本文從系統管理員的角度討論安全問題.系統管理員是管理系統的人:啟動系統,停止系統運行,安裝新軟件,增加新用戶,刪除老用戶,以及完成保持系統發展和運行的日常事務工作。
1.安全管理
安全管理主要分為四個方面:
(1)防止未授權存取:這是計算機安全最重要的問題:未被使用系統的人進入系統.用戶意識,良好的口令管理(由系統管理員和用戶雙方配合),登錄活動記錄和報告,用戶和網絡活動的周期檢查,這些都是防止未授權存取的關鍵。
(2)防止洩密:這也是計算機安全的一個重要問題.防止已授權或未授權的用戶相互存取相互的重要信息.文件系統查帳,su登錄和報告,用戶意識,加密都是防止洩密的關鍵。
(3)防止用戶拒絕系統的管理:這一方面的安全應由操作系統來完成.一個系統不應被一個有意試圖使用過多資源的用戶損害.不幸的是,UNIX不能很好地限制用戶對資源的使用,一個用戶能夠使用文件系統的整個磁盤空間,而UNIX基本不能阻止用戶這樣做.系統管理員最好用PS命令,記帳程序df和du周期地檢查系統.查出過多占用CUP的進程和大量占用磁盤的文件。
(4)防止丟失系統的完整性:這一安全方面與一個好系統管理員的實際工作(例如:周期地備份文件系統,系統崩潰後運行fsck檢查,修復文件系統,當有新用戶時,檢測該用戶是否可能使系統崩潰的軟件)和保持一個可靠的操作系統有關(即用戶不能經常性地使系統崩潰).
本文其余部分主要涉及前兩個問題,第三個問題在"安全查帳"一節討論。
2.超級用戶
一些系統管理命令只能由超級用戶運行.超級用戶擁有其他用戶所沒有的特權,超級用戶不管文件存取許可方式如何,都可以讀,寫任何文件,運行任何程序。系統管理員通常使用命令: /bin/su 或以 root 進入系統從而成為超級用戶.在後面文章中以#表示應敲入必須由超級用戶運行的命令,用$表示應敲入由所有其他用戶運行的命令。
3.文件系統安全
(1)UNIX文件系統概述
UNIX文件系統是UNIX系統的心髒部分,提供了層次結構的目錄和文件.文件系統將磁盤空間劃分為每1024個字節一組,稱為塊(block)(也有用512字節為一塊的,如:SCO XENIX).編號從0到整個磁盤的最大塊數.全部塊可劃分為四個部分,塊0稱為引導塊,文件系統不用該塊;塊1稱為專 用塊,專用塊含有許多信息,其中有磁盤大小和全部塊的其它兩部分的大小.從塊2開始是i節點表,i節點表中含有i節點,表的塊數是可變的,後面將做討論.i節點表之後是空閒存儲塊(數據存儲塊),可用於存放文件內容.文件的邏輯結構和物理結構是十分不同的,邏輯結構是用戶敲入cat命令後所看到的文件,用戶可得到表示文件內容的字符流.物理結構是文件實際上如何存放在磁盤上的存儲格式.用戶認為自己的文件是邊疆的字符流,但實際上文件可能並不是以邊疆的方式存放在磁盤上的,長於一塊的文件通常將分散地存放在盤上.然而當用戶存取文件時,UNIX文件系統將以正確的順序取各塊,給用戶提供文件的邏輯結構.當然,在UNIX系統的某處一定會有一個表,告訴文件系統如何將物理結構轉換為邏輯結構.這就涉及到i節點了.i節點是一個64字節長的表,含有有關一個文件的信息,其中有文件大小,文件所有者,文件存取許可方式,以及文件為普通文件,目錄文件還是特別文件等.在i節點中最重要的一項是磁盤地址表.該表中有13個塊號.前10個塊號是文件前10塊的存放地址.這10個塊號能給出一個至多10塊長的文件的邏輯結構,文件將以塊號在磁盤地址表中出現的順序依次取相應的塊。
