capabilities(7) Überblick über Linux-Capabilities

BESCHREIBUNG

Für den Zweck der Durchführung von Rechteprüfungen unterscheiden traditionelle UNIX-Implementierungen zwei Arten von Prozessen: Privilegierte Prozesse (deren effektive Benutzer-ID 0 ist, auch als Superuser oder Root benannt) und unprivilegierte Prozesse (deren effektive UID von Null verschieden ist). Privilegierte Prozesse übergehen alle Kernel-Rechteprüfungen, während unprivilegierte Prozesse der vollen Rechteprüfung, basierend auf den Berechtigungsnachweisen des Prozesses (normalerweise: effektive UID, effektive GID und ergänzende Gruppenliste), unterliegen.

Beginnend mit Kernel 2.2 unterteilt Linux die Privilegien, die traditionell mit dem Superuser assoziiert sind, in getrennte Einheiten, die als Capabilities bekannt sind. Diese können unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden. Capabilities sind ein Attribut pro Thread.

Liste der Capabilities

Die folgende Liste zeigt die in Linux implementierten Capabilities und die Operationen oder Verhalten, die jede Capability erlaubt:
CAP_AUDIT_CONTROL (seit Linux 2.6.11)
Kernel-Auditierung aktivieren und deaktivieren; die Auditierung-Filterregel ändern; den Auditstatus und Filterregel abfragen.
CAP_AUDIT_READ (seit Linux 3.16)
Erlaubt das Schreiben des Audit-Protokolls über einen Multicast-Netlink-Socket
CAP_AUDIT_WRITE (seit Linux 2.6.11)
Datensätze in das Audit-Protokoll des Kernels schreiben
CAP_BLOCK_SUSPEND (seit Linux 3.5)
Funktionalitäten einsetzen, die die System-Supsendierung blockieren können (epoll(7) EPOLLWAKEUP, /proc/sys/wake_lock).
CAP_CHOWN
beliebige Änderungen an Datei-UIDs und GIDs vornehmen (siehe chown(2))
CAP_DAC_OVERRIDE
Lese-, Schreibe und Ausführrechteprüfungen umgehen. (DAC ist die Abkürzung für »discretionary access control«, benutzerbestimmbare Zugriffskontrolle)
CAP_DAC_READ_SEARCH
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Dateileserechteprüfungen und Verzeichnislese- und -ausführrechteprüfungen umgehen.
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open_by_handle_at(2) aufrufen.
CAP_FOWNER
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Rechteprüfungen umgehen, die normalerweise verlangen, dass die Dateisystem-UID des Prozesses mit der UID der Datei übvereinstimmt (z.B. chmod(2), utime(2)), hierbei sind Operationen, die durch CAP_DAC_OVERRIDE und CAP_DAC_READ_SEARCH abgedeckt sind, ausgeschlossen;
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erweiterte Dateiattribute für beliebige Dateien setzen (siehe chattr(1));
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Zugriffskontrolllisten (»Access Control Lists«, ACLs) auf beliebige Dateien setzen;
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»sticky«-Bit von Verzeichnissen beim Dateilöschen ignorieren;
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O_NOATIME für beliebige Dateien in open(2) und fcntl(2) setzen
CAP_FSETID
Set-User-ID- und Set-Group-ID-Modus-Bits nicht zurücksetzen, wenn eine Datei verändert wird; das Set-Group-ID-Bit für eine Datei setzen, deren GID nicht auf das Dateisystem- oder eine der ergänzenden GIDs des aufrufenden Prozesses passt.
CAP_IPC_LOCK
Speicher sperren (mlock(2), mlockall(2), mmap(2), shmctl(2)).
CAP_IPC_OWNER
Rechteprüfungen für Operationen mit System-V-IPC-Objekten umgehen
CAP_KILL
Rechteprüfungen beim Senden von Signalen umgehen (siehe kill(2)). Dies schließt die ioctl(2)-KDSIGACCEPT-Operation mit ein.
CAP_LEASE (seit Linux 2.4)
Etabliert ein Leasing für beliebige Dateien (siehe fcntl(2)).
CAP_LINUX_IMMUTABLE
Setzt die Inode-Schalter FS_APPEND_FL und FS_IMMUTABLE_FL (siehe chattr(1)).
CAP_MAC_ADMIN (seit Linux 2.6.25)
Mandatory Access Control (MAC) außer Kraft setzen. Für das Smack-Linux-Sicherheitsmodul (LSM) implementiert.
CAP_MAC_OVERRIDE (seit Linux 2.6.25)
MAC-Konfiguration oder Statusänderungen erlauben. Implementiert für das Smack-LSM
CAP_MKNOD (seit Linux 2.4)
Spezielle Dateien mittels mknod(2) erstellen.
CAP_NET_ADMIN
Verschiedene Netz-bezogene Operationen durchführen:
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Schnittstellenkonfiguration;
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Administration von IP-Firewall, Masquerading und Abrechnung
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Routing-Tabellen verändern;
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an beliebige Adresse für eine transparente Proxyfunktion binden;
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type-of-service (TOS) setzen
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Treiberstatistiken bereinigen;
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den »promiscuous«-Modus einschalten;
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Multicasting aktivieren;
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setsockopt(2) verwenden, um die folgenden Socket-Optionen zu setzen: SO_DEBUG, SO_MARK, SO_PRIORITY (für eine Priorität außerhalb des Bereichs 0 bis 6), SO_RCVBUFFORCE und SO_SNDBUFFORCE.
CAP_NET_BIND_SERVICE
Einen Socket an einen privilegierten Internet-Domain-Port binden (Portnummern kleiner als 1024)
CAP_NET_BROADCAST
(Unbenutzt) Socket-Broadcasts durchführen und auf Multicasts warten
CAP_NET_RAW
*
RAW- und PACKET-Sockets verwenden;
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an beliebige Adresse für eine transparente Proxyfunktion binden
CAP_SETGID
beliebige Änderungen an Prozess-GIDs und der ergänzenden GID-Liste vornehmen; GID fälschen, wenn Socket-Berechtigungsnachweise via UNIX-Domain-Sockets weitergegeben werden; eine Gruppen-ID-Abbildung in einen Benutzernamensraum schreiben (siehe user_namespaces(7)).
CAP_SETFCAP (seit Linux 2.6.24)
Datei-Capabilities setzen
CAP_SETPCAP
Falls Datei-Capabilites nicht unterstützt werden: eine Capability in der erlaubten Capability-Menge oder von anderen Prozessen entfernen oder dafür bewilligen. (Diese Eigenschaft von CAP_SETPCAP ist nicht verfügbar, falls der Kernel für die Unterstützung von Datei-Capabilities konfiguriert ist, da CAP_SETPCAP für diese Kernel eine komplett andere Semantik aufweist.)

