简介
chroot牢笼(jail)概念综述
Postfix精灵进程分析
一个禁锢(jail)HOWTO:icecast
第一步：把icecast安装在牢笼(jail)环境中
第二步：配置牢笼(jail)环境
第三步：为这个精灵建立一个chroot包装
那些地方不能用牢笼环境
结论
简介
我们经常会听说计算机遭到基于Internet的远程攻击。通常位于攻击最前线的是一些服务器软件，例如：WEB、邮件和DNS，这些服务通常是通过监控进程(daemon，也可以叫作精灵进程)来提供的。这些服务即使是位于防火墙之后，也需要面对各种探测和攻击，以至让攻击者获得系统访问权限。大多数的恶意攻击者都会在系统安装rootkit，以便能够进行通常的系统操作。
一般情况下，这些rootkit和病毒需要使用目标系统的可执行文件、动态连接库以及配置文件。比如：一个安装在linux主机上的rootkit可能需要访问/bin/sh或者能够读写/etc目录下的系统配置文件。而且一旦系统被攻击者侵入，攻击者获得了root权限，就可以运行修改任何自己需要的文件。最近的lion、ramen蠕虫对BIND的攻击就可以证明以上观点。
但是如果你对精灵进程(daemon)进行限制，只允许其访问必要的文件，而不能访问整个文件系统，又将如何呢？这样就可以使我们的安全不再依赖于daemon软件开发人员的安全水平。
幸运的是，UNIX系统能够提供这样一种机制实现上面这种想法。在最近的BIND攻击中，Thaumaturgix, Inc的IT管理员William Cox提出了“在chrooted的环境中运行服务器进程，减小你的暴露程度(The best way to limit your exposure is to run the server in a 'chrooted' environment))。这种chrooted环境通常叫作一个chroot牢笼(jail)，实际上这种概念已经存在了很长时间了，但是一直没有被软件开发人员和系统管理人员充分利用。
chroot牢笼(jail)概念综述
实现一个chroot jail包括两种方式：
限制进程只能访问整个文件系统的一个子集。
以较低的权限运行服务进程。
这两种方式是由一些标准的系统调用来提供的。首先，是chroot()，这个系统调用能够限制进程对文件系统的访问。即使某个进程是以root的权限运行的，它对文件/目录的访问也都是相对于chroot()系统调用限制的整个文件系统的子目录。
例如，如果一个进程以/var/sample/jail为参数执行了chroot()系统调用，现在它要访问一个文件：/etc/passwd，但是操作系统最后会把这个访问请求替换为对 /var/sample/jail/etc/passwd的访问。chroot系统调用只能以root权限调用。
降低进程权限的系统调用主要包括：setuid()、setgid()和setgroups()。setuid()指定进程的实际和有效用户权限；而setgid()指定进程的实际和有效组权限。setuid()系统非常重要，一旦通过它进入较低的权限运行，进程将无法自己重新获得root权限。setgroups()定义进程的追加组成员关系。除此之外，还有一些其它的相关系统调用，用户可以从自己系统的手册页中获得相关文档。
其它种类的操作系统可能还有另外的进程束缚方法。例如在FreeBSD中就有一个jail()函数。为了使你更好地体会到jailing的好处，我将通过一个典型的rootkit加以说明，在不同的权限下以及有没有被限制在jail环境中rootkit对系统的危害是不同的。在此，要时刻记住一件事情，当一个服务被侵入，攻击者就能够拥有服务进程所具有的权限。请看下面这个表格：
+-----------------+---------------------------------------\
| | | |
| | running as root | running non-root |
| | | |
+-----------------+-------------------+-------------------|
| | | |
| entire fs | (a) | (c) |
| | | |
|-----------------+-------------------+-------------------|
| | | |
| jailed fs | (b) | (d) |
| | | |
+---------------------------------------------------------/
运行于(a)类(进程以root权限运行并且可以访问整个文件系统)状态下的进程是rootkit的首选目标，侵入这样的服务，攻击者可以修改二进制可执行文件，例如：/bin/ps、/bin/netstat等，打开特权网络端口，读取任意的系统文件包括：/etc/shadow文件。最糟糕的是，他们能够对系统进行完全的破坏，比如：rm -rf /。运行于这种状态，最为常见的一个例子就是sendmail(http://www.sendmail.org。
如果服务进程处于(b)类(root权限、牢笼环境)状态下，一般的rootkit就可能无法正常操作，因为它们一般需要一个shell(/bin/sh)和一些基本的命令，例如：/bin/rm和/bin/cp。然而，在这种状态下，rootkit照样可以打破牢笼(jail)。因为服务进程以root权限运行，攻击者可以通过攻击代码直接执行一些允许root执行的操作(例如：直接引用牢笼之外文件系统的索引节点)。因此，这种状态虽然比(a)类状态安全(门槛高的多)，但是也无法对服务提供足够的保护。
服务进程处于(c)类(非root权限，可以访问整个文件系统)状态下，对整个系统的威胁比(a)状态小，因为毕竟攻击者无法直接获得root权限。但是，如果服务进程处于这种状态下，攻击者一旦侵入这个服务，就可以执行一些命令，获得一个shell进行交互，然后很可能通过本地攻击获得root权限。即使攻击者不能获得root权限，也可以访问到系统的绝大多数配置文件和其它信息，例如：用户的电子邮件帐户信息(大量的垃圾邮件将蜂拥而至)。
