** 五、密封内核
**
我们需要在系统启动的时候做一些必要的操作，但是我们也需要在系统运行的时候保护它们。?
例如，我们需要象内核里插入一些需要的模块，但是我们不希望在系统运行的时候插入任何模块，因为那样会十分危险。如何解决这个问题呢？这里就有一些密封的方法。我们可以在系统启动的时候做我们任何想做的事情，然后我们就密封内核。然后，我们就不能做那些以前在没有密封的时候可以做的事情。用密封的方法，我们可以用模块来解决问题，我们可以在密封前向内核里插入我们想要的模块，在密封后我们就不可以在内核里插入或是删除任何模块。
**** 1、用LIDS密封内核
为了密封内核，我们可以用下面的LIDS命令
#lidsadm –I -- -CAP_xxx….
它们可以放到脚本里让系统启动的时候就执行它。具体你们可以看我以前在linuxbyte和chinabyte发表的文章。LIDS是通过/proc/sys/lids/locks和内核通讯的。
当你密封了内核，lidsadm是调用lidsadm.c的lids_init()的调用。
#define LIDS_LOCKS "/proc/sys/lids/locks"
......
void lids_init(int optind, int argc, char *argv[])
{
......
if ((fd=open(LIDS_LOCKS,O_RDWR)) == -1) {
perror("open");
exit_error (2, "can't open " LIDS_LOCKS);
}
if (read(fd,&locks,sizeof(lids_locks_t))==-1) {
perror("read");
exit_error (2, "can't read " LIDS_LOCKS);
}
lids_set_caps(optind,argc,argv,&locks);
locks.magic1=LIDS_MAGIC_1;
.........
if (write(fd,&locks,sizeof(lids_locks_t))==-1) {
perror("write");
exit_error (2, "can't write " LIDS_LOCKS);
}
.....
} 这个系统调用在LIDS_LOCKS生成新的变量loks，内核会通过lids_proc_locks_sysctl()命令来读取它。Lids_proc_locks_sysctl也会从用户区完全检查并读取它，然后改变密封的变量lids_first_time为0。
让我们看看lids_proc_locks_sysctl().这个函数会在用户读写/proc/sys/lids/locks的时候调用。 te, struct file *filp,
void *buffer, size_t *lenp, int conv, int op)
{
...........
/* first: check the terminal and the program which access the sysctl */
#ifndef CONFIG_LIDS_REMOTE_SWITCH
if (current->tty && (current->tty->driver.type != 2) ) {
lids_security_alert("Try to %s locks sysctl (unauthorized terminal)",
write ? "write" : "read");
return -EPERM;
}
#endif
........
/* second: check wether it is not a timeout period after two many failed attempts */
.......
if (write) {
/* Third : check what is submitted (size, magics, passwd) */
if (*lenp != sizeof(lids_locks_t)) {
lids_security_alert("Try to feed locks sysctl with garbage");
return -EINVAL;
}
if (copy_from_user(&locks,buffer,sizeof(lids_locks_t)))
return -EFAULT;
.......
if ((lids_first_time) && (!locks.passwd[0])) {
.........
number_failed=0;
if (lids_process_flags(locks.flags)) {
cap_bset=locks.cap_bset;
lids_security_alert("Changed: cap_bset=0x%x lids_flags=0x%x",cap_t(cap_bset),lids_flags);
}
Change flag here ..--> lids_first_time=0;
.....
}
上面的函数会在密封内核或是改变内核安全级别的时候工作。变量lids_first_time是一个表明当前密封状态的的一个标志。当改变了需要的使能位，这个标志就会置1表明当前的状态是“密封后“。
密封内核有两个任务，首先，改变使能位，然后，改变lids_first_time标志为1。在密封后，系统就不允许改变它们了，除非你用lidsadm和密码。
2、在密封前保护程序
因为在密封前的状态是危险的，我们必须知道在密封前那些运行的程序是LIDS来保护的。为什么呢？因为密封后我们就不能改变它们了。如果文件没有被保护，一些人就可以改变他们然后重新启动，这些程序可能对系统非常危险。让我们来看看在没有密封前一个运行的非保护程序的代码。 int do_execve(char * filename, char ** argv, char ** envp, struct pt_regs * regs)
{
..........