Falls Datei-Capabilites unterstützt werden: Füge alle Capabilities aus der Begrenzungsmenge des Threads zu der vererbbaren Menge hinzu; entferne Capabilities aus der Begrenzungsmenge (via prctl(2) PR_CAPBSET_DROP); nehme Änderungen an den securebits-Schaltern vor.

CAP_SETUID
beliebige Manipulationen der Prozess-UIDs vornehmen (setuid(2), setreuid(2), setresuid(2), setfsuid(2)); gefälschte UIDs erstellen, wenn Socket-Berechtigungsnachweise via UNIX-Domain-Sockets weitergegeben werden; eine Benutzer-ID-Abbildung in einen Benutzernamensraum schreiben (siehe user_namespaces(7)).
CAP_SYS_ADMIN
*
eine Reihe von Systemadministratoroperationen ausführen, darunter: quotactl(2), mount(2), umount(2), swapon(2), swapoff(2), sethostname(2) und setdomainname(2);
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privilegierte syslog(2)-Operationen ausführen (seit Linux 2.6.37 sollte CAP_SYSLOG verwandt werden, um diese Operationen zu erlauben);
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den VM86_REQUEST_IRQ-Befehl vm86(2) ausführen;
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IPC_SET- und IPC_RMID-Operationen auf beliebigen System-V-IPC-Objekten ausführen;
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RLIMIT_NPROC-Ressourcenbegrenzung außer Kraft setzen;
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Operationen an den Erweiterten Attributen (»Extended Attributes«) trusted und security durchführen (siehe attr(7));
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lookup_dcookie(2) verwenden;
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ioprio_set(2) verwenden, um IOPRIO_CLASS_RT und (vor Linux 2.6.25) IOPRIO_CLASS_IDLE-E/A-Scheduling-Klassen zuzuweisen;
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PID fälschen, wenn Socket-Berechtigungsnachweise via UNIX-Domain-Sockets weitergebeben werden;
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die systemweite Grenze der Anzahl der offenen Dateien (/proc/sys/fs/file-max) in Systemaufrufen, die Dateien öffnen (z.B. accept(2), execve(2), open(2), pipe(2)) überschreiben;
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Schalter CLONE_* einsetzen, der neue Namensräume mit clone(2) und unshare(2) erstellt (seit Linux 3.8 benötigt die Erzeugung von Benutzernamensräumen allerdings keine Capability mehr);
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perf_event_open(2) aufrufen;
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auf privilegierte perf-Ereignisinformationen zugreifen;
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setns(2) aufrufen (benötigt CAP_SYS_ADMIN im Namensraum target);
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fanotify_init(2) aufrufen;
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bpf(2) aufrufen;
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KEYCTL_CHOWN- und KEYCTL_SETPERM-keyctl(2)-Operationen ausführen;
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madvise(2)-MADV_HWPOISON-Operationen ausführen;
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den TIOCSTI ioctl(2) verwenden, um Zeichen in die Eingabewarteschlange eines Terminals, dass nicht das vom aufrufenden gesteuerte Terminal ist, einzufügen
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veralteten Systemaufruf nfsservctl(2) verwenden;
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veralteten Systemaufruf bdflush(2) verwenden;
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verschiedene privilegierte Blockgeräte-ioctl(2)-Operationen ausführen
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verschiedene privilegierte Dateisystem-ioctl(2)-Operationen ausführen
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administrative Operationen auf vielen Gerätetreibern ausführen
CAP_SYS_BOOT
reboot(2) und kexec_load(2) verwenden
CAP_SYS_CHROOT
chroot(2) verwenden
CAP_SYS_MODULE
Kernelmodule laden und entladen (siehe init_module(2) und delete_module(2)); in Kerneln vor 2.6.25: Capabilities aus der systemweiten Capability-Begrenzungsmenge entfernen
CAP_SYS_NICE
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den »nice«-Wert von Prozessen erhöhen (nice(2), setpriority(2)) und den »nice«-Wert von beliebigen Prozessen ändern;
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Echtzeit-Scheduling-Richtlinien zum Prozessaufruf und Scheduling-Richtlinien und -Prioritäten für beliebige Prozesse setzen (sched_setscheduler(2), sched_setparam(2), shed_setattr(2));
