关于可执行文件的列表和指向一系列setuid程序的数组。 Failure数据结构没有在这里列出，它和admitted数据结构差不多，但是它会动态的增长，记录那些非授权的setuid程序的访问。 每一个admitted数据结构的元素包括下面三个域：efid，proc_nr和programs. Efid标明可执行文件F。存储在efid的信息为： Device 这个是F的文件系统的设备号码； Inode 文件F的inode号码； Size 文件F的字节长度； Modif 这里保存了对文件F的最后修改时间； 这里的device和inode能够唯一独立的标明一个系统文件F。size和modif允许来检测非授权的文件内容修改。 Proc_nr：这个域来标明程序列表的长度，这个列表是可调用文件F的setuid程序的列表数量。 Programs：是一个指向setuid程序的一个指针，每一个元素，叫做suidp_id，包含两个域：comm和count。Comm保存了在setuid程序的名称的一个备份。域count是用来统计和指出在F文件上的调用数量的。 在下面的阶段里，我们描述sys_setuid_aclm,这是个新的系统调用，只能被UID=0和EUID=0的root级进程才可以调用的系统调用。Sys_setuid_aclm的目的是用来实现对存储在ACD里面的信息进行读和修改的功能的。 由于root进程可以访问ACD数据库，这样就会出现冲突。因此我们的定义了一个原始的增强程序来处理这些冲突的程序。一般情况下，一个叫做write_pid来实现这个互斥。为了避免对write_pid自身的竞争，这个变量必须可以检测和自动升级。这个功能可以借助调用atomic_access，这个调用是来实现intel体系结构的自动改变的：xchg。 实际上，sys_setuid_aclm系统调用从头到尾经历了六个不同的操作，以下就是对这六个操作的描述： PUT(exe-file,suid-prog,list)增加(exe-file,suid-prog)组合对到特定的ACD列表中，可能返回的值有： PUTEP (exe-file,suid-prog)组合对已经成功的加入； PUTPI exe-file已经在ACD中出现，只有suid-prog被加进ACD中。 PUTAE (exe-file,suid-prog)组合对已经在ACD中出现，没有任何的操作执行。 PUTFULL 数据结构已经满；对NR-SUID-EXE的限制已经溢出，升级终止退出。 PUTBUSY ACD数据库忙，另外一个进程正在升级。 GET(exe-file,suid-prog,param)从param-list中读出（param-file-nr，param-proc-nr）组合对。可能的返回值为。 GETOK 这个对已经成功的读出，并且不是列表中的最后一个。 GETL最后一对组合已经关联文件param.file-nr； GETLACL最后的在ACD中的对已经读出。 GETOB越出边界，没有这样的组合对（param.file-nr,param.proc-nr）; GETBUSY ACD数据库忙，另外一个升级进程正在运行。 PUTHEADERACL（header-acl）在内核内存区存储ACD的头部。这个对于在补丁安装后系统的第一次启动运行很重要。如果这个服务不可行，就会返回PUTBUSY。 GETHEADERACL（local-header-acl）在内核区域重新找访问控制数据库的头部，并且存储在变量local-header-cal中。 DELETE(exe-file,suid-prog,list)在特定的列表中删除（exe-file,suid-prog）组合对。如果exe-file为NULL，就会删除在（*，suid-prog）中所有的组合对，就是用它来阻止suid-prog执行其他的文件。 PUT-PWD（param）写密码文件param->passwd到内核内存区域。它会删除在内核区域和用户区域的密码拷贝。 系统管理员（root用户）可以通过一些新的命令来管理访问控制数据库汇写到sys_setuid_aclm系统调用中，它叫做aclmng，它有以下的功能选项： -l 列出保存在内核区域的访问控制数据库的内容。 -L 从文件/etc/bop/acd中引导数据到访问控制数据库，大多数都用在启动时刻。 -w从文件/etc/bop/acd中写数据到访问控制数据库，，大多数都用在系统关闭的时刻。 -h 显示功能信息； efault 如果没有选项，默认执行-l选项。4．2 函数参考 /* *sys_execve() executes a new program. */ int do_execve (char * filename,char **argv,char **envp,struct pt_regs *regs){ …… dentry=open_namei(filename,0,0); retval=PRT_ERR(dentry); if (IS_ERR(dentry)) return retval; …… retval=prepare_binprm(&bprm); /*************BUFF OWERFLOW PATCH**********************/ rc=check_rootproc(bprm.dentry->d_inode); if ((rc==EXENA)||(rc==EFNA)){ printk(BOP_LEVEL”BOP kernel:do_execve psuid %s no authorized to exec file %sn”,current->comm,filename); printk(BOP_LEVEL”by euid %d uid %dn”, current->euid,current->uid); if (rc==EXENA) printk(BOP_LEVEL”EXE NO AUTHORIZEDn”); else printk(BOP_LEVEL”EXE NO AUTHENTICATEDn”); return rc; } /*****************************************************/ ……. if (retval>=0) retval=search_binary_handler(&bprm,regs); if (retval>=) /*execve success*/ return retval; ……. } 图3 /* *kernel/sys.c */ int setuid(uid_t uid){ if (suser()) { /*if euid==0*/ #define IS_SETUID_TO_ROOT(current)){ read(unencrypted); get_pw(correct); encrypted=crypt(unencrypted,correct); memset(unencrypted,0,strlen(unencrypted)); if(strcmp(encrypted,correct)){ printk(BOP_LEVEL”Error in setuid from uid %d n”,current->uid); return -EPERM; }else /* ok auth .User root,set uids*/ }else /*non setuid-root*/ ………. } 图4 这一节我们介绍图3中的系统调用的函数功能。 Execve 在图3，我们加了一段程序代码到里面。Check_rootproc()函数检查调用execve这个系统调用的进程是否符合访问控制数据库定义的规则。系统调用会在check_rootproc返回下面两个值的时候终止： EXENA：调用的进程不能得到调用该系统调用的请求认证。就是说，请求调用的进程没有得到在访问控制数据库规则允许的列表中。 EFNA：调用的进程得到运行的认证，但是文件没有得到认证，如，修改时间或是文件大小不匹配。 在后语里我们会提供一个check_rootproc函数的细节。如果调用的进程没有用root级别运行EUID=0的话，就不对进程的进行其他的检查了。除非这个进程可以通过访问控制数据库的认证。 Setuid 图4显示了setuid的系统调用的代码。这个调用的认证和execve差不多。一个运行要想调用setuid（0）来得到uid=0的程序，必须要键入root的密码。这个密码保存在访问控制数据库中。如果密码不匹配，进程就会被禁止。就象我们经常用的su命令一样，必须键入root密码才可以获得一个root级别的shell。 /* *fs/open.c */ asmlinkage int sys_chmod(const char *filename,mode_t mode) {struct dentry *dentry; struct inode *inode; int error; struct iattr newattrs; lock_kernel(); dentry=namei(filename); /****************BUFFER OWERFLOW PATCH**************/ #define IS_SETUID_TO_ROOT(proc) !((proc)->euid)&&(proc)->uid #define S_ISREG(dentry->d_inode->i_mode)||S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode))){ printk(BOP_LEVEL”BOP proc %s failed changing mode:n”,current->comm); printk(BOP_LEVEL”inode %d device %dn”, (int) dentry->d_inode->i_ino,(int) dentry->d_inode->i_dev); printk(BOP_LEVEL”uid %d gid %dn”, dentry->d_inode->i_uid,dentry->d_inode->i_gid); printk(BOP_LEVEL”from %d to %dn”,dentry->d_inode->i_mode,mode); return -EPERM; } /**********************************************/ 图5 图5显示了在chmod系统调用中另外加的一段代码。这里和setuid的区别就是这里不需要root密码的认证。 代码chown（）和chgrp系统调用的增加和chmod类似。穿越茫茫人海，寻找属于我们的那一份宁静。
Linux内核即时入侵检测安全增强－实现
