理解Linux下的SELinux

2020-09-03

长久以来，每当遇到授权问题或者新安装的主机，我的第一反应是通过setenforce 0命令禁用SElinux，来减少产生的权限问题，但是这并不是一个良好的习惯。这篇文章尝试对SELinux的基本概念和用法进行简单介绍，并且提供一些更深入的资料。

Linux下默认的接入控制是DAC，其特点是资源的拥有者可以对它进行任何操作（读、写、执行）。当一个进程准备操作资源时，Linux内核会比较进程和资源的UID和GID，如果权限允许，就可以进行相应的操作。此种方式往往会带来一些问题，如果一个进程是以root的身份运行，也就意味着他能够对系统的任何资源进行操作，而且不被限制。假如我们的软件存在漏洞呢？这个往往是一个灾难性的问题。因此，就引出了另外的一种安全接入控制机制mac，Linux下的一种现实是SELinux，也就是我们将要讨论的内容。

基本概念

Mandatory Access Control (MAC)

SELinux 属于MAC的具体实现，增强了Linux系统的安全性。MAC机制的特点在于，资源的拥有者，并不能决定谁可以接入到资源。具体决定是否可以接入到资源，是基于安全策略。而安全策略则是有一系列的接入规则组成，并仅有特定权限的用户有权限操作安全策略。

一个简单的例子，则是一个程序如果要写入某个目录下的文件，在写入之前，一个特定的系统代码，将会依据进程的Context和资源的Context查询安全策略，并且根据安全策略决定是否允许写入文件。

Flask Security Architecture

SELinux的软件设计架构是参照Flask，Flask是一种灵活的操作系统安全架构，并且在Fluke research operating system中得到了实现。Flask的主要特点是把安全策略执行代码和安全策略决策代码，划分成了两个组件。安全策略决策代码在Flask架构中称作Security Server。除了这两个组件以外，另外一个组件Vector Cache(AVC), 主要提供策略决策结果的缓存，以此提高Security Server的性能。其具体执行流程为，安全策略执行代码通过AVC查询Security Server的安全策略决策结果，并将其缓存以备下次使用。

The Flask Security Architecture: System Support for Diverse Security Policies

Linux Security Module

前面两部分介绍了MAC机制和Flask架构，最终SELinux的实现是依赖于Linux提供的Linux Security Module框架简称为LSM。其实LSM的名字并不是特别准确，因为他并不是Linux模块，而是一些列的hook，同样也不提供任何的安全机制。LSM的的重要目标是提供对linux接入控制模块的支持。

Linux Security Module Framework

LSM 在内核数据结构中增加了安全字段，并且在重要的内核代码（系统调用）中增加了hook。可以在hook中注册回调函数对安全字段进行管理，以及执行接入控制。

SELinux

Security Enhanced Linux(SELinux) 为Linux 提供了一种增强的安全机制，其本质就是回答了一个“Subject是否可以对Object做Action?”的问题，例如 Web服务可以写入到用户目录下面的文件吗？其中Web服务就是Subject而文件就是Object，写入对应的就是Action。

依照上面的例子，我们引入了几个概念，分别是Subject、Object、Action、以及例子没有体现出来的Context：

Subject: 在SELinux里指的就是进程，也就是操作的主体。
Object：操作的目标对象，例如文件
Action：对Object做的动作，例如读取、写入或者执行等等
Context： Subject和Object都有属于自己的Context，也可以称作为Label。Context有几个部分组成，分别是SELinux User、SELinux Role、SELinux Type、SELinux Level，每个部分的具体含义，将在下一章介绍。

用户程序执行的系统调用（例如读取文件），都要被SELinux依据安全策略进行检查。如果安全策略允许操作，则继续，否则将会抛出错误信息给应用程序。SELinux决策的同时还需要Subject和Object的Context信息，确定所属的User、Role和Type等信息，以此查询对应的安全策略进行决策。SELinux同样也使用了AVC机制用于缓存决策结果，以此来提高性能。

SELinux Context

进程和文件都有属于自己的Context信息，Context分为几个部分，分别是 SELinux User、Role、Type 和一个可选的Level信息。SELinux在运行过程中将使用这些信息查询安全策略进行决策。