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CPU-Affinität für beliebige Prozesse setzen (sched_setaffinity(2));
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E/A-Scheduling-Klassen und -Prioritäten für beliebige Prozesse setzen (ioprio_set(2));
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migrate_pages(2) auf beliebige Prozesse anwenden und Prozessen erlauben, auf beliebige Knoten zu migrieren;
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move_pages(2) auf beliebige Prozesse anwenden;
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den Schalter MPOL_MF_MOVE_ALL mit mbind(2) und move_pages(2) verwenden
CAP_SYS_PACCT
acct(2) verwenden
CAP_SYS_PTRACE
*
Nachverfolgen beliebiger Prozesse mittels ptrace(2)
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get_robust_list(2) auf beliebige Prozesse anwenden
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Daten vom oder zum Speicher beliebiger Prozesse mittels process_vm_readv(2) und process_vm_writev(2) übertragen
*
Prozesse mittels kcmp(2) inspezieren
CAP_SYS_RAWIO
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E/A-Port-Operationen ausführen (iopl(2) und ioperm(2));
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auf /proc/kcore zugreifen;
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die FIBMAP-Operation ioctl(2) einsetzen
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Geräte für den Zugriff auf x86-modellspezifische Register (MSRs, siehe msr(4)) öffnen
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/proc/sys/vm/mmap_min_addr aktualisieren;
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Speichereinblendungen an Adressen unterhalb des durch /proc/sys/vm/mmap_min_addr angegebenen Wertes erstellen;
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Dateien in /proc/bus/pci einblenden;
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/dev/mem und /dev/kmem öffnen;
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verschiedene SCSI-Geräte-Befehle ausführen;
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bestimmte Operationen auf hpsa(4)- und cciss(4)-Geräten ausführen;
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eine Reihe von Geräte-spezifischen Operationen auf anderen Geräten ausführen
CAP_SYS_RESOURCE
*
reservierten Platz auf Ext2-Dateisystemen verwenden;
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ioctl(2)-Aufrufe ausführen, die das Journaling von Ext3 steuern;
*
Platten-Quota-Begrenzungen außer Kraft setzen;
*
Ressourcenbegrenzungen erhöhen (siehe setrlimit(2));
*
RLIMIT_NPROC-Ressourcenbegrenzung außer Kraft setzen;
*
maximale Anzahl von Konsolen bei der Konsolenzuteilung außer Kraft setzen;
*
maximale Anzahl an Tastaturdefinitionen außer Kraft setzen;
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mehr als 64 Hz-Unterbrechungen von der Echtzeituhr erlauben;
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die msg_qbytes-Begrenzung für eine System-V-Nachrichtenwarteschlange über die Grenze in /proc/sys/kernel/msgmnb anheben (siehe msgop(2) und msgctl(2));
*
die /proc/sys/fs/pipe-size-max-Begrenzung beim Setzen der Kapazität einer Pipe mittels des F_SETPIPE_SZ-Befehls fcntl(2) außer Kraft setzen
*
F_SETPIPE_SZ verwenden, um die Kapazität einer Pipe über die in /proc/sys/fs/pipe-max-size angegebene Grenze erhöhen;
*
die /proc/sys/fs/mqueue/queues_max-Begrenzung beim Erstellen von POSIX-Nachrichtenwarteschlangen (siehe mq_overview(7)) außer Kraft setzen;
*
prctl(2)-Operation PR_SET_MM einsetzen;
*
/proc/PID/oom_score_adj auf einen Wert niedriger als den zuletzt durch einen Prozess mit CAP_SYS_RESOURCE gesetzten Wert setzen
CAP_SYS_TIME
Systemuhr setzen (settimeofday(2), stime(2), adjtimex(2)); Echtzeit- (Hardware-)Uhr setzen
CAP_SYS_TTY_CONFIG
vhangup(2) einsetzen; verschiedene privilegierte ioctl(2)-Operationen auf virtuelle Terminals einsetzen
CAP_SYSLOG (seit Linux 2.6.37)
*
Privilegierte syslog(2)-Operationen ausführen. Siehe syslog(2) für Informationen, welche Operationen Privilegien benötigen.
*
Über /proc bereitgestellte Kernel-Adressen und andere Schnittstellen anschauen, wenn /proc/sys/kernel/kptr_restrict den Wert 1 hat. (Lesen Sie die Diskussion über kptr_restrict in proc(5).)
CAP_WAKE_ALARM (seit Linux 3.0)
Etwas auslösen, dass das System aufwecken wird (siehe die Zeitgeber CLOCK_REALTIME_ALARM und CLOCK_BOOTTIME_ALARM)

