Пишем модуль безопасности Linux

Linux Security Modules (LSM) — фреймворк, добавляющий в Linux поддержку различных моделей безопасности. LSM является частью ядра начиная с Linux версии 2.6. На данный момент в официальном ядре «обитают» модули безопасности SELinux, AppArmor, Tomoyo и Smack.

Работают модули параллельно с «родной» моделью безопасности Linux — избирательным управлением доступом (Discretionary Access Control, DAC). Проверки LSM вызываются на действия, разрешенные DAC.

Применять механизм LSM можно по-разному. В большинстве случаев это добавление мандатного управления доступом (как, например, в случае с SELinux). Кроме того, можно придумать собственную модель безопасности, реализовать ее в виде модуля и легко внедрить, используя фреймворк. Рассмотрим для примера реализацию модуля, который будет давать права на действия в системе при наличии особого USB-устройства.

Поглядим на схему и попытаемся разобраться, как работает хук LSM (на примере системного вызова open).

Ничего сложного. Главная задача LSM — предоставить модулям безопасности механизм для контроля доступа к объектам ядра (хуки вставлены в ядерный код прямо перед обращениями к объектам). Перед обращением ядра к внутреннему объекту будет обязательно вызвана функция проверки, предоставленная LSM.

Другим словами, LSM дает модулям возможность ответить на вопрос: «Может ли субъект S произвести действие OP над внутренним объектом ядра OBJ?»

Это — очень здорово. Это не sys_call_table хукать по самые указатели.

Разумно для начала написать заготовку модуля безопасности. Он будет очень скромный и будет во всем соглашаться с DAC. Необходимые нам исходники лежат в каталоге security среди исходников ядра.

Копаем исходники

Идем в include/linux/security.h (у меня исходники ядра версии 2.6.39.4). Самое важное здесь – могучая структура security_ops.

Вот её фрагмент:

struct security_operations
{
char name[SECURITY_NAME_MAX + 1];

int (*ptrace_access_check) (struct task_struct *child, unsigned int
mode);
int (*ptrace_traceme) (struct task_struct *parent);
int (*capget) (struct task_struct *target,
kernel_cap_t *effective,
kernel_cap_t *inheritable, kernel_cap_t *permitted);
…
};

Это список заранее определенных и документированных callback-функций, которые доступны модулю безопасности для выполнения проверок. По умолчанию эти функции в большинстве своем возвращают 0, тем самым разрешая любые действия. Но некоторые используют модуль безопасности POSIX. Это функции Common Capabilities, с ними можно ознакомиться в файле security/commoncap.c.

Нам в данном случае важна следующая функция из include/linux/security.c:

/**
* register_security – регистрирует модуль безопасности в ядре.
* @ops: указатель на структуру security_options, которая будет
* использоваться.
*
* This function allows a security module to register itself with the
* kernel security subsystem. Some rudimentary checking is done on
the @ops
* value passed to this function. You'll need to check first if your
LSM
* is allowed to register its @ops by calling security_module_enable
(@ops).
*
* Если в ядре уже зарегистрирован модуль безопасности, то вернёт
ошибку. При
* успехе вернёт 0.
*/
int __init register_security(struct security_operations *ops)
{
if (verify(ops))
{
printk(KERN_DEBUG "%s could not verify "
"security_operations structure.\n", __func__);
return -EINVAL;
}
if (security_ops != &default_security_ops)
return -EAGAIN;
security_ops = ops;
return 0;
}

Пишем заготовку

У меня под рукой дистрибутив BackTrack 5 R1 (версия ядра 2.6.39.4). Взглянем на готовый модуль безопасности, например на SELinux (каталог /security/selinux/). Основной его механизм описан в файле hooks.c. На основе этого файла я создал скелет нового модуля безопасности (чуть позже мы сделаем из него что-нибудь интересное).

Монструозную структуру security_ops заполняем указателями на свои функции. Для этого достаточно у всех функции заменить selinux на название своего модуля (PtLSM в моем примере). Редактируем тела всех функций: возвращающие void делаем пустыми, int должны возвращать 0. В результате получился ничего не делающий LSM, разрешающий все, что разрешает «родной» защитный механизм. (Исходный код модуля: pastebin.com/Cst0VVQh).

Небольшое печальное отступление. Начиная с версии 2.6.24, из соображений безопасности ядро перестало экспортировать символы необходимые для написания модулей безопасности в виде загружаемых модулей ядра (Linux Kernel Module, LKM). Например, исчезла из экспорта функция register_security, которая позволяет зарегистрировать модуль и его хуки. Поэтому будем собирать ядро с нашим модулем.

Создаем каталог с именем модуля PtLSM: /usr/src/linux-2.6.39.4/security/ptlsm/.

Для сборки модуля выполняем следующие действия.

1. Создаем файл Makefile:

obj-m := ptlsm.o

2. Создаем файл Kconfig:

config SECURITY_PTLSM
bool «Positive Protection»
default n
help
This module does nothing in a positive kind of way.

If you are unsure how to answer this question, answer N.

3. Редактируем /security/Makefile и /security/Kconfig — чтобы о новом модуле узнал весь мир. Добавляем строки — как у других модулей.

Мои файлы с добавленным PtLSM:
1) Makefile — pastebin.com/k7amsnQK
2) Kconfig — pastebin.com/YDsPBGAz

Далее, в каталоге с исходниками ядра делаем make menuconfig, выбираем PtLSM в пункте «Security Options».

Теперь make, make modules_install, make install. Модуль помещен в ядре, и при помощи утилиты dmesg можно посмотреть, что именно он пишет в лог.

Пишем суперкрутой модуль

Пришло время сделать наш модуль суперкрутым! Пусть модуль запрещает делать что-либо на компьютере, если к нему не подключено USB-устройство с заданными Vendor ID и Product ID (в моем примере это будут ID телефона Galaxy S II).