Linux内核即时入侵检测安全增强.doc
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1、Linux内核即时入侵检测安全增强.txt不相信永远,不拥有期待,不需要诺言当你不能再拥有的时候，唯一可以做的，就是令自己不要忘记。王子之所以能口奂酉星目垂美人是因为王子用心了我能口奂酉星什么前言 冰块 在计算机制造业中，只要涉及到计算机安全性要求非常重要高的地方，总要提起入侵检测和如何处理黑客的入侵。在这个方面的主要讨论焦点是：在入侵者进行完成入侵后发现并记录入侵，还不如在他们入侵之前就发现并阻止他们对系统的入侵。我们可以检测系统每一个进程，这样我们就可以在入侵者实行入侵攻击的时候实现入侵的防御，因为这样就可以即时阻止恶意的系统命令的执行。实际上，最严重的破坏都是通过在被攻击系统上执行的恶意
2、系统调用带来的。这篇文章提供了设计和实现这种对敏感的系统调用的监视功能。我们的目的主要是在类UNIX系统内核上通过截获系统调用来实现这种功能。这个系统的综合功能可以嵌入到内核中的系统调用代码，这样在系统调用被引用的时候就可以检查系统调用是否符合访问控制数据库所定义的规则。这里实现的方法是通过一个简单的方法来截获系统调用和他们的参数值。这样做不用改变内核已有的数据结构和算法。在对所有对程序进程的修正和改变后，他们还可以继续稳定的运行，不用改变源代码和重新编译内核。这里还提供了一个完整的能够检测和阻止缓冲区溢出攻击的代码，这段代码可以作为一套Linux的操作系统的内核源代码补丁。 一介绍 冰块 现
3、在大家已经公认了，世界上没有绝对的方法或绝对安全的系统来阻止黑客的入侵：没有漏洞的软件对我们来说还是一个梦想。即使是很流行的程序或是操作系统一样会包含很都可以被入侵者利用的漏洞。 许多软件包的行为都是和其他操作系统的组件（函数库或是内核）相互作用的。 由于这个原因，所以入侵检测和如何处理入侵行为在计算机工业里一直在广泛的讨论和研究。很多现有的入侵检测的技术都是基于一些对审计和日志文件的分析。主要思想是搜索整个系统的文件和参考列表来发现畸形的，不期望的系统配置的改变。(如，有一个新的用户的用户ID是0)。另外一种方法就是周期性的执行一个程序来做系统文件的属性和参考列表的比较。这些过程主要是来对付
4、Trojan木马的。这样的程序是看起来对系统不是很危险，但是可以让入侵者得到控制整个系统所需的权限。这样程序的好处是不用进入内核部分。如，他们不用进行对系统命令的修改。但是，他们也不能对入侵进行即时的防范，因为，大多数情况下，这些结果都是在入侵者攻击以后才生成的。因为所有对系统的破坏性攻击都是通过一些敏感的系统调用来实现的。所以，即时的入侵检测通过监视每一个系统调用就可以保护你的系统不受攻击者破坏。这里我们建立一个在内核级能够实现截获和监视特殊系统调用的函数。我们的方法需要最小的改变系统原来内部的结构。由于类UNIX系统的这个代码都是公开的，我们就可以基于公开的内核代码来截获系统调用，并根据我
5、们设定的规则来检验系统调用是否是恶意的，起到入侵检测和防范的功能。这个软件的主要设计目的如下：在恶意的系统调用执完全行前检测到它，以起到阻止恶意的入侵攻击。 允许对系统调用参数的一个有效的检测。 在不改变系统已经存在的数据结构和体系的情况下，通过扩展内核的功能来实现一个增强的安全的操作系统。 感谢即时的入侵检测，因为原来的扩展操作系统可以让入侵者的恶意进程和合法的进程一起运行。有了这个系统，我们就可以对系统的所有进程进行分析，发现恶意的进程以及他们之间的关系。 作为一个实现我们技术的例子我们创建了一个在攻击完成前对缓冲区溢出攻击进行检测的原形。一个基于操作系统的入侵检测的实现能在检测缓冲区溢的
6、时候的提供一些必要的功能选项。 二系统调用运行步骤 冰块 我们的系统安全增强是建立在一个内核后面的参考监视器上的。用户的进程要想访问系统的调用就必须经过这个参考的监视器。如图1。这个系统调用参考的监视器包括两个重要的功能部分：参考功能函数和认证功能函数。参考功能函数是用来生成一个结果，这个结果是关于是否允许或是拒绝一个基于访问控制数据库系统调用请求的。这个访问控制数据库概念性的包括入口和访问控制的规则（规则涉及进程，系统调用，访问模式）。在ACD中的访问控制规则能捕捉在系统调用和他们相关参数的情况。举例，一个execve系统调用的控制规则可以在executable文件列表中指定访问的模式来控制