Frühere und heutige Implementierungen

Eine komplette Implementierung von Capabilities verlangt folgendes:
1.
Für alle privilegierte Operationen muss der Kernel prüfen, ob der Thread die benötigten Capabilities in seiner effektiven Menge hat.
2.
Der Kernel muss Systemaufrufe bereitstellen, die es erlauben, dass die Capability-Menge des Threads geändert und ermittelt wird.
3.
Das Dateisystem muss das Anhängen von Capabilities an ausführbare Dateien erlauben, so dass ein Prozess solche Capabilities erhält, wenn die Datei ausgeführt wird.

Vor Kernel 2.6.24 waren nur die ersten zwei dieser Anforderungen erfüllt, seit Kernel 2.6.24 sind alle drei Anforderungen erfüllt.

Capability-Mengen von Threads

Jeder Thread hat drei Capability-Mengen, die null oder mehr der oben aufgeführten Capabilities enthalten:
Permitted (erlaubt):
Dies ist die begrenzende Übermenge für die effektiven Capabilities, die ein Thread annehmen kann. Es ist auch die begrenzende Übermenge für die Capabilites, die zu der vererbbaren Menge durch einen Thread hinzugefügt werden dürfen, der nicht die Capability CAP_SETPCAP in seiner effektiven Menge hat.

