文件系统安全（unix）

lipengfei

文件系统安全（unix）

1. 基础知识   
文件系统是
unix
系统安全的核心。在
unix
中，所有的事物都是文件。
unix
中的基本文件类型有正规文件、目录、特殊文件、链接、Sockets等等。这些不同类型的文件以一个分层的树结构进行组织，以一个叫"root"的目录为起始位置（"/"）。整个就是一个文件系统。每个文件对应一个"i节点"， "i节点"包括UID（文件拥有者）、GID（文件所在组）、模式（文件的权限）、文件大小、文件类型、ctime（"i节点"上次修改时间）、mtime（文件上次修改时间）、atime（文件上次访问时间）、nlink（链接数）。它表示了文件的基本属性。   
大家注意到，"/"下有很多的目录，那么这些目录是干什么的呢？我简要介绍一下目录结构。如下：   
/bin 用户命令的可执行文件   
/dev 特殊设备文件   
/etc 系统执行文件、配置文件、管理文件，主要是配置文件   
/home 用户起始目录   
/lib 引导系统以及在root文件系统中运行命令所需的共享库文件   
/lost+found 与特定文件系统断开连结的丢失文件   
/mnt 临时安装的文件系统（如光驱、软驱）   
/proc 一个伪文件系统，用来作为到内核数据结构或正在运行的进程的接口（用于调试）   
/sbin 只有root使用的可执行文件和只需要引导或安装/usr的文件   
/tmp 临时文件   
/usr 为用户和系统命令使用的可执行文件、头文件、共享库、帮助文件、本地程序（在/usr/local中）   
/var 用于电子邮件、打印、cron等的文件，统计文件，日志文件   
文件系统有多种类型，
linux
内核支持如下文件系统：   
ext2 固定和可移动磁盘都支持的一种高性能文件系统，用于
linux
   