7、调用这个进程的调用execve的系统调用。这个文件就是调用进程对execve的合法通行凭证。这样的功能可以允许阻止一个有特权的没有正确注册的进程（如，setuid）如交互的shell对系统的非授权攻击或是滥用。ACD不是参考监视器的一部分，但是对这个数据库的所有控制都是通过参数监视器来控制的。这就是我们说的第二个组件，认证功能组件。这个组件是用来监视对个别访问控制规则改变的。参考监视器的一个基本的规则就是全部的，也就是所有的访问都必须在这里调停。然而，一般方法在系统调用的高端级别来实现这个功能会有很到的资源的消耗。大约会对系统调用有30%的资源浪费。为了减少这样的消耗，我们提出了一个更加有效率
8、的方法，就是在基于拦截系统内核的系统调用来实现这个参考监视器的功能。我们这个方法能尽量少的改变本地操作系统，也不会改变操作系统内部的官方接口。如类UNIX系统，还有其他的一些公开源代码的操作系统（如，Linux、xxBSD、Solaris）。我们的目的是建立一个参考的监视妻来截获系统调用，并把截获到的系统调用和访问控制数据库进行比较，来确定是不是合法的系统调用和参数。 因为这样的方法是在系统调用生效前就截获的，所以他可以阻止任何由入侵者对系统非法的恶意的系统调用。从而起到保护系统的功能。 三防止缓冲区溢出的内核补丁 冰块 这一部分我们来描述一个对系统安全有很大危害的缓冲区溢出的Linux内核补
9、丁。31 缓冲区溢出漏洞攻击在C语言中对队列资源的限制很容易让一个内存溢出。有很多广为人知的方法来利用缓冲区溢出的漏洞来对系统进行攻击。他们可以利用缓冲区溢出的漏洞来向系统内插入一些恶意的系统命令操作，就可以得到一个特权的shell，从而对系统进行控制。主要就是利用攻击由root或是administrator运行的程序，插入一些命令，而这些命令就有了root的运行权限。一个root的进程可以划分为以下的几种类型：交互式的：这是一个标准的超级用户进程。用户ID（UID）和有效用户ID（SUID）都为0。对于这个用户没有什么权限问题，因为用户已经取得了对系统的所有控制权限。 后台：这个主要是指在系
10、统启动的时候生成的root用户级别运行的程序后台进程。虽然对这方面的技术比较复杂，但是大多数时候也可以利用来进行缓冲区溢出漏洞的攻击。 Setuid进程：这样的进程有一队用户的标记（UID，EUID），并且值都应该是大于-的。所以一个setuid到root的进程表明下面的一个宏定义。 #define IS_SETUID_TO_ROOT(proc) !(proc)-euid)&(proc)-uid对于这个宏不同的系统可能有不同的定义。在下面的内容里，我们将会讨论在内核中什么样的root进程可以被马上识别出来。32 后台的root程序只有一个UNIX系统才会有root程序在后台运行。大多数情况下，
11、系统管理员不会去直接开启他们也不会控制他们的执行，所以，象我们前面提到的一样，这样的特权程序就会被当作缓冲区溢出漏洞攻击的主要目标。大概可以分成下面几种类型：后台程序都是在系统系统的时候直接由初始化脚本运行的。就象网络服务器中的inetd超级服务器程序那样，里面有web服务器，mail服务器（主要是sendmail）就是利用这样的方式来启动的。另外一个这样的例子就是syslogd后台程序。 网络服务器由inetd超级服务器启动来履行如远程访问（telnet），文件传输（ftp）等等的服务。 程序执行启动一个特定的后台程序，大多数都是在系统启动的时候运行。（属于类型级别1。） 程序是在未来的特定
12、时间用at命令来启动的。实际上这些程序可以认为是特定类型的级别分类。 程序是在交互的会话时刻在后台运行的。这些都是某些特定的原因才应用的。 这些程序一般来说都没有一个控制终端。为了告诉它们不在程序交互的模式下运行，我们可以利用下面的宏定义。#define IS_A_ROOT_RAEMON(proc) !(proc)-euid)&(proc)-tty=NULL)这里，我们首先检查程序是否是以root级别来运行的，然后我们检查这个程序是否有一个控制终端。33 系统调用的工具为了防止危险的缓冲区溢出漏洞的攻击，有一些简单的简单代码加入到以下的几个系统调用中去。Execve(executable-fi