SELinux User：每一个Linux用户都会映射到SELinux用户，每一个SELinux User都会对应相应的Role。
SELinux Role：每个Role也对应几种SELinux Type，并且充当了User和Type的‘中间人’
SELinux Type：安全策略使用SELinux Type制定规则，定义何种Domian（Type）的Subject，可以接入何种Type的Object。

显示进程的Context

~]# ps -Z
LABEL                             PID TTY          TIME CMD
unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023 9509 pts/1 00:00:00 sudo
unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023 9515 pts/1 00:00:00 su
unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023 9516 pts/1 00:00:00 bash
unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023 9544 pts/1 00:00:00 ps

显示文件的Context信息

~]# ls -Z
system_u:object_r:admin_home_t:s0 anaconda-ks.cfg

临时修改文件的SELinux Type 为htttpd_sys_content_t

~]# chcon -t httpd_sys_content_t file-name

SELinux 的运行状态

SELinux 有三个运行状态，分别是disabled, permissive 和 enforcing

Disable：禁用SELinux，不会给任何新资源打Label，如果重新启用的话，将会给资源重新打上Lable，过程会比较缓慢。
Permissive：如果违反安全策略，并不会真正的执行拒绝操作，替代的方式是记录一条log信息。
Enforcing: 默认模式，SELinux的正常状态，会实际禁用违反策略的操作

查看当前的运行状态

~]# getenforce
Enforcing

临时改变运行状态为Permissive

~]# setenforce 0
~]# getenforce
Permissive

临时改变运行状态为 Enforcing

~]# setenforce 1
~]# getenforce
Enforcing

使用sestatus可以查看完整的状态信息

~]# sestatus
SELinux status:                 enabled
SELinuxfs mount:                /sys/fs/selinuxSELinux root directory:         /etc/selinuxLoaded policy name:             targetedCurrent mode:                   enforcingMode from config file:          enforcing
Policy MLS status:              enabled
Policy deny_unknown status:     allowed
Max kernel policy version:      30

SELinux Log

SELinux 的Log日志默认记录在/var/log/audit/audit.log

~]# cat /var/log/audit/audit.log
type=AVC msg=audit(1223024155.684:49): avc:  denied  { getattr } for  pid=2000 comm="httpd" path="/var/www/html/file1" dev=dm-0 ino=399185 scontext=unconfined_u:system_r:httpd_t:s0 tcontext=system_u:object_r:samba_share_t:s0 tclass=file

/var/log/message 也会记录相应的信息，例如：

May 7 18:55:56 localhost setroubleshoot: SELinux is preventing httpd (httpd_t) "getattr" to /var/www/html/file1 (samba_share_t). For complete SELinux messages. run sealert -l de7e30d6-5488-466d-a606-92c9f40d316d

SELinux 配置文件

SELinux的配置文件位于/etc/selinux/config。默认配置文件主要两部分，一个是SELinux的运行状态和SELinuxType。直接在配置文件中修改SELinux将会在下次启动时生效。

# This file controls the state of SELinux on the system.
# SELINUX= can take one of these three values:
#       enforcing - SELinux security policy is enforced.
#       permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.
#       disabled - No SELinux policy is loaded.
SELINUX=enforcing
# SELINUXTYPE= can take one of these two values:
#       targeted - Targeted processes are protected,
#       mls - Multi Level Security protection.
SELINUXTYPE=targeted

SELinux Booleans

Booleans允许在运行时修改SELinux安全策略。

列出所有的Booleans选项

~]# semanage boolean -l
SELinux boolean                State  Default Description
smartmon_3ware                 (off  ,  off)  Determine whether smartmon can...
mpd_enable_homedirs            (off  ,  off)  Determine whether mpd can traverse...

临时修改httpd_can_network_connect_db状态为开启

~]# setsebool httpd_can_network_connect_db on

深入研究

https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/7/html-single/selinux_users_and_administrators_guide/index#chap-Security-Enhanced_Linux-Working_with_SELinux

http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_lsm_paper/lsm.pdf

https://www.cs.cmu.edu/~dga/papers/flask-usenixsec99.pdf

https://people.redhat.com/duffy/selinux/selinux-coloring-book_A4-Stapled.pdf