Falls ein Thread eine Capability aus seiner erlaubten Menge entfernt, kann es diese Capability niemals wiedererlangen (außer es führt ein Set-User-ID-Root-Programm mit execve(2) aus oder ein Programm, dessen zugeordnete Datei-Capabilities diese Capability wieder bewilligen).

Inheritable (vererbbar):
Dies ist eine Menge von Capabilities, die über execve(2) hinweg erhalten bleiben. Vererbbare Capabilities bleiben bei der Ausführung jedes Programms vererbbar und vererbbare Capbabilities werden zu der erlaubten Menge bei der Ausführung eines Programms, das die entsprechenden Bits in der Datei-Vererbbaren-Menge gesetzt hat, hinzugefügt.
Da vererbbare Capabilities im allgemeinen nicht über execve(2)-Aufrufe erhalten werden, wenn dies nicht als Benutzer root erfolgt, sollten Anwendungen, die Hilfsprogramme mit erhöhten Capabilities ausführen wollen, die Verwendung der unten beschriebenen Umgebungs-Capabilities in Betracht ziehen.
Effective (effektiv):
Dies ist die Menge an Capabilities, der vom Kernel zur Durchführung von Rechteprüfungen für den Thread verwandt wird.
Ambient (Umgebung) (seit Linux 4.3):
Dies ist eine Menge von Capabilities, die über execve(2) eines nicht privilegierten Programms hinweg erhalten bleiben. Die Umgebungs-Capability-Menge folgt der Invarianz, dass keine Capability jemals eine Umgebungs-Capability sein kann, falls sie nicht sowohl erlaubt als auch vererbbar ist.

Die Umgebungs-Capability-Menge kann direkt mit prctl(2) verändert werden. Umgebungs-Capabilities werden automatisch abgesenkt, falls entweder die entsprechende erlaubte oder vererbbare Capability abgesenkt wird.

Wird ein Programm ausgeführt, das die UID oder GID aufgrund von set-user-ID- oder set-group-ID-Bits ändert oder das über eine Menge an Datei-Capabilities verfügt, dann wird die Umgebungsmenge geleert. Umgebungs-Capabilities werden zu der erlaubten Menge hinzugefügt und der effektiven Menge zugewiesen, wenn execve(2) aufgerufen wird.

Ein mittels fork(2) erstelltes Kind erbt Kopien der Eltern-Capability-Menge. Lesen Sie weiter unten eine Diskussion der Behandlung von Capabilities während execve(2).

Mittels capset(2) kann ein Thread seine eigenen Capability-Mengen bearbeiten (siehe unten).

Seit Linux 3.2 legt die Datei /proc/sys/kernel/cap_last_cap den numerischen Wert der höchsten vom laufenden Kernel unterstützten Capability offen. Dies kann zur Bestimmung des höchsten Bits, das in einer Capability-Gruppe gesetzt werden kann, genutzt werden.

Datei-Capabilities

Seit Kernel 2.6.24 unterstützt der Kernel die Zuordnung von Capability-Mengen zu einer ausführbaren Datei mittels setcap(8). Die Datei-Capability-Mengen werden in erweiterten Attributen namens security.capability gespeichert (siehe setxattr(2)). Das Schreiben in diese erweiterten Attribute benötigt die Capability CAP_SETFCAP. Die Datei-Capability-Mengen bestimmen zusammen mit den Capability-Mengen des Threads die Capabilities nach einem execve(2).

Die drei Datei-Capabilities-Mengen sind:

Permitted (erlaubt, früher als forced (erzwungen) bekannt):
Diese Capabilities werden dem Thread automatisch erlaubt, unabhängig von den geerbten Capabilities des Threads.
Inheritable (vererbbar, früher als allowed (erlaubt) bekannt):
Diese Menge wird mittels AND mit der vererbbaren Menge des Threads verknüpft, um zu bestimmen, welche vererbbaren Capabilities in der erlaubten Menge des Threads nach einem execve(2) aktiviert werden.
Effective (effektiv):
Dies ist keine Menge, sondern eher ein einziges Bit. Falls dieses Bit gesetzt ist, dann werden während eines execve(2) die gesamten erlaubten Capabilties für den Thread in die effektive Menge hochgezogen. Falls dieses Bit nicht gesetzt ist, dann wird nach einem execve(2) keine der erlaubten Capabilities in der neuen effektiven Menge sein.