13、le,)：这个系统调用允许一个嵌入的setuid进程来调用一个交互的shell外壳。为了阻止这样的调用和其他的简单攻击，我们定义了一个原始的检查，来确定这个调用的进程是不是拥有root的权限。如果没有，就不再继续进行检查，这个系统调用可以继续运行，就忽略截取系统调用的其他动作。如果调用的系统调用有root的权限，进一步的，setuid为root，那么这个访问控制数据库就要决定证明是否这个参数executable-file是否可以被setuid进程调用。如果接受了的话，这个调用就继续进行。除非这个调用被入侵处理的子系统禁止抛弃。其他情况下，这些调用的情况都会记录在一个日志文件里面。 Setuid
14、：我们认为任何一个setuid为root或是在后台以root权限的进程都是可以作为一个潜在的攻击目标。对这样的进程我们用特定的检查程序来过滤这些系统调用。一个setuid的进程是可以在交互模式下，在调用其他避免运行setuid进程的系统调用之前来运行setuid（0）调用的。通过这样的方式，我们可以跳过所有的我们介绍过的检查。因为这个原因，我们必须加载一段代码来补充setuid系统调用来阻止一个setuid进程得到root的UID权限。 Chmod：当我们调用一个setuid的进程。用户可以应用Chmod来取得对敏感文件的写权限。（如，密码文件）。阻止这样的和其他相关的攻击，一个检查代码加到c
15、hmod系统调用代码里来阻止一个setuid进程对一般文件或目录访问权限的修改。 Chown：当调用一个setuid进程的时候，chown可以用来改变一个可执行文件的拥有者为root。Chown是一个非常的调用，尤其是当他和chmod一起应用的时候。基于这个原因，我们也加入了一段检查的代码到chown系统调用里面去，来阻止一个setuid进程修改常规文件或目录的拥有权。 Chgrp：和chown一样，来利用chgrp改变组用户来取得一定的访问权限来攻击系统。 四实现 冰块 这一段我们来实现我们刚才提出的在linux系统下建立参考监视器的设想。开始我们将描述一个访问控制功能函数，这个功能函数包括
16、增加到内核的访问控制数据库（ACD）的数据结构定义。这个新的系统调用来读，写和升级ACD和参考功能函数。还会附有check_rootproc的代码。41 认证功能函数访问控制数据库包括一个关于每一个系统调用的参考监视器。在这里，只有两个主要的数据结构起作用，一个叫做setuid_acd用来检查对setuid的系统调用，一个是execve_acd来检查对execve的系统调用。这两个结构都在下面的图2中列出。/*setuid_acd*/static char rpasswdLEN_PWD;/*execve_acd*/typedef struct setuid_proc_idchar comm16
17、;unsigned long count;suidpid_t;typedef struct setuid_programsuidpid_t suidp_id;suidp_t *next;/*下一个程序*/suidp_t;typedef struct exe_file_id_kernel_dev_t device; /*设备号码r*/unsigned long inode; /*inode结点号码*/_kernel_off_t size; /*大小*/_kernel_time_t modif: /*修改时间*/efid_t;typedef struct executable_fileefid_t
18、 efid;/*文件鉴定时间信息*/int prog_nr; /*可以调用exe的程序数量*/suidp_t *programs; /*认证程序列表*/efile_t;typedef struct executable_file_listefile_t lstNR_EXE;unsigned int total; /*在列表里的exe的总数*/eflst_t;图2Setuid_acd只包括串rpasswd，用来保存在内核存储的加密root密码。这是用来健壮性的对setuid系统调用认证进行实现的。Execve_acd包括两个eflst_t结构的数组：Admitted：在这个结构里提供了一个入口给
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