#ifdef CONFIG_LIDS_SA_EXEC_UP
if (lids_first_time && lids_load) {
if (!lids_check_base(dentry,LIDS_READONLY))
#ifdef CONFIG_LIDS_NO_EXEC_UP
lids_security_alert("Try to exec unprotected program %s before sealing LIDS",filename);
if (dentry)
dput(dentry);
return -EPERM;
#else
lids_security_alert("Exec'ed unprotected program %s before sealing LIDS",filename);
#endif
}
}
#endif
......
}
你会看到当LIDS保护系统开启（lids_load==1）和当前系统没有密封（lids_firest_time 为1）的时候，内核就会检查当前程序是否在LIDS的lids_check_base()保护下。如果没有被保护，它就会启动报警信息。
六、LIDS与Capability
1、Capability是一套来表明一个进程可以做为什么的位标志。在LIDS，我们可以用capability的限制来限制所有的进程。
在/include/linux/capability.h
typedef struct __user_cap_header_struct {
__u32 version;
int pid;
} *cap_user_header_t;
typedef struct __user_cap_data_struct {
__u32 effective;
__u32 permitted;
__u32 inheritable;
} *cap_user_data_t;
#ifdef KERNEL
/* #define STRICT_CAP_T_TYPECHE
#ifdef STRICT_CAP_T_TYPECHECKS
typedef struct kernel_cap_struct {
__u32 cap;
} kernel_cap_t;
#else
typedef __u32 kernel_cap_t;
#endif
kernel_cap_t cap_bset = CAP_FULL_SET;
在kernel_ap_t的每一位都代表一个许可。Cap_bset是capability集的主要部分。它们的值可以通过改变/proc/sys/kernel/cap-bound来改变。
看看上面的文件，你就会发现一些问题。
/* in include/linux/capability.h */
/* In a system with the [_POSIX_CHOWN_RESTRICTED] option defined, this
overrides the restriction of changing file ownership and group
ownership. */
#define CAP_CHOWN 0
/* Override all DAC access, including ACL execute access if
[_POSIX_ACL] is defined. Excluding DAC access covered by
CAP_LINUX_IMMUTABLE. */
#define CAP_DAC_OVERRIDE 1
/* Overrides all DAC restrictions regarding read and search on files
and directories, including ACL restrictions if [_POSIX_ACL] is
defined. Excluding DAC access covered by CAP_LINUX_IMMUTABLE. */
#define CAP_DAC_READ_SEARCH 2
.........
每一个任务（进程）在结构task_struct定义了三个成员：cap_effective,cap_inheritable,cap_permitted.我们已经有了一个用来表明基本capability的变量cap_bset。它们会检测这个系统并确定那种capability用来控制系统。
在内核实现的大部分系统调用会调用函数capable() (在kernel/sched.c)。然后会调用cap_raised() (在/include/linux/capability.h)。如下：
#ifdef CONFIG_LIDS_ALLOW_SWITCH
#define cap_raised(c, flag) ((cap_t(c) & CAP_TO_MASK(flag)) && ((CAP_TO_MASK(flag) & cap_bset) || (!lids_load) || (!lids_local_load)))
#else
#define cap_raised(c, flag) (cap_t(c) & CAP_TO_MASK(flag) & cap_bset)
#endif
你会看到这里的cap_bset(一般默认都是1)是很重要的。如果有人在那里把一些位置0，capability就可以会禁止整个系统。如，18 位的CAP_SYS_CHROOT, 如果我们把他置0，表明我们就不能用chroot（）了。
如果你看到sys_chroot的源代码，你就发现很多问题了：
if (!capable(CAP_SYS_CHROOT)) {
goto dput_and_out;
}
capable()会返回0，在位18为0，这样chroot就会给用户返回一个错误信息。
2、在LIDS里的capability
LIDS用capability来限制整个动作进程。LIDS用的函数是capable（）。在内核代码中已经存在的许多capable（）里。我们可以禁止一些当前系统默认的capability并且在用户违反LIDS定义的规则的时候报警。
至于管理员，他们也可以用lidsadm和密码来改变capability。当内核授权用户的时候，capability变量cap_bset 就会改变。
作为管理员一个需要理解的重要东西是每一个capability的意思。然后，在密封内核的时候禁止capability，并用密码来改变它们。
**七、LIDS在内核中的安全级别
**
一些时候，我们需要改变保护系统的配置。那样我们该怎么做呢？LIDS给我们提供了两种方法。
我们可以重新启动系统，在LILO：里键入security=0.