Aktivieren des effektiven Datei-Capability-Bits impliziert, dass jede erlaubte oder vererbte Datei-Capability, die dazu führt, dass ein Thread die entsprechende erlaubte Capability während eines execve(2) erlangt (siehe die oben beschriebenen Transformationsregeln), auch dazu führt, dass er die Capability in seiner effektiven Menge erlangt. Werden daher Capabilities zu einer Datei zugeweisen ((setcap(8), cap_set_file(3), cap_set_fd(3)), falls der effektive Schalter für irgendeine Capability aktiviert ist, dann muss der effektive Schalter auch als aktiviert für alle anderen Capabilities, für die die entsprechenden erlaubten oder vererbbaren Schalter aktiviert sind, spezifiziert werden.

Umwandlungen von Capabilities während execve()

Während eines execve(2) berechnet der Kernel die neuen Capabilities eines Prozesses mit dem folgenden Algorithmus: 

P'(ambient) = (Datei ist privilegiert) ? 0 : P(ambient)
P'(permitted) = (P(inheritable) & F(inheritable)) |
                (F(permitted) & cap_bset) | P'(ambient)
P'(effective) = F(effective) ? P'(permitted) : P'(ambient)
P'(inheritable) = P(inheritable)    [d.h. unverändert]
wobei:
P
bezeichnet den Wert einer Capability-Menge des Threads vor dem execve(2)
P'
bezeichnet den Wert einer Capability-Menge des Threads nach dem execve(2)
F
bezeichnet eine Datei-Capability-Menge
cap_bset
ist der Wert der Capability-Begrenzungsmenge (weiter unten beschrieben)

Eine privilegierte Datei verfügt über Capabilities oder hat das set-user-ID- oder set-group-ID-Bit gesetzt.

Sicherheitsprüfungen für Capability-unfähige Programme

Ein Capability-unfähiges Programm ist eine Anwendung, die für Datei-Capabilities markiert ist, aber noch nicht für die Verwendung des libcap(3)-APIs zur Bearbeitung seiner Capabilities konvertiert wurde. (Mit anderen Worten, dies ist ein traditionelles »set-user-ID-root«-Programm, das auf Datei-Capabilities umgestellt wurde, aber dessen Code nicht angepasst wurde, um mit Capabilities umzugehen.) Für solche Anwendungen wird das effektive Capability-Bit auf die Datei gesetzt, so dass die erlaubten Capabilities automatisch beim Ausführen der Datei in der effektiven Menge aktiviert werden. Der Kernel erkennt für den hier beschriebenen Zweck eine Datei, die das effektive Capability-Bit gesetzt hat, als Capability-unfähig.

Beim Ausführen eines Capability-unfähigen Programms prüft der Kernel nach den oben beschriebenen Umwandlungen, ob der Prozess alle erlaubten Capabilities, die in der Datei-erlaubten Menge angegeben wurden, erlangt hat. (Ein typischer Grund, warum dies nicht passieren könnte, liegt darin, dass die Capability-Begrenzungsmenge einige der Capabilities in der Datei-erlaubten Menge ausblenden könnte.) Falls der Prozess nicht die komplette Menge der Datei-erlaubten Capabilities erlangte, schlägt execve(2) mit dem Fehler EPERM fehl. Dies verhindert mögliche Sicherheitsrisiken, die daraus resultieren, dass ein Capability-unfähiges Programm mit weniger als den benötigten Privilegien ausgeführt wird. Beachten Sie, dass definitionsgemäß die Anwendung das Problem nicht selbst erkennen könnte, da sie nicht das libcap(3)-API einsetzt.

Capabilities und Ausführung von Programmen durch root

Um während eines execve(2) ein allmächtigen root mit Capability-Mengen bereitzustellen:
1.
Falls ein Set-User-ID-Root-Programm ausgeführt wird oder die reale Benutzer-ID des Prozesses 0 (root) ist sind die vererbbaren und erlaubten Dateimengen komplett auf nur Einsen definiert (d.h. alle Capabilities aktiviert).
2.
Falls ein Set-User-ID-Root-Programm ausgeführt wird, dann ist das effektive Datei-Bit als Eins (aktiviert) definiert.

