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
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)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
(3)/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.
(4)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.
(5)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.
(6)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)
(7)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.
(8)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.
(9)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程序/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.
