文件系统安全

xinxing

UNIX文件系统是UNIX系统的心脏部分,提供了层次结构的目录和文件.文件系统将磁盘空间划分为每1024个字节一组,称为块(block)(也有用512字节为一块的,如:SCO XENIX).编号从0到整个磁盘的最大块数. 全部块可划分为四个部分,块0称为引导块,文件系统不用该块;块1称为专用块,专用块含有许多信息,其中有磁盘大小和全部块的其它两部分的大小.从块2开始是i节点表,i节点表中含有i节点,表的块数是可变的,后面将做讨论.
i节点表之后是空闲存储块(数据存储块),可用于存放文件内容.文件的逻辑结构和物理结构是十分不同的,逻辑结构是用户敲入cat命令后所看到的文件,用户可得到表示文件内容的字符流.物理结构是文件实际上如何存放在磁盘上的存储格式.用户认为自己的文件是边疆的字符流,但实际上文件可能并不是以边疆的方式存放在磁盘上的,长于一块的文件通常将分散地存放在盘上.然而当用户存取文件时,UNIX文件系统将以正确的顺序取各块,给用户提供文件的逻辑结构.
当然,在UNIX系统的某处一定会有一个表,告诉文件系统如何将物理结构转换为逻辑结构.这就涉及到i节点了.i节点是一个64字节长的表,含有有关一个文件的信息,其中有文件大小,文件所有者,文件存取许可方式,以及文件为普通文件,目录文件还是特别文件等.在i节点中最重要的一项是磁盘地址表. 该表中有13个块号.前10个块号是文件前10块的存放地址.这10个块号能给出一个至多10块长的文件的逻辑结构,文件将以块号在磁盘地址表中出现的顺序依次取相应的块.
当文件长于10块时又怎样呢?磁盘地址表中的第十一项给出一个块号,这个块号指出的块中含有256个块号,至此,这种方法满足了至多长于266块的文件272,384字节).如果文件大于266块,磁盘地址表的第十二项给出一个块号,这个块号指出的块中含有256个块号,这256个块号的每一个块号又指出一块, 块中含256个块号,这些块号才用于取文件的内容.磁盘地址中和第十三项索引寻址方式与第十二项类似,只是多一级间接索引. 这样,在UNIX系统中,文件的最大长度是16,842,762块,即17,246,988,288字节,有幸是是UNIX系统对文件的最大长度(一般为1到2M字节)加了更实际的限制,使用户不会无意中建立一个用完整个磁盘窨所有块的文件.文件系统将文件名转换为i节点的方法实际上相当简单.一个目录实际上是一个含有目录表的文件:对于目录中的每个文件,在目录表中有一个入口项,入口项中含有文件名和与文件相应的i节点号.当用户敲入cat xxx时,文件系统就在当前目录表中查找名为xxx的入口项,得到与文件xxx相应的i节点号,然后开始取含有文件xxx的内容的块.
设备文件
UNIX系统与边在本系统上的各种设备之间的通讯,通过特别文件来实现, 就程序而言,磁盘是文件,MODEM是文件,甚至内存也是文件.所有连接到系统上
的设备都在/dev目录中有一个文件与其对应.当在这些文件上执行I/O操作时, 由UNIX系统将I/O操作转换成实际设备的动作.例如,文件/dev/mem是系统的内
存,如果cat这个文件,实际上是在终端显示系统的内存.为了安全起见,这个文件对普通用户是不可读的.因为在任一给定时间,内存区可能含有用户登录口
令或运行程序的口令,某部分文件的编辑缓冲区,缓冲区可能含有用ed -x命令解密后的文本,以及用户不愿让其他人存取的种种信息.
在/dev中的文件通常称为设备文件,用ls /dev命令可以看看系统中的一些设备:
acuo 呼叫自动拨号器 console 系统控制台 dsknn 块方式操作磁盘分区 kmem 核心内存 mem 内存 lp 打印机 mto 块方式操作磁带 rdsknn 流方式操作的磁盘分区 rmto 流方式操作的磁带 swap 交换区 syscon 系统终端 ttynn 终端口 x25 网络端口 等等
/etc/mknod命令