Das Fazit der oben aufgeführten Regeln, kombiniert mit den beschriebenen Capabilities-Umwandlungen, ist, dass wenn ein Prozess ein Set-User-ID-Root-Programm mit execve(2) ausführt oder wenn ein Prozess mit einer effektiven UID von 0 ein Programm mit execve ausführt, er alle Capabilities in seinen erlaubten und effektiven Mengen erhält, außer denen, die durch die Capability-Begrenzungsmenge maskiert sind. Damit wird eine Semantik bereitgestellt, die identisch zu der von traditionellen UNIX-Sytemen ist.

Capability-Begrenzungsmenge

Die Capability-Begrenzungsmenge ist ein Sicherheitsmechanismus, der zur Begrenzung der Capabilities, die während eines execve(2) erlangt werden können, dienen kann. Die Begrenzungsmenge wird auf die folgende Art und Weise benutzt:
*
Während eines execve(2) wird die Capability-Begrenzungsmenge mittels AND mit der erlaubten Datei-Capability-Menge verknüpft und das Ergebnis dieser Operation wird der erlaubten Capability-Menge des Threads zugewiesen. Die Capability-Begrenzungsmenge stellt daher eine Grenze für die erlaubten Capabilities dar, die einer ausführbaren Datei erlaubt werden dürfen.
*
(Seit Linux 2.6.25) Die Capability-Begrenzungsmenge agiert als begrenzende Übermenge für die Capabilities, die ein Thread zu seiner vererbbaren Menge mittels capset(2) hinzufügen kann. Das bedeutet, dass ein Thread eine Capability nicht zu seiner vererbbaren Menge hinzufügen kann, falls es nicht in der Begrenzungsmenge enthalten ist, selbst falls es in seinen erlaubten Capabilities vorhanden ist, wenn er eine Datei mit execve(2) ausführt, die diese Capability in seiner vererbbaren Menge hat.

Beachten Sie, dass die Begrenzungsmenge die erlaubten Datei-Capabilities maskiert, aber nicht die vererbten Capabilities. Falls ein Thread eine Capability in seiner vererbten Menge betreut, die nicht in seiner Begrenzungsmenge ist, dann kann er weiterhin die Capability in seiner erlaubten Menge erlangen, indem er eine Datei ausführt, die diese Capability in seiner vererbten Menge enthält.

Abhängig von der Kernelversion ist die Capability-Begrenzungsmenge entweder ein systemweites Attribut oder ein prozessweises Attribut.

Capability-Begrenzungsmenge vor Linux 2.6.25

In Kerneln vor 2.6.25 ist die Capability-Begrenzungsmenge ein systemweites Attribut, das alle Threads auf dem System betrifft. Auf die Begrenzungsmenge kann über die Datei /proc/sys/kernel/cap-bound zugegriffen werden. (Zur Erhöhung der Konfusion wird dieser Bitmaskenparameter als vorzeichenbehaftete Dezimalzahl in /proc/sys/kernel/cap-bound ausgedrückt.)

Nur der init-Prozess darf Capabilities in der Capability-Begrenzungsmenge setzen; abgesehen davon kann der Superuser (oder genauer: Programme mit der Capability CAP_SYS_MODULE) nur Capabilities aus dieser Menge entfernen.

Auf einem Standardsystem maskiert die Capability-Begrenzungsmenge immer die Capability CAP_SETPCAP. Um diese Einschränkung zu entfernen (gefährlich!), verändern Sie die Definition von CAP_INIT_EFF_SET in include/linux/capability.h und bauen Ihren Kernel neu.

Die systemweite Capability-Begrenzungsmengenfunktion wurde Linux in Version 2.2.11 hinzugefügt.

Capability-Begrenzungsmenge seit Linux 2.6.25

Seit Linux 2.6.25 ist die Capability-Begrenzungsmenge ein pro-Thread-Attribut. (Es gibt keine systemweite Capability-Begrenzungsmenge mehr.)

Die Begrenzungsmenge wird bei fork(2) vom Vater des Threads vererbt und über ein execve(2) erhalten.

Ein Thread kann mittels der Operation prctl(2) PR_CAPBSET_DROP Capabilities aus seiner Begrenzungsmenge entfernen, vorausgesetzt er verfügt über die Capability CAP_SETPCAP. Sobald eine Capability aus der Begrenzungsmenge entfernt wurde, kann sie nicht mehr zu der Menge wieder hinzugefügt werden. Ein Thread kann mittels der Operation prctl(2) PR_CAPBSET_READ herausfinden, ob eine Capability in seiner Begrenzungsmenge liegt.