msdos 由MS-DOS和Windows使用   
umsdos
linux
使用的一种扩充的DOS文件系统，支持长文件名、权限设置   
iso9660 遵从ISO9660标准的CD-ROM文件系统   
hpfs High Performance Filesystem 高性能文件系统，OS/2使用   
minix 在Minux OS中使用，最早的
linux
文件系统   
nfs 用来访问远程计算机中磁盘的网络文件系统   
swap 用作交换的磁盘分区   
2. 文件权限  
文件权限是
unix
文件系统安全的关键。
unix
中的每个用户有一个唯一的用户名和UID（用户ID号），每个用户属于一个或多个组。基本分组成员在/etc/passwd中定义，附加的分组成员在/etc/group中定义。例如，用户tiger的UID为225，分组为11（students），此外，他还是分组185（postgraduates）的成员。每个文件和目录有三组权限，一组是文件的拥有者、一组是文件所属组的成员、一组是其他所有用户。"r"表示可读，"w"表示可写，"x"表示可执行。一共9位（每组3位），合起来称为模式位（mode bits）。   
模式位通常由一列10个字符来表示，每个字符表示一个模式设置，第一个指明文件类型，如（d表示目录，-表示普通文件，l表示链接文件等等）。例如，用ls -l 命令显示如下：   
drwxr-xr-x 2 root root 1024 Aug 13 09:22 backup/   
-rw-r--r-- 1 root root 1824 Apr 21 18:45 client.c   
-rw------- 1 root root 65536 Apr 22 17:56 core   
-rw-r----- 1 root root 2351 Apr 22 14:01 cry1.bak   
-rwxr-xr-x 1 root root 27492 Apr 21 18:47 crypt*   
-rw-r----- 1 tiger tiger 2450 Apr 22 15:16 cryption_server.c   
-rw-r----- 1 tiger tiger 1544 Apr 22 15:02 myinclude.h   
-rwxr-xr-x 1 root root 8280 May 3 10:35 test*   
例如最后一行以"-"开始，表示test使一个普通文件，文件拥有者可以读写执行、本组其他成员可以读执行、其他用户可以读执行。我们可以用chmod和umask命令来改变权限，这很简单，察看相应的帮助就知道怎么修改权限。   
3. SUID/SGID  
为什么我要单独把他们从文件权限中分出来讲呢？因为，这是网络入侵者非常爱用的入侵入口。SUID表示"设置用户ID"，SGID表示"设置组ID"。当用户执行一个SUID文件时，用户ID在程序运行过程中被置为文件拥有者的用户ID。如果文件属于root，那用户就成为超级用户。同样，当一个用户执行SGID文件时，用户的组被置为文件的组。例如，PS命令以SUID root运行，他从系统内存中读取，这是一般用户不能做的。SUID程序代表了重要的安全漏洞，特别是SUID设为root的程序。  
Unix实际上有两种类型的用户ID。"real user ID"是在登录过程中建立的用户ID。 "effective user ID"是在登录后的会话过程中通过SUID和SGID位来修改。当一个用户运行一条命令时，进程继承了用户登录Shell的权限，这时"real user ID"和"effective user ID"是相同的。当SUID位被设置时，进程继承了命令拥有者的权限。例如普通用户运行passwd命令时，他能够修改/etc/passwd文件，尽管文件是属于root的。这成为可能是因为passwd命令以root的SUID权限运行。那么如何识别SUID程序呢？我们检查文件的权限模式，在它的第四位如果不是"x"，而是"s"，就是一个SUID程序。例如，ls -l /bin/su命令显示：   
-rwsr-xr-x 1 root root 14888 Aug 15 1999 /bin/su*   
表明su是一个SUID程序。   
Unix系统安全的一种典型攻击就是创建一个SUID是root的shell拷贝，然后把他隐藏。通过调用后门，攻击者就获得了root的权利。例如，某个系统管理员忘了关闭某个root的 Shell，一个坏人经过运行如下命令：   
cp /bin/bash /home/badman/.bash; chmod 4777 /home/badman/.bash   
badman现在就有了一个bash的SUID root拷贝任其处理。他就有完整的root权限了。因此，系统管理员应该定期察看系统中有哪些SUID和SGID文件。用下面的命令可以实现：find / -type f ( -perm -4000 -o -perm -2000 ) -ls   
当然，攻击者可以通过修改find命令来逃避检测，所以要运行专门的检测软件（如Tripwire）来进行检查。   
4. 加密与验证  
Tripwire工具提出了使用密码校验和来确定文件是否经过了未认证的修改，加密技术可 以用来保护机密文件甚至整个文件系统。加密是通过密钥将明文转化为一堆乱码的密文，从而起到保护文件内容的作用。Unix常用的加密算法有crypt（最早的加密工具）、DES（目前最常用的）、IDEA（国际数据加密算法）、RC4、Blowfish（简单高效的DES）、RSA等等。 具体的加密算法这里不再阐明，需要了解请阅读Bruce Schneier的《应用密码学》一书。注意单向hash函数，他处理任意长度的信息并返回一个固定长度的hash值（128位）。常用的有MD5、SHA、HAVAL、Snefru等等。单向hash函数经常和公开密钥算法一起来创建数字签名，提供身份证明。与传统的签名相比，数字签名还可以指出文件是否被修改过。   
PGP是unix下用来保护信息特别是电子邮件的工具。他使用IDEA算法为数据加密，使用RSA算法来进行密钥管理和数字签名，使用MD5来作为一个单向hash函数。其特点在于安全：不仅内容被伪装，连发送者的签名也加密。PGP还可以用来加密本地文件。现在常用的
linux
下的PGP工具为：pgpe（加密）、pgps（签名）、pgpv（确认/解密）、pgpk（管理密钥）。请参考相应的帮助来使用。   
