1、Linux能力机制概述
在以往的UNIX系统上，为了做进程的权限检查，把进程分为两类：特权进程(有效用户ID是0)和非特权进程(有效用户ID是非0)。特权进程可以通过内核所有的权限检查，而非特权进程的检查则是基于进程的身份(有效ID，有效组及补充组信息)进行。
从linux内核2.2开始，Linux把超级用户不同单元的权限分开，可以单独的开启和禁止，称为能力(capability)。可以将能力赋给普通的进程，使其可以做root用户可以做的事情。
此时内核在检查进程是否具有某项权限的时候，不再检查该进程的是特权进程还是非特权进程，而是检查该进程是否具有其进行该操作的能力。例如当进程设置系统时间，内核会检查该进程是否有设置系统时间(CAP_SYS_TIME)的能力，而不是检查进程的ID是否为0；
当前Linux系统中共有37项特权，可在/usr/include/linux/capability.h文件中查看
2、Linux能力机制的实现
一个完整的能力机制需要满足以下三个条件:
1、对进程的所有特权操作，linux内核必须检查该进程该操作的特权位是否使能。
2、Linux内核必须提供系统调用，允许进程能力的修改与恢复。
3、文件系统必须支持能力机制可以附加到一个可执行文件上，但文件运行时，将其能力附加到进程当中。
到linux内核版本2.6.24为止，上述条件的1、2可以满足。从linux内核2.6.24开始，上述3个条件可以都可以满足
每个进程包括三个能力集，含义如下：
Permitted: 它是effective capabilities和Inheritable capability的超集。如果一个进程在Permitted集合中丢失一个能力，它无论如何不能再次获取该能力(除非特权用户再次赋予它)
Inheritable: 它是表明该进程可以通过execve继承给新进程的能力。
Effecitive: Linux内核真正检查的能力集。
从2.6.24开始，Linux内核可以给可执行文件赋予能力，可执行文件的三个能力集含义如下：
Permitted:该能力当可执行文件执行时自动附加到进程中，忽略Inhertiable capability。
Inheritable:它与进程的Inheritable集合做与操作，决定执行execve后新进程的Permitted集合。
Effective: 文件的Effective不是一个集合，而是一个单独的位，用来决定进程成的Effective集合。
有上述描述可知，Linux系统中的能力分为两部分，一部分是进程能力，一部分是文件能力，而Linux内核最终检查的是进程能力中的Effective。而文件能力和进程能力中的其他部分用来完整能力继承、限制等方面的内容。
3、Linux能力机制的继承
在linux终端查看capabilities的man手册，其中有继承关系公式如下
P'(permitted) = (P(inheritable) & F(inheritable)) |
(F(permitted) & cap_bset) //新进程的permitted有老进程的和新进程的inheritable和可执行文件的permitted及cap_bset运算得到.
P'(effective) = F(effective) ? P'(permitted) : 0 //新进程的effective依赖可执行文件的effective位，使能：和新进程的permitted一样，负责为空
P'(inheritable) = P(inheritable) [i.e., unchanged] //新进程的inheritable直接继承老进程的Inheritable
说明:
P 在执行execve函数前，进程的能力
P' 在执行execve函数后，进程的能力
F 可执行文件的能力
cap_bset 系统能力的边界值，在此处默认全为1
有测试程序如下:
father.c #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <sys/capability.h> #include <errno.h> void list_capability() { struct __user_cap_header_struct cap_header_data; cap_user_header_t cap_header = &cap_header_data; struct __user_cap_data_struct cap_data_data; cap_user_data_t cap_data = &cap_data_data; cap_header->pid = getpid(); cap_header->version = _LINUX_CAPABILITY_VERSION_1; if (capget(cap_header, cap_data) < 0) { perror("Failed capget"); exit(1); } printf("Cap data permitted: 0x%x, effective: 0x%x, inheritable:0x%x\n", cap_data->permitted, cap_data->effective,cap_data->inheritable); } int main(void) { cap_t caps = cap_init(); cap_value_t capList[2] = {CAP_DAC_OVERRIDE, CAP_SYS_TIME}; unsigned num_caps = 2; //cap_set_flag(caps, CAP_EFFECTIVE, num_caps, capList, CAP_SET); cap_set_flag(caps, CAP_INHERITABLE, num_caps, capList, CAP_SET); cap_set_flag(caps, CAP_PERMITTED, num_caps, capList, CAP_SET); if(cap_set_proc(caps)) { perror("cap_set_proc"); } list_capability(); execl("/home/xlzh/code/capability/child", NULL); sleep(1000); } child.c #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <linux/capability.h> #include <errno.h> void list_capability() { struct __user_cap_header_struct cap_header_data; cap_user_header_t cap_header = &cap_header_data; struct __user_cap_data_struct cap_data_data; cap_user_data_t cap_data = &cap_data_data; cap_header->pid = getpid(); cap_header->version = _LINUX_CAPABILITY_VERSION_1; if (capget(cap_header, cap_data) < 0) { perror("Failed capget"); exit(1); } printf("child Cap data permitted: 0x%x, effective: 0x%x, inheritable:0x%x\n", cap_data->permitted, cap_data->effective,cap_data->inheritable); } int main(void) { list_capability(); sleep(1000); } |