Entfernen von Capabilities aus der Begrenzungsmenge ist nur möglich, falls Datei-Capabilities in den Kernel kompiliert wurden. In Kerneln vor Linux 2.6.33 waren Datei-Capabilities eine optionale Funktionalität, die mittels der Option CONFIG_SECURITY_FILE_CAPABILITIES konfigurierbar war. Seit Linux 2.6.33 ist die Konfigurationsoption entfernt und Datei-Capabilities sind immer Teil des Kernels. Wenn Datei-Capabilities in den Kernel kompiliert sind, beginnt der init-Prozess (der Urahn aller Prozesse) mit einer kompletten Begrenzungsmenge. Falls Datei-Capabilities nicht in den Kernel kompiliert sind, dann beginnt init mit einer vollständigen Begrenzungsmenge ohne CAP_SETPCAP, da diese Capability eine andere Bedeutung hat, wenn es keine Datei-Capabilities gibt.

Die Entfernung einer Capability aus der Begrenzungsmenge entfernt sie nicht aus der vererbten Menge des Threads. Allerdings verhindert es das Zurückfügen in die vererbte Menge des Threads in der Zukunft.

Effekt von Benutzer-ID-Änderungen auf Capabilities

Um die traditionellen Semantiken für Übergänge zwischen 0 und von 0 verschiedenen IDs zu erhalten, führt der Kernel folgende Änderungen an den Capability-Mengen eines Threads bei Änderung der echten, effektiven, gespeicherten und Dateisystem-Benutzer-ID (unter Verwendung von setuid(2), setresuid(2) oder ähnlich) durch:
1.
Falls einer der realen, effektiven oder gespeicherten Set-User-IDs vorher 0 war und als Ergebnis der UID-Änderung alle dieser IDs eine von 0 verschiedenen Wert haben, dann werden alle Capabilities aus den erlaubten und effektiven Capability-Mengen gelöscht.
2.
Falls die effektive Benutzer-ID von 0 auf einen von 0 verschiedenen Wert geändert wird, werden alle Capabilities aus der effektiven Menge gelöscht.
3.
Falls die effektive Benutzer-ID von einem von 0 verschiedenen Wert auf 0 geändert wird, dann wird die erlaubte Menge in die effektive Menge kopiert.
4.
Falls die Dateisystem-Benutzer-ID von 0 auf einen anderen Wert geändert wird (siehe setfsuid(2)), dann werden die folgenden Capabilities aus der effektiven Menge entfernt: CAP_CHOWN, CAP_DAC_OVERRIDE, CAP_DAC_READ_SEARCH, CAP_FOWNER, CAP_FSETID, CAP_LINUX_IMMUTABLE (seit Linux 2.6.30), CAP_MAC_OVERRIDE und CAP_MKNOD (seit Linux 2.6.30). Falls die Dateisystem-UID von einem von 0 verschiedenen Wert auf 0 geändert wird, dann werden alle dieser Capabilities, die in der erlaubten Menge aktiviert waren, in der effektiven Menge aktiviert.

Falls ein Thread, der einen Wert 0 für mindestens eine seiner Benutzer-IDs hat, verhindern möchte, dass seine erlaubte Capability-Menge bereinigt wird, wenn er alle seine Benutzer-IDs auf einen von 0 verschiedenen Wert setzt, kann er dies mittels der Operation prctl(2) PR_SET_KEEPCAPS oder den unten beschriebenen SECBIT_KEEP_CAPS-Securebits-Schaltern erreichen.

Programmatische Anpassung von Capability-Mengen

Ein Thread kann seine Capability-Mengen mittels der Systemaufrufe capget(2) und capset(2) ermitteln und ändern. Allerdings werden für diesen Zweck die Verwendung von cap_get_proc(3) und cap_set_proc(3), beide im Paket libcap bereitgestellt, empfohlen. Die folgenden Regeln bestimmen die Änderungen an den Capability-Mengen des Threads:
1.
Falls der Aufrufende nicht über die Capability CAP_SETPCAP verfügt, dann muss die neue vererbbare Menge