我们可以在用lidsadm –S中用密码来转换安全级别。
**1、在内核中的两个安全级别
** LIDS在内核中定义了两个安全级别，安全的security和无安全的none_security.默认情况下，是设置成安全的级别。如果你需要改变它。就在启动的时候键入security=0.
在内核中有一个全局变量lids_load。它表明是否lids的安全变量security被开启。它默认是1。如果在系统启动的时候在LILO：键入security=0 ，所有的LIDS的保护都会失效，就象那些没有LIDS保护的系统一样。
/* variant defined in fs/lids.c */
int lids_reload_conf=0;
int lids_load=0; /* it is raised to 1 when kernel boot */
int lids_local_on=1;
int lids_local_pid=0;
/* in init/main.c */
#ifdef CONFIG_LIDS
/*
- lids_setup , read lids info from the kernel.
*/
static void __init lids_setup(char *str, int *ints)
{
if (ints[0] > 0 && ints[1] >= 0)
====> _lids_load= ints[1];
}
#endif
....
/* init the LIDS when the system bootup up */
static void __init do_basic_setup(void)
{
......
/* Mount the root filesystem.. */
mount_root();
#ifdef CONFIG_LIDS
/* init the ids file system */
---> lids_load=_lids_load;
lids_local_on=_lids_load;
lids_flags=lids_load * (LIDS_FLAGS_LIDS_ON | LIDS_FLAGS_LIDS_LOCAL_ON);
===> printk("Linux Intrusion Detection System %s n",lids_load==1?"starts":"stops");
init_vfs_security();
#endif
......
}
在系统启动的时候，你可以看到”Linux Intrusion Detection System 0.9 starts”,表明LIDS的保护开启了。当保护停止的时候，你可以看到”Linux Intrusion Detection System 0.9 stops”。这里的0.9是当前的LIDS版本号。
2、用lidsadm来改变系统安全级别
一些时候，有也可以在线的时候改变你的安全级别，你必须把CONFIG_LIDS_ALLOW_SWITCH功能开启。并且在编译前配置内核的时候提供一个RipeMD-160 encrypted password 。
这个密码可以用lidsadm –p 命令来获得
用内核鉴定
用提供的密码，LIDS可以鉴定用户来区分哪个用户可以转换内核的安全级别。
这个功能也要用到lidsadm的-S参数。如。
/sbin/lidsadm -S -- -LIDS
SWITCH
Password:xxxxxx
在输入密码后，我们就可以转换LIDS的安全关闭。
让我们看看内部的编码来了解它是如何工作的，
/* in the fs/lids.c lids_proc_locks_sysctl() */
int lids_proc_locks_sysctl(ctl_table *table, int write, struct file *filp,
void *buffer, size_t *lenp, int conv, int op)
{
lids_locks_t locks;
byte hashcode[RMDsize/8];
char rmd160sig[170];
.......
