Linux安全模块LSM简析

Linux安全模块（LSM）是Linux内核的一个轻量级通用访问控制框架。本文介绍Linux安全模块（LSM）的相关背景，设计思想，实现方法;并说明如何使用Linux安全模块（LSM）来增强Linux系统的安全性：一方面是供内核开发人员和安全研究人员使用的接口，另一方面是供普通用户使用的模块，以及具体的使用方法。如果读者具有Linux内核和安全的相关背景知识，可以有助于对本文的理解;如果不具有，可以先阅读本文最后参考资料中列出的IBM dW上的三篇文章。
　　1.相关背景介绍：为什么和是什么
　　近年来Linux系统由于其出色的性能和稳定性，开放源代码特性带来的灵活性和可扩展性，以及较低廉的成本，而受到计算机工业界的广泛关注和应用。但在安全性方面，Linux内核只提供了经典的UNIX自主访问控制（root用户，用户ID，模式位安全机制），以及部分的支持了POSIX.1e标准草案中的capabilities安全机制，这对于Linux系统的安全性是不足够的，影响了Linux系统的进一步发展和更广泛的应用。
　　有很多安全访问控制模型和框架已经被研究和开发出来，用以增强Linux系统的安全性，比较知名的有安全增强Linux（SELinux），域和类型增强（DTE），以及Linux入侵检测系统（LIDS）等等。但是由于没有一个系统能够获得统治性的地位而进入Linux内核成为标准;并且这些系统都大多以各种不同的内核补丁的形式提供，使用这些系统需要有编译和定制内核的能力，对于没有内核开发经验的普通用户，获得并使用这些系统是有难度的。在2001年的Linux内核峰会上，美国国家安全局（NSA）介绍了他们关于安全增强Linux（SELinux）的工作，这是一个灵活的访问控制体系Flask在Linux中的实现，当时Linux内核的创始人Linus Torvalds同意Linux内核确实需要一个通用的安全访问控制框架，但他指出最好是通过可加载内核模块的方法，这样可以支持现存的各种不同的安全访问控制系统。因此，Linux安全模块（LSM）应运而生。
　　Linux安全模块（LSM）是Linux内核的一个轻量级通用访问控制框架。它使得各种不同的安全访问控制模型能够以Linux可加载内核模块的形式实现出来，用户可以根据其需求选择适合的安全模块加载到Linux内核中，从而大大提高了Linux安全访问控制机制的灵活性和易用性。目前已经有很多著名的增强访问控制系统移植到Linux安全模块（LSM）上实现，包括POSIX.1e capabilities，安全增强Linux（SELinux），域和类型增强（DTE），以及Linux入侵检测系统（LIDS）等等。虽然目前Linux安全模块（LSM）仍然是作为一个Linux内核补丁的形式提供，但是其同时提供Linux 2.4稳定版本的系列和Linux 2.5开发版本的系列，并且很有希望进入Linux 2.6稳定版本，进而实现其目标：被Linux内核接受成为Linux内核安全机制的标准，在各个Linux发行版中提供给用户使用。
　　2.设计思想介绍：得让两方面都满意
　　Linux安全模块（LSM）的设计必须尽量满足两方面人的要求：让不需要它的人尽可能少的因此得到麻烦;同时让需要它的人因此得到有用和高效的功能。
　　以Linus Torvalds为代表的内核开发人员对Linux安全模块（LSM）提出了三点要求：
　　真正的通用，当使用一个不同的安全模型的时候，只需要加载一个不同的内核模块
　　概念上简单，对Linux内核影响最小，高效，并且
　　能够支持现存的POSIX.1e capabilities逻辑，作为一个可选的安全模块
　　另一方面，各种不同的Linux安全增强系统对Linux安全模块（LSM）提出的要求是：能够允许他们以可加载内核模块的形式重新实现其安全功能，并且不会在安全性方面带来明显的损失，也不会带来额外的系统开销。
　　为了满足这些设计目标，Linux安全模块（LSM）采用了通过在内核源代码中放置钩子的方法，来仲裁对内核内部对象进行的访问，这些对象有：任务，inode结点，打开的文件等等。用户进程执行系统调用，首先游历Linux内核原有的逻辑找到并分配资源，进行错误检查，并经过经典的UNIX自主访问控制，恰好就在Linux内核试图对内部对象进行访问之前，一个Linux安全模块（LSM）的钩子对安全模块所必须提供的函数进行一个调用，从而对安全模块提出这样的问题“是否允许访问执行？”，安全模块根据其安全策略进行决策，作出回答：允许，或者拒绝进而返回一个错误。
　　另一方面，为了满足大多数现存Linux安全增强系统的需要，Linux安全模块（LSM）采取了简化设计的决策。Linux安全模块（LSM）现在主要支持大多数现存安全增强系统的核心功能：访问控制;而对一些安全增强系统要求的其他安全功能，比如安全审计，只提供了的少量的支持。Linux安全模块（LSM）现在主要支持“限制型”的访问控制决策：当Linux内核给予访问权限时，Linux安全模块（LSM）可能会拒绝，而当Linux内核拒绝访问时，就直接跳过Linux安全模块（LSM）;而对于相反的“允许型”的访问控制决策只提供了少量的支持。对于模块功能合成，Linux安全模块（LSM）允许模块堆栈，但是把主要的工作留给了模块自身：由第一个加载的模块进行模块功能合成的最终决策。所有这些设计决策可能暂时影响了Linux安全模块（LSM）的功能和灵活性，但是大大降低了Linux安全模块（LSM）实现的复杂性，减少了对Linux内核的修改和影响，使得其进入Linux内核成为安全机制标准的可能性大大提高;等成为标准后，可以改变决策，增加功能和灵活性。