用于建立设备文件.只有root能使用这个命令建立设备文件.其参数是文件名,字母c或b分别代表字符特别文件或块特别文件,主设备号,次设备号.块特别文件是像磁带,磁盘这样一些以块为单位存取数据的设备.字符特别文件是如像终端,打印机,MODEM,或者其它任何与系统通讯时,一次传输一个字符的设备,包括模仿对磁盘进行字符方式存取的磁盘驱动器.主设备号指定了系统子程序(设备驱动程序),当在设备上执行I/O时,系统将调用这个驱动程序.调用设备驱动程序时,次设备号将传递给该驱动程序(次设备规定具体的磁盘驱动器,带驱动器,信号线编号,或磁盘分区).每种类型的设备一般都有自己的设备驱动程序.
文件系统将主设备号和次设备号存放在i节点中的磁盘地址表内,所以没有磁盘空间分配给设备文件(除i节点本身占用的磁盘区外).当程序试图在设备文件上执行I/O操作时,系统识别出该文件是一个特别文件,并调用由主设备号指定的设备驱动程序,次设备号作为调用设备驱动程序的参数.
安全考虑
将设备处理成文件,使得UNIX程序独立于设备,即程序不必一定要了解正使用的设备的任何特性,存取设备也不需要记录长度,块大小,传输速度,网络协议等这样一些信息,所有烦人的细节由设备驱动程序去关心考虑,要存取设备,程序只须打开设备文件,然后作为普通的UNIX文件来使用.
从安全的观点来看这样处理很好,因为任何设备上进行的I/O操作只经过了少量的渠道(即设备文件).用户不能直接地存取设备.所以如果正确地设置
了磁盘分区的存取许可,用户就只能通过UNIX文件系统存取磁盘.文件系统有内部安全机制(文件许可).不幸的是,如果磁盘分区设备得不正确,任何用户都
能够写一个程序读磁盘分区中的每个文件,作法很简单:读一i节点,然后以磁盘地址表中块号出现的顺序,依次读这些块号指出的存有文件内容的块.故除
了root以外,决不要使盘分区对任何人可写.因为所有者,文件存取许可方式这样一些信息存放于i节点中,任何人只要具有已安装分区的写许可,就能设置任
何文件的SUID许可,而不管文件的所有者是谁,也不必用chmod()命令,还可避过系统建立的安全检查.
以上所述对内存文件mem,kmem和对换文件swap也是一样的.这些文件含有用户信息,一个"耐心"的程序可以将用户信息提取出来.
要避免磁盘分区(以及其它设备)可读可写,应当在建立设备文件前先用umask命令设置文件建立屏蔽值.
一般情况下,UNIX系统上的终端口对任何人都是可写的,从而使用户可以用write命令发送信息.虽然write命令易引起安全方面的问题,但大多数用户
觉得用write得到其他用户的信息很方便,所以系统将终端设备的存取许可设置成对所有用户可写.
/dev目录应当是755存取许可方式,且属root所有.不允许除root外的任何用户读或写盘分区的原则有一例外,即一些程序(通常是数据库系统)要求对磁盘分区直接存取,解决这个问题的经验的盘分区应当由这种程序专用(不安装文件系统),而且应当告知使用这种程序的用户,文件安全保护将由程序自己而不是UNIX文件系统完成.
find命令
find命令用于搜索目录树,并对目录树上的所有文件执行某种操作,参数是目录名表(指出从哪些起点开始搜索),还可给出一个或多个选项,规定对每
个文件执行什么操作. find . -print 将列出当前工作目录下的目录树的每一个文件. find / -user bob -print 将列出在系统中可找到的属于bob用户的所有文件.
find /usr/bob -perm 666 -print 将列出/usr/bob目录树下所有存取许可为666的文件.若将666改为-666则将列出所有具有包含了666在内
的存取许可方式的文件(如777). find /usr/bob -type b -print 将列出/usr/bob目录树下所有块特别文件(c为字符特别文件).
find / -user root -perm -4000 -exec ls -l {} ; 是一个较复杂一点的命令,-exec COMMAND ;允许对所找到的每个文件运行指定的
命令COMMAND.若COMMAND中含有{},则{}将由find所找到的文件名替换.COMMAND必须以;结束.
以上举例介绍find的用法,各选项可组合使用以达到更强的功能.
secure程序
系统管理员应当做一个程序以定期检查系统中的各个系统文件,包括检查设备文件和SUID,SGID程序,尤其要注意检查SUID,SGID

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