locks.passwd[sizeof(passwd_t)-1]=0; /* We don't take the risk */
rmd160sig[0]=0;
#ifdef CONFIG_LIDS_ALLOW_SWITCH
if ((!lids_first_time) || (locks.passwd[0])) {
RMD((byte *)locks.passwd,hashcode);
memset((char *)locks.passwd,'',sizeof(passwd_t));
for (i=0; i
sprintf(rmd160sig+2*i,"%02x", hashcode[i]);
}
if ( ((lids_first_time) && (!locks.passwd[0])) ||
----------> (!strncmp(rmd160sig,CONFIG_LIDS_RMD160_PASSWD,160)) ) {
#else
if ((lids_first_time) && (!locks.passwd[0])) {
#endif
/* access granted ! */
number_failed=0;
if (lids_process_flags(locks.flags)) {
cap_bset=locks.cap_bset;
lids_security_alert("Changed: cap_bset=0x%x lids_flags=0x%x",cap_t(cap_bset),lids_flags);
}
lids_first_time=0;
}
........
}
在密码检查正确后。Lids_process_flag()就会改变当前的lids标记为关闭状态，然后你就可以在不受保护的系统做你想要做的事情了。你可以看看fs/lids.c的lids_process_flag的代码来了解它。
转换LIDS和LIDA_GLOBAL
如果你把LIDS的保护关闭，你会有两个结果，一，关闭后其它没有被LIDS保护的控制台一样不受保护，二，可以本地的关闭它们，在其它的控制台，所有的系统依然被LIDS保护。它们一样很安全。
这些细节是fs/lids的lids_process_flag()来实现。
** 八、内核的网络安全
**
用LIDS，你可以用下面的功能来保护你的网络。
1、保护防火墙和路由的规则
如果你的主机包含一些防火墙规则。你可以用LIDS来保护它们。你可以开启
CONFIG_LIDS_ALLOW_CHANGE_ROUTESLAI 实现这个功能。你也必须在密封内核的时候关闭CAP_NET_ADMIN。
然后，你也可以允许程序更改路由规则。
让我们来看看保护防火墙规则的代码吧。每一个改变防火墙的请求都会调用内核的ip_setsockopt()函数。
int ip_setsockopt(struct sock *sk, int level, int optname, char *optval, int optlen)
{
........
switch(optname)
{
.......
case IP_FW_DELETE_NUM:
case IP_FW_INSERT:
case IP_FW_FLUSH:
case IP_FW_ZERO:
case IP_FW_CHECK:
case IP_FW_CREATECHAIN:
case IP_FW_DELETECHAIN:
case IP_FW_POLICY:
#ifdef CONFIG_LIDS_ALLOW_CHANGE_ROUTES
if (!(capable(CAP_NET_ADMIN) || (current->flags & PF_CHROUTES))) {
#else
if (!capable(CAP_NET_ADMIN)) {
#endif
#ifdef CONFIG_LIDS
lids_security_alert("CAP_NET_ADMIN violation: try to change IP firewall rules with option %d",optname);
#endif
return -EACCES;
}
........
从上面的代码，我们可以看到如果有人要改变防火墙的规则，你必须把CAP_NET_ADMIN开启，并且你要修改规则的程序必须用routing_changeable来标记。
2、禁止嗅探
这个功能也是在上面的changing_route来实现的。让我们来看看net/core/dev.c的代码。
int dev_ioctl(unsigned int cmd, void *arg)
{
........
switch(cmd)
{
........
case SIOCSIFMETRIC:
case SIOCSIFMTU:
case SIOCSIFMAP:
case SIOCSIFHWADDR:
case SIOCSIFSLAVE:
case SIOCADDMULTI:
case SIOCDELMULTI:
case SIOCSIFHWBROADCAST:
case SIOCSIFTXQLEN:
case SIOCSIFNAME:
#ifdef CONFIG_LIDS_ALLOW_CHANGE_ROUTES
if (!(capable(CAP_NET_ADMIN) || (current->flags & PF_CHROUTES))) {
#else
if (!capable(CAP_NET_ADMIN)) {
#endif
#ifdef CONFIG_LIDS
lids_security_alert("CAP_NET_ADMIN violation: ioctl SIOC #%i",cmd);
#endif
return -EPERM;
.........