當文件長於10塊時又怎樣呢?磁盤地址表中的第十一項給出一個塊號,這個塊號指出的塊中含有256個塊號,至此,這種方法滿足了至多長於266塊的文件(272,384字節).如果文件大於266塊,磁盤地址表的第十二項給出一個塊號,這個塊號指出的塊中含有256個塊號,這256個塊號的每一個塊號又指出一塊,塊中含256個塊號,這些塊號才用於取文件的內容.磁盤地址中和第十三項索引尋址方式與第十二項類似,只是多一級間接索引。
這樣,在UNIX系統中,文件的最大長度是16,842,762塊,即17,246,988,288字節,有幸是是UNIX系統對文件的最大長度(一般為1到2M字節)加了更實際的限制,使用戶不會無意中建立一個用完整個磁盤窨所有塊的文件.文件系統將文件名轉換為i節點的方法實際上相當簡單.一個目錄實際上是一個含有目錄表的文件:對於目錄中的每個文件,在目錄表中有一個入口項,入口項中含有文件名和與文件相應的i節點號.當用戶敲入cat xxx時,文件系統就在當前目錄表中查找名為xxx的入口項,得到與文件xxx相應的i節點號,然後開始取含有文件xxx的內容的塊。
(2)保持系統安全
. 考慮系統中一些關鍵的薄弱環節:
a. 系統是否有MODEM?電話號碼是否公布
b. 系統是否連接到?還有什麼系統也連接到該網絡
c. 系統管理員是否使用未知來處或來處不可靠的程序
d. 系統管理員是否將重要信息放在系統中
e. 系統的用戶是熟悉系統的使用還是新手
f. 用戶是否很重視關心安全
g. 用戶的管理部門是否重視安全
. 保持系統文件安全的完整性.檢查所有系統文件的存取許可,任何具有SUID許可的程序都是非法者想偷換的選擇對象.
. 要特別注意設備文件的存取許可.
. 要審查用戶目錄中具有系統ID/系統小組的SUID/SGID許可的文件.
. 在未檢查用戶的文件系統的SUID/SGID程序和設備文件之前,不要安裝用戶的文件系統.
. 將磁盤的備份存放在安全的地方.
. 設置口令時效,如果能存取UNIX的源碼,將加密口令和信息移到僅對root可讀的文件中,並修改系統的口令處理子程序.這樣可增加口令的安全.修改passwd,使passwd能刪去口令打頭和末尾的數字,然後根據spell詞典和/etc/passwd中用戶的個人信息,檢查用戶的新口令,也檢查用戶新口令中子串等於登錄名的情況.如果新口令是spell詞典中的單詞,或/etc/passwd中的入口項的某項值,或是登錄名的子串,passwd將不允許用戶改變口令.
. 記錄本系統的用戶及其授權使用的系統.
. 查出久未使用的登錄戶頭,並取消該戶頭.
. 確保沒有無口令的登錄戶頭.
. 啟動記帳系統.
. 查出不尋常的系統使用情況,如大量的占用磁盤,大量的使用CPU時間,大量的進程,大量的使用su的企圖,大量無效的登錄,大量的到某一系統的網絡傳輸,奇怪的uucp請求.
. 修改shell,使其等待了一定時間而無任務時終止運行.
. 修改login,使其打印出用戶登錄的最後時間,三次無效登錄後,將通訊線掛起,以便系統管理員能檢查出是否有人試圖非法進入系統.確保login不讓root在除控制台外的任何地方登錄.
. 修改su,使得只有root能以過期口令通過su進入某一戶頭.
. 當安裝來源不可靠的軟件時,要檢查源碼和makefile文件,查看特殊的子程序調用或命令.
. 即使是安裝來源可靠的軟件,也要檢查是否有SUID(SGID)程序,確認這些許可的確是必要的.如果可能,不要讓這些程序具有系統ID(或組)的SUID(SGID)許可,而應該建立一個新用戶(或給)供該軟件運行.
. 如果系統在辦公室中,門應上鎖,將重要數據保存在軟盤上或帶上,並鎖起來.