最后，处于(d)类(非root权限，jail环境)状态下的服务进程受到的限制最为苛刻，这样攻击者根本没有机会执行shell，也不可能获得大量的系统信息。而且，对系统进行的所有破坏都被限制在jail环境中。在这种状态下，最大的威胁就是攻击者在这个jail环境中防止一个可以被jail环境之外的进程访问的可执行文件，从而使攻击代码扩散出jail环境。因此，你应该经常监视你的牢笼，看一下里面的囚犯是否逃出来了:P。
下面我们将举一个现实的例子进行说明。
Postfix精灵进程分析
Postfix(http://www.postfix.org)是一个邮件传输代理(Mail Transfer Agent)。它允许用户收/发SMTP邮件，把给本地用户的邮件投递到用户主机。Postfix是sendmail的一个变通，作者Wietse Venema对安全问题倾注了很大的关注。这个软件是一个非常典型的所谓守纪律精灵(disciplined daemon)，可以安装在一个chroot牢笼(jail)环境中。我相信理解了Postfix是如何工作的，你就可以实现一个简单的安全精灵(daemon)。
Postfix从一个叫作master的程序开始执行，master以root权限启动，然后继续以root权限运行。不过，master本身非常小，其作用这是spawn进程，这些进程大部分会被放在一个chroot牢笼(jail)环境中执行实际的工作。通过这种方式，以root权限运行的代码数量非常有限。
下面我们看一看master是怎样和smtpd进行交互的。master一旦检测到一个向25号端口(SMTP的监听端口)的连接，它就会执行smtpd。下面我们就看一下postfix使用的一些jailing方法，这些代码在src/util/chroot_uid.c文件中。在讲述过程中，我们把/var/spool/postfix作为chroot牢笼(jail)环境的根目录：
+-----------------------------+-----------------+--------------------\
| | user/group | filesystem |
+-----------------------------+-----------------+--------------------|
| master is run on startup | root/root | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| master opens port 25 | root/root | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| master detects connection | root/root | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| master forks smtpd | root/root | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| master continues execution | root/root | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smtpd inherits permissions | root/root | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smptd calls setgid() | root/postfix | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smptd calls initgroups()* | root/postfix | / |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smtpd calls chroot() | root/postfix | /var/spool/postfix |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smptd calls setuid() | postfix/postfix | /var/spool/postfix |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smtpd processes connection | postfix/postfix | /var/spool/postfix |
|-----------------------------+-----------------+--------------------|
| smtpd continues listening | postfix/postfix | /var/spool/postfix |
+-----------------------------+-----------------+--------------------/
* initgroups()类似于setgroups()；设置多重组成员关系。
最后，smtpd进程的状态如下所示(503是postfix用户/组的ID)：
#cat /proc/ status
Name: smtpd
State: S (sleeping)
Pid: 1301
PPid: 665
TracerPid: 0
Uid: 503 503 503 503
Gid: 503 503 503 503
FDSize: 256
Groups: 503
[...]
