Linux沙箱(2): seccomp sandbox


Seccomp(secure computing)是Linux kernel （自从2.6.23版本之后）所支持的一种简洁的sandboxing机制。它能使一个进程进入到一种“安全”运行模式，该模式下的进程只能调用4种系统调用（system calls），即read(), write(), exit()和sigreturn()，否则进程便会被终止。

Seccomp是Andrea Arcangeli在2005年设计的，其目的是解决grid computing中的安全问题，比如你打算出租你的CPU资源，但又担心不可信的代码会破坏你的系统。那么，Seccomp则可以为“不可信的纯计算型代码”提供一个“安全（SAFE, not SECURE）”的运行环境，以保护你的系统和应用程序的正常运行不受不可信代码的干扰。

据说Google Chrome浏览器的开发人员曾经考虑过使用Seccomp来建立Chrome Sandbox，但考虑到Seccomp的一些不足而“另辟蹊径”—— Native Client 。『据了解，Google Chrome 4 在今年 CanSecWest Applied Security 大会上是唯一没有被当场攻破的浏览器，而IE8 on Windows7/Vista/XP, Mozilla Firefox 3 和 Apple Safari 4 都相继被攻破。』

简洁、优美是Seccomp的优点，但只能支持“纯计算型”代码却使得其应用受到很大限制。比如，Seccomp模式的进程不能动态分配内存、不能与其它进程使用共享内存、不能使用新的文件描述符、等等。如果要支持具有丰富功能的应用程序，则需要另外的方法来截获并处理其它系统调用。

有人提议对seccomp进行改进使其支持对系统调用提供更细粒度的控制。比如，对seccomp增加一个新的mode，使用一个bitmap来精确描述哪些系统调用是可以被访问的，而哪些是被禁止的。而进程自己还可以丢弃（但不能重新获取）它所具有的访问哪些系统调用的能力（这种工作方法有点像Linux capability安全机制，尽管这两者是完全正交的）。但是到今天为止，还没有看到相关的进展，据说是因为ftrace也支持类似的功能，如何裁定还需要进一步讨论。

通过截获系统调用来实现sandbox是一贯的做法，它假设Kernel是好人，而User不一定是好人。在现代操作系统中，User和Kernel的空间是隔离的，一个进程只能通过系统调用才能从user空间进入kernel空间。如果一个进程不需要执行系统调用（即不需要kernel提供的丰富功能），那么我们的系统被攻击的风险就小。当然假设进程不使用系统调用是不切实际的，但对今天的多数系统来说，为用户程序提供的丰富功能是以牺牲安全性为代价的。但是，“仅仅通过截获并处理系统调用的方法去实现sandbox”是否是正确的技术方向呢？我们知道，当系统调用的参数保存在用户空间的时候，要想验证该参数是否“安全”是非常困难的，比如TOC2TOU问题便是一个挑战：一个恶意进程可能会在“参数被安全检查”之后、而在“实际使用参数”之前将该参数换掉，这便使截获系统调用时所做的参数检查变得没有意义。要解决这个问题，我们也许不应当只将目光锁定在系统调用的入口处。

sandboxing一直以来都是一个大难题，对于今天的COTS OS来说还不存在一个通用的安全方案。如何去做满足自己需要的sandbox，则需要量体裁衣。

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