. 將secure,perms和任何其它做安全檢查的shell程序存取許可置為僅執行,更好的是將這些shell程序存於可拆卸的介質上.
. 記住,只要系統有任何人都可調用的撥號線,系統就不可能真正的安全.系統管理員可以很好地防止系統受到偶然的破壞.但是那些有耐心,有計劃,知道自己在干什麼的破壞者,對系統直接的有預謀的攻擊卻常常能成功.
. 如果系統管理員認為系統已經洩密,則應當設法查出肇事者.若肇事者是本系統的用戶,與用戶的管理部門聯系,並檢查該用戶的文件,查找任何可疑的文件,然後對該用戶的登錄小心地監督幾個星期.如果肇事者不是本系統的用戶,可讓本公司采取合法的措施,並要求所有的用戶改變口令,讓用戶知道出了安全事故,用戶們應當檢查自己的文件是否有被竄改的跡象.如果系統管理員認為系統軟件已被更改了,就應當從原版系統帶(或;軟盤)上重裝入所有系統軟件,保持系統安全比道歉更好.
(3)設備文件
UNIX系統與邊在本系統上的各種設備之間的通訊,通過特別文件來實現就程序而言,磁盤是文件,MODEM是文件,甚至內存也是文件.所有連接到系統上的設備都在/dev目錄中有一個文件與其對應.當在這些文件上執行I/O操作時,由UNIX系統將I/O操作轉換成實際設備的動作.例如,文件/dev/mem是系統的內存,如果cat這個文件,實際上是在終端顯示系統的內存.為了安全起見,這個文件對普通用戶是不可讀的.因為在任一給定時間,內存區可能含有用戶登錄口令或運行程序的口令,某部分文件的編輯緩沖區,緩沖區可能含有用ed -x命令解密後的文本,以及用戶不願讓其他人存取的種種信息.在/dev中的文件通常稱為設備文件,用ls /dev命令可以看看系統中的一些設備:
acuo 呼叫自動撥號器
console 系統控制台
dsknn 塊方式操作磁盤分區
kmem 核心內存
mem 內存
lp 打印機
mto 塊方式操作磁帶
rdsknn 流方式操作的磁盤分區
rmto 流方式操作的磁帶
swap 交換區
syscon 系統終端
ttynn 終端口
x25 網絡端口
等等
(4)/etc/mknod命令
用於建立設備文件.只有root能使用這個命令建立設備文件.其參數是文件名,字母c或b分別代表字符特別文件或塊特別文件,主設備號,次設備號.塊特別文件是像磁帶,磁盤這樣一些以塊為單位存取數據的設備.字符特別文件是如像終端,打印機,MODEM,或者其它任何與系統通訊時,一次傳輸一個字符的設備,包括模仿對磁盤進行字符方式存取的磁盤驅動器.主設備號指定了系統子程序(設備驅動程序),當在設備上執行I/O時,系統將調用這個驅動程序.調用設備驅動程序時,次設備號將傳遞給該驅動程序(次設備規定具體的磁盤驅動器,帶驅動器,信號線編號,或磁盤分區).每種類型的設備一般都有自己的設備驅動程序.
文件系統將主設備號和次設備號存放在i節點中的磁盤地址表內,所以沒有磁盤空間分配給設備文件(除i節點本身占用的磁盤區外).當程序試圖在設備文件上執行I/O操作時,系統識別出該文件是一個特別文件,並調用由主設備號指定的設備驅動程序,次設備號作為調用設備驅動程序的參數.