处理完这个连接后，smtpd精灵会继续监听SMTP连接，如果在指定的时间内没有连接，就超时退出。
从上面的过程你可以对进程状态的演变有一个大体的了解。在整个生命周期中，smtpd从(a)状态开始，接着进入(b)状态，然后快速地进入(d)状态，最后在(d)状态中运行。实际上，这是把进程放到正确的chroot牢笼(jail)环境的标准步骤。
一个jail HOWTO:icecast
理解了这些背景知识非常有用，但是怎样对一个精灵进程进行禁锢？而且，对一个精灵进程进行禁锢，是否还要取决于精灵进程本身是否愿意？为了回答这些问题，我将讲述一个实际的精灵禁锢过程，虽然它比较简单，但是其作者并没有给出一个精灵禁锢文档。不过请注意：一些流行的精灵系统例如：BIND，已经有了如何创建一个chroot牢笼环境的文档。
在我们的例子中，我选择的程序叫作icecast(http://www.icecast.org)。icecast是一个音频流中继服务器，它从一个基于网络的客户程序(例如：winamp)获得音频流，然后接收一定数量听众的连接，让这些听众收听连续的音频流。我想在自己的机器上运行这个程序，但是我恐怕这个服务程序存在安全缺陷，所以想对其进行限制。
我们看一下这个服务起始的权限，3这个精灵进程打开两个不需root权限的端口，一个用于接收音频流，而另一个等待客户程序的连接。在运行过程中，还可以通过一个本地控制台对其进行维护，不过这不是必须的。除此之外，在运行过程中icecast还要维护一个日志文件。
这个程序以非root权限运行，这很好。但是，如果不对其进行禁锢(jail)，在理论上如果它被攻击者侵入，让攻击者获得了一个shell，攻击者就可以窥探我的系统，甚至通过其它的本地攻击获得root权限。因此，我要对icecast进行禁锢(jail)。
下面是我们的禁锢过程：
把这个精灵安装到指定的目录，在保证它能够正常运行的情况下，为其分配尽可能小的文件访问权限。把所有不必要的东西从这个牢笼(jail)目录删除。
对这个牢笼环境进行必要的配置。这个环境一般包括：精灵运行的动态连接库文件，一个本地的/dev/null设备，可能还需要一些本地的时间信息。
如果必要，还要建立一个执行chroot和放弃教高权限的函数包装(wrapper)。如果这个精灵能够想postfix的子进程那样自己实现上述功能，你就可以不必自己来做了。要注意：一定要把这些包装(wrapper)放在牢笼(jail)环境之外。
第一步：把icecast安装在牢笼(jail)环境中
首先，我们把所有icecast的文件安装到/usr/local/icecast目录，在我们的例子中，/usr/local/icecast是icecast牢笼(jail)的根目录。你安装牢笼(jail)环境的地方非常重要，可能应该是一个只读的文件系统。
下面是其安装目录的内容，icecast安装目录的所有者是root
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 6 14:38 bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 19 18:43 conf
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 6 14:38 doc
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 6 14:41 logs
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 19 16:41 static
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 6 14:38 templates
功过阅读icecast的文档和一些实验，我们知道icecast正常运行需要以下的文件/目录权限：
可执行：bin/icecast
可写：logs目录
可读：conf、static和templates目录
现在，我决定建立一个叫icecast的用户，使用这个用户来运行icecast。在执行这个服务时，需要向logs目录中写入日志，而我又不想让任何人都能够写这个目录，因此才建立这个新的用户。
#useradd icecast -s /bin/false
然后，你应该在/etc/passwd中发现如下条目，而且这个帐户处于锁定状态，无法登录：
icecast:x:505:505::/usr/local/icecast:/bin/false
现在，我们需要决定需要那些文件以及它们应该放在哪里。首先，我们需要改变logs子目录的权限，还可以把没有必要的子目录doc删除。
icecast不象postfix的子进程，能够自己调用chroot系统调用，因此为了在执行chroot包装(wrapper)程序之后，能够执行icecast，我们需要把bin/icecast可执行文件放在这个牢笼(jail)环境中。然后，我们需要编写一个chroot包装程序，把他放在牢笼(jail)环境之外。
除此之外，icecast还需要在conf目录配置文件。我们假设icecast已经被安装在/usr/local/icecast目录中。
第二步：配置牢笼(jail)环境
这一步的目标是找出icecast运行需要的动态连接库并把它们安装到这个牢笼(jail)环境，这一部分可能因系统而异。没有这些动态连接库，icecast将无法执行，而且这个原因显示的执行错误信息也让人摸不着头脑，比如：/bin/icecast: File Not Found
在Linux系统中，你可以运行ldd程序来查看icecast需要的动态连接库以及它们在文件系统的位置。例如(所有的命令我们都是在/usr/local/icecast目录下执行的)：
$ ldd bin/icecast
libm.so.6 => /lib/i686/libm.so.6 (0x40022000)
libpthread.so.0 => /lib/i686/libpthread.so.0 (0x40046000)
libc.so.6 => /lib/i686/libc.so.6 (0x4005b000)
/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)
现在，我们把这些动态连接库都复制到这个牢笼(jail)的相似位置：
# mkdir -p lib/i686
# cp -pi /lib/i686/libm.so.6 /lib/i686/libpthread.so.0 /lib/i686/libc.so.6 lib/i686
# cp -pi /lib/ld-linux.so.2 lib
这样，这些动态连接库就被复制到了牢笼(jail)的/lib目录下，也就是说bin/icecast能够在牢笼中执行了。
不过，这样还不够，在任何的牢笼环境中都建立一个/dev/null设备是一个非常不错的想法：
# mkdir dev
# mknod -m 666 dev/null c 1 3
这一步要谨慎，并确信你已经正确地建立了设备节点。
许多服务可能需要系统的/etc/localtime文件。最后，我们需要把/etc/localtime文件复制到/usr/local/icecast/etc/目录中，并填加一个到/usr/local/icecast/usr/lib/zoneinfo的符号连接：
# mkdir etc
# mkdir usr/lib