"特洛伊木马"的故事不知道大家听说过没有。古希腊人久攻特洛伊城不下，于是假装 求和，送了一个巨大的木马作为礼物，向城主Minerva表示和解。特洛伊人将木马拉入城内，到了夜晚，藏在木马中的希腊士兵钻出来，里应外合，攻破特洛伊城。在计算机安全领域，这种欺骗技巧成为攻击计算机安全的一种标准方式。他藏在你的计算机里，随时可能爆发，如果攻击者需要的话。因此，一旦一个系统被装了特洛伊木马，他就不能在信任了，必须从新安装。怎么避免呢，要养成良好的习惯，例如：限制下载，只从有声望的站点下载东西； 检验下载的文件；避免运行已编译好的二进制代码，从源代码开始编译；不执行不信任的电子邮件发送的程序；不执行从非信任的Web站点得到的Java applets和Java Script。   
MD5校验和有时与软件一起发行，用户可以用他来检验一个软件包。用户可以运行Red Hat Linux中包含的md5sum工具，例如：   
md5sum cops.1.04.tar.gz   
结果：lfa416872934e5bee99068f9989cb8b0 cops.1.04.tar.gz   
和软件包自带的校验和文件比较，如果不符，则说明文件在传输过程中出了问题，最好从新下载，本文件不可靠。md5sum还可以用来检验系统文件，在第一次安装系统之后对重要的lilo系统二进制文件进行一下校验：md5sum lilo，其结果应该一直保持不变，除非升级。   
5. 完整性检查  
完整性是安全系统的核心属性。用户需要知道昨天写的文件和今天打开的文件没有被改动。攻击者可以用很多方法破坏文件系统，从依靠错误配置的权限获益到放置特洛伊木马和病毒。Linux中用cksum命令对一个特定文件执行16位校验和的计算，上面的md5sum也是一个检验的命令。   
RPM（Red Hat Package manager）是由Red Hat Software开发并包含在其Linux产品之中的多功能软件安装管理器。他可以用来建立、安装、查询、检验、升级和卸载独立的软件包。   
一个RPM包包括了一个压缩文件和包信息。当使用RPM安装软件时，RPM为每个被安装文件向数据库中添加信息，包括：MD5校验和、文件大小、文件类型、拥有者、组和权限模式。当RPM以"--verify"标志运行时，他把初始文件的值与当前安装的文件进行比较并报告差异。例如，下面检验当前的Tripwire文件：rpm -verify Tripwire-1.30-1   
结果：   
S.5….T /usr/local/bin/tw/siggen   
S.5….T /usr/local/bin/tw/tripwire   
S.5….T /usr/local/bin/tw/tw.config   
……..T /var/tripwire/tw.db_TEST   
说明几个Tripwire文件已经被改动。RPM签名检查命令的常见形式为：rpm -checksig +，他检查包含在软件包内的PGP签名以保证完整性和软件包的原装性。   
6. 加密文件系统   
加密文件系统是文件系统安全的一个更引人注目的方法。他根据一个简单的推断：如果 一个系统保存机密数据，那么就应该以加密形式保存。加密文件系统（CFS）的核心思想是： CFS为目录和文件提供一个透明的接口，并自动使用用户的密钥加密。一条单独的命令把一个密钥和一个目录关联起来，从这时起，目录的内容在写时自动加密，在打开时自动解密。Red Hat的CFS可以从下面的地址下载：   
http://www.replay.com/redhat/cfs.html   
一个由意大利人开发的透明加密文件系统（TCFS），用户甚至不知道他们的文件倍加密了。从下面的地址下载：http://tcfs.dia.unisa.it/   
7. 备份   
备份的重要性我想不需要多说了，那么备份有那些策略呢？常见的有：系统初装时的备 份、定期备份、增量式备份（只备份改动的）、特别备份（为某些文件备份）等等。Linux系统提供了以下备份工具：   
a. cp：拷贝，例如把dir1中的所有内容拷贝到dir2：cp -R dir1 dir2   
b. tar：可以创建、把文件添加到或从一个tar档案中解开文件。档案本身也是一个文件，它包含其他的许多文件和有关信息。Tar最初用于磁带机。   
c. cpio：把文件拷贝进或拷贝出一个cpio档案或tar档案，与tar类似   
d. dump：得到整个文件系统并把他拷贝到备份介质上，一个确保完整备份的正规方式是跟随定期增量备份运行一个0级或完全备份，dump支持10个级别并能把上次备份后改动的所有文件以更低的级别备份。缺省情况dump将备份到磁盘介质。例如，把一个SCSI硬盘（/dev/rsd0a）以0级备份到磁带（/dev/rst0）。dump 0f0 /dev/rst0 1500 /dev/sd0a   
e. l restore：用来恢复整个文件系统或提取单个文件。与dump相对。注意，restore命令特别冒险，因为他运行SUID root，像任何SUID root程序一样，可以根据自己的风险来运行restore。   
8. 其他常见系统安全工具导航   
Ｃｒｙｐｔ　Ｂｒｅａｋｅｒｓ　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ，一个集成多种工具的平台，帮助一个加密人员读取BSD4.2加密的文件。   
ftp://coast.cs.purdue.edu/pub/tools/unix/cbw   
Ｈｏｂｇｏｂｌｉｎ   
ftp://coast.cs.purdue.edu/pub/tools/unix/hobgoblin/   
ｔｒｉｐｗｉｒｅ，强烈推荐，是一个文件系统完整性检查工具   
http://www.tripwiresecurity.com   
Ｔｒｏｊａｎ，一个可以被任何用户运行来检查特洛伊木马的perl程序   
ftp://coast.cs.purdue.edu/pub/tools/unix/trojan/trojan.pl   
Ｐｒｅｔｔｙ　Ｇｏｏｄ　Ｐｒｉｖａｃｙ（ＰＧＰ），流行的邮件和文件加密程序   
http://rufus.w3.org/linux/RPM/pgp.html   
ｌｉｂｄｅｓ，建立一个DES加密库和一个DES加密程序的工具。包括一个crypt(3)的快速实现   
ftp://ftp.psy.uq.oz.au/pub/Crypto/DES/



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