你能发现，如果你要为嗅探改变状态的话， 你必须让CAP_NET_ADMIN开启来实现这个功能。你可以在内核密封前启动CAP_NET_ADMIN，然后在内核密封后禁止它。
3、内核的检测端口扫描的功能
为什么要在内核里需要一个端口扫描的检测？
因为一个端口扫描的时候能检测到半连接的扫描。所以，端口扫描检测需要作为一个嗅探的程序来运行。如果我们需要检测端口扫描。我们又要开启允许嗅探程序的运行，在内核中的端口扫描检测很有用处。
端口扫描的主要思想是在一段短的时间内扫描一个范围的端口，然后，它们会在扫描后记录那些端口是开放的。用这个方法，扫描器就可以检测到远端的机器开放了什么端口。在内核里，我们能发现下面的代码。
内核中的端口扫描检测
让我们看看tcp的端口扫描
/* in net/ipv4/tcp_ipv4.c */
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb, unsigned short len)
{
........
__skb_queue_tail(&sk->back_log, skb);
return 0;
no_tcp_socket:
#ifdef CONFIG_LIDS
lids_check_scan(skb->nh.iph->saddr,ntohs(th->dest));
#endif
tcp_v4_send_reset(skb);
discard_it:
.........
}
lids_check_scan()有两个参数，一个是影响no_sock_srror的源地址，另外一个是你要通讯的机器上的端口。
Lids_check_scan()主要的任务是统计由同一个资源发出的错误信息。但是lids_check_scan()在源地址是一个端口扫描器的时候不会做检查，它会要timer来做。现在，让我们看看lids_check_scan()的代码。
/* in net/ipv4/lids_check_scan.c */
int lids_check_scan(__u32 addr,__u16 port)
{
...........
if((p = lids_find_scan(addr)) == NULL) {
p1 = &lids_scan_head;
p = (struct lids_scan*)kmalloc(sizeof(struct lids_scan),GFP_ATOMIC);
if(p == NULL ) {
return -1;
}
while((p1->next)!=NULL)p1=p1->next;
/* init the structure. */
p1->next = p;
spin_unlock(p->lock);
p->next = NULL;
p->addr = addr;
p->counter = 0;
p->lower_counter = 0;
p->create_time = current_time;
/* init a timer to do the detect thing */
init_timer(&(p->timer));
p->timer.expires = LIDS_SCAN_TIMEOUT + current_time;
p->timer.data = (unsigned long) p;
p->timer.function = lids_proceed_scan ;
add_timer(&(p->timer));
}
/* add the counter when hit */
spin_lock(p->lock);
(p->counter)++;
/* we here defined the port < 1024 and > 1024 */
if(port < 1024)
(p->lower_counter)++;
spin_unlock(p->lock);
return 0;
}
从上面的代码，我们能看到这个函数的主要是一个列表，所以它很快。为了防止在kmalloc()的DoS的攻击，我们也需要来限制检测的列表。在这个代码里可能是错误的，但是因为记时的函数timer lids_proceed_scan能非常快的更新这个列表（每3秒一次）。所以DoS攻击很难让内核迷惑扫描源的真实性。
**** **九、入侵响应系统
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当我们检测到了一些程序违反了我们定的规则，我们必须要对它做出响应。在当前的LIDS系统，我们可以用记录的功能来记录下所有的信息。我们也可以挂起这个用户用到的控制台。然后，我们就会给LIDS加上更多的响应系统，不但是在内核里，还是在用户区。
1、允许用安全的方法登陆
在传统的内核登陆模式，我们每次都是用printk在控制台打印信息。但是这样很容易会被DoS攻击内核。他会让系统频繁的运行printk命令，我们可以在内核用security_alert()来实现报警响应功能。
你可以看看/include/linux/kernel.h的代码。
2、控制台挂起
这个功能是用安全日志来挂起那些违反LIDS定义的安全规则的人的控制台。他们要继续必须重新登陆系统。但是他们所做的一切都已经被系统日志记录下来或是用e-mail的方法发送给了管理员。