(5)安全考慮
將設備處理成文件,使得UNIX程序獨立於設備,即程序不必一定要了解正使用的設備的任何特性,存取設備也不需要記錄長度,塊大小,傳輸速度,網絡協議等這樣一些信息,所有煩人的細節由設備驅動程序去關心考慮,要存取設備,程序只須打開設備文件,然後作為普通的UNIX文件來使用.從安全的觀點來看這樣處理很好,因為任何設備上進行的I/O操作只經過了少量的渠道(即設備文件).用戶不能直接地存取設備.所以如果正確地設置了磁盤分區的存取許可,用戶就只能通過UNIX文件系統存取磁盤.文件系統有內部安全機制(文件許可).不幸的是,如果磁盤分區設備得不正確,任何用戶都能夠寫一個程序讀磁盤分區中的每個文件,作法很簡單:讀一i節點,然後以磁盤地址表中塊號出現的順序,依次讀這些塊號指出的存有文件內容的塊.故除了root以外,決不要使盤分區對任何人可寫.因為所有者,文件存取許可方式這樣一些信息存放於i節點中,任何人只要具有已安裝分區的寫許可,就能設置任何文件的SUID許可,而不管文件的所有者是誰,也不必用chmod()命令,還可避過系統建立的安全檢查.
以上所述對內存文件mem,kmem和對換文件swap也是一樣的.這些文件含有用戶信息,一個"耐心"的程序可以將用戶信息提取出來.要避免磁盤分區(以及其它設備)可讀可寫,應當在建立設備文件前先用umask命令設置文件建立屏蔽值.
一般情況下,UNIX系統上的終端口對任何人都是可寫的,從而使用戶可以用write命令發送信息.雖然write命令易引起安全方面的問題,但大多數用戶覺得用write得到其他用戶的信息很方便,所以系統將終端設備的存取許可設置成對所有用戶可寫.
/dev目錄應當是755存取許可方式,且屬root所有.
不允許除root外的任何用戶讀或寫盤分區的原則有一例外,即一些程序(通常是數據庫系統)要求對磁盤分區直接存取,解決這個問題的經驗的盤分區應當由這種程序專用(不安裝文件系統),而且應當告知使用這種程序的用戶,文件安全保護將由程序自己而不是UNIX文件系統完成.
(6)find命令
find命令用於搜索目錄樹,並對目錄樹上的所有文件執行某種操作,參數是目錄名表(指出從哪些起點開始搜索),還可給出一個或多個選項,規定對每個文件執行什麼操作.
find . -print 將列出當前工作目錄下的目錄樹的每一個文件.find / -user bob -print 將列出在系統中可找到的屬於bob用戶的所有文件.
find /usr/bob -perm 666 -print 將列出/usr/bob目錄樹下所有存取許可為666的文件.若將666改為-666則將列出所有具有包含了666在內的存取許可方式的文件(如777).
find /usr/bob -type b -print 將列出/usr/bob目錄樹下所有塊特別文件(c為字符特別文件).
find / -user root -perm -4000 -exec ls -l {} \; 是一個較復雜一點的命令,-exec COMMAND \;允許對所找到的每個文件運行指定的命令COMMAND.若COMMAND中含有{},則{}將由find所找到的文件名替換.COMMAND必須以\;結束.
以上舉例介紹find的用法,各選項可組合使用以達到更強的功能.
(7)secure程序
系統管理員應當做一個程序以定期檢查系統中的各個系統文件,包括檢查設備文件和SUID,SGID程序,尤其要注意檢查SUID,SGID程序,檢查/etc/passwd和/etc/group文件,尋找久未登錄的戶頭和校驗各重要文件是否被修改.(源程序清單將在今後發表)
(8)ncheck命令
用於檢查文件系統,只用一個磁盤分區名作為參數,將列出i節點號及相應的文件名.i節點相同的文件為建鏈文件.注意:所列出的清單文件名與mount命令的第一個域相同的文件名前部分將不會列出來.因為是做文件系統內部的檢查,ncheck並不知道文件系統安裝點以上部分的目錄.也可用此命令來搜索文件系統中所有的SUID和SGID程序和設備文件,使用-s選項來完成此項功能
(9)安裝和拆卸文件系統
UNIX文件系統是可安裝的,這意味著每個文件系統可以連接到整個目錄樹的任意節點上(根目錄總是被安裝上的).安裝文件系統的目錄稱為安裝點./etc/mount命令用於安裝文件系統,用這條命令可將文件系統安裝在現有目錄結構的任意處.
安裝文件系統時,安裝點的文件和目錄都是不可存取的,因此未安裝文件系統時,不要將文件存入安裝點目錄.文件系統安裝後,安裝點的存取許可方式和所有者將改變為所安裝的文件根目錄的許可方式和所有者.
安裝文件系統時要小心:安裝點的屬性會改變!還要注意新建的文件,除非新文件系統是由標准文件建立的,系統標准文件會設置適當的存取許可方式,否則新文件系統的存取許可將是777!
可用-r選項將文件系統安裝成只讀文件系統.需要寫保護的帶驅動器和磁盤應當以這種方式來安裝.
不帶任何參數的/etc/mount可獲得系統中所安裝的文件系統的有關信息.包括:文件系統被安裝的安裝點目錄,對應/dev中的哪個設備,只讀或可讀寫,安裝時間和日期等.
從安全的觀點來講,可安裝系統的危險來自用戶可能請求系統管理員為其安裝用戶自己的文件系統.如果安裝了用戶的文件系統,則應在允許用戶存取文件系統前,先掃描用戶的文件系統,搜索SUID/SGID程序和設備文件.在除了root外任何人不能執行的目錄中安裝文件系統,用find命令或secure列出可疑文件,刪除不屬用戶所有的文件的SUID/SGID許可.
用戶的文件系統用完後,可用umount命令卸下文件系統.並將安裝點目錄的所有者改回root,存取許可改為755.
(10)系統目錄和文件
UNIX系統中有許多文件不允許用戶寫,如:/bin,/usr/bin,/usr/lbin,/etc/passwd,/usr/lib/crontab,/unix,/etc/rc,/etc/inittab這樣一些文件和目錄(大多數的系統目錄),可寫的目錄允許移動文件,會引起安全問題.系統管理員應經常檢查系統文件和目錄的許可權限和所有者.可做一個程序根據系統提供的規則文件(在/etc/permlist文件中)所描述的文件所有者和許可權規則檢查各文件.(源程序清單將在今後發表)
注意:如果系統的安全管理不好,或系統是新安裝的,其安全程序不夠高,可以用make方式在安全強的系統上運行上述程序,將許可規則文件拷貝到新系 統來,再以設置方式在新系統上運行上述程序,就可提高本系統的安全程序.但要記住,兩個系統必須運行相同的UNIX系統版本
4.作為root運行的程序
在UNIX系統中,有些程序由系統作為root進程運行.這些程序並不總是具有SUID許可,因為其不少程序僅由root運行,系統管理員需要清楚這些程序做什麼,以及這些程序還將運行其它什麼程序.
(1)啟動系統
當某些UNIX系統(如SCO UNIX/XENIX)啟動時,是以被稱為單用戶的方式運行,在這種方式中普通用戶不能登錄,唯有的進程是init,swapper,以及一些由系統管理員從控制台運行的進程.UNIX系統的單用戶方式啟動,使系統管理員能在允許普通用戶登錄以前,先檢查系統操作,確保系統一切正常,當系統處於單用戶方式時,控制台作為超級用戶,命令揭示是"#",有些UNIX系統不要確認超級用戶口令就認可控制台是root,給出#提示符.這就可能成為一個安全問題.
(2)init進程
UNIX系統總是以某種方式或稱為某種級運行,系統有若干種運行級,這些運行級由init進程控制.UNIX系統啟動時以單用戶方式運行,也叫1級或S級.對於其他用戶登錄進入系統,UNIX有一種多用戶運行方式,也叫2級init進程控制系統運行級,它讀入文件/etc/inittab,該文件詳細地規定了哪些進程在哪一級運行.當root敲入init n(數字),系統就進入n級.init讀該文件以確定終止哪些進程,啟動哪些進程.
有效的運行級的數值是從0到6與s.
注意:由init建立的進程以UID為0運行(root)從/etc/inittab運行的程序也作為root運行,所以系統管理員要確保自己知道/etc/inittab中的程序做什麼工作,確保這些程序以及這些程序所在的目錄直到/和/etc/inittab除root外無人可寫.
(3)進入多用戶
當UNIX系統進入多用戶方式時,將寢化一系列事件,接著開始執行gettys,允許其他用戶登錄進入系統.如果再看看/etc/inittab文件,會看到gettys定義在運行級2,至少三個shell程/etc/brc,/etc/bcheckrc,/etc/rc*也定義在運行級2.這些程序都在gettys啟動前運行.這些shell程序作為root運行,也不能僅對root可寫還應當檢查shell程序運行的命令,因為這些命令也將作為root運行.
(4)shutdown命令
用shutdown命令關系統,shutdown shell程序發送警告通知所有用戶離開系統,在"給定的期限時間"到了後,就終止進程,拆卸文件系統,進入單用戶方式或關機狀態.一旦進入單用戶方式,所有的gettys停止運行,用戶再不能登錄.
進入關機狀態後可將系統關電.
shutdown僅能由作為root登錄的用戶從系統控制台上運行.所以任何的shutdown運行的命令僅能對root可寫.
(5)系統V的cron程序
cron在UNIX系統是多用戶方式時運行,根據規定的時間安排執行指定的命令,每隔一分鐘檢查一次文件/usr/lib/crontab,尋找是否有應當運行的程序?
如果找到要運行的程序,就運行該程序,否則睡眠等待一分鐘.實際的/usr/lib/crontab用於根據全天的規則時間表運行程序,也可在夜晚運行白天不願運行怕降低其他用戶速度的程序.通常由cron運行的程序是如記帳,存文件這樣的程序.cron一般在系統進入多用戶後由/etc/rc啟動,當shutdown運行killall命令時便終止運行.由cron運行的程序作為root,所以應當注意放什麼程序在crontab中,還要確保/usr/lib/crontab和該表中列出的任何程序對任何人不可寫.
如果用戶需要由cron執行一個程序,系統管理員可用su命令在crontab表中建立一個入口,使用戶的程序不能獲得root的權限.
(6)系統V版本2之後的cron程序
在系統V版本2中,cron被修改成允許用戶建立自己的crontab入口,/usr/lib/crontab文件不再存在,由目錄/usr/spool/cron/crontabs中的文件代替.這些文件的格式與crontab相同,但每個文件與系統中的一個用戶對應,並以某用戶的名義由cron運行.
如果想限制能建立crontab的用戶,可在文件/usr/lib/cron/cron.allow文件中列出允許運行crontab命令的用戶.任何未列於該文件的用戶不能運行crontab.反之,若更願意列出不允許運行crontab命令的用戶,則可將他們列入/usr/lib/cron/cron.deny文件中,未列於該文件的其他用戶將被允許建立crontab.
注意:若兩個文件都存在,系統將使用cron.allow,忽略cron.deny.如果兩個文件都不存在,則只有root可運行crontab.所以,若要允許系統中的所有用戶都可運行crontab命令,應當建立一個空的cron.deny文件,如果cron.allow也存在,則刪除該文件.
這個版本的cron命令的安全程度比前一個高,因為用戶只能看自己的crontab,系統管理員也不必擔心其他用戶的程序是否會作為root運行,由於允許每個系統登錄用戶有自己的crontab,也簡化了對程序必須由cron運行,但不必作為root運行的系統程序的處理.
必須確保root的crontab文件僅對root可寫,並且該文件所在的目錄及所有的父目錄也僅對root可寫.
(7)/etc/profile
每當用戶(包括root在內)登錄時,由shell執行/etc/profile文件,應確保這個文件以及從這個文件運行的程序和命令都僅對root可寫. 5./etc/passwd文件/etc/passwd文件是UNIX安全的關鍵文件之一.該文件用於用戶登錄時校驗用戶的口令,當然應當僅對root可寫.文件中每行的一般格式為:LOGNAME:PASSWORD:UID:GID:USERINFO:HOME:SHELL
每行的頭兩項是登錄名和加密後的口令,後面的兩個數是UID和GID,接著的一項是系統管理員想寫入的有關該用戶的任何信息,最後兩項是兩個路徑名:一個是分配給用戶的HOME目錄,第二個是用戶登錄後將執行的shell(若為空格則缺省為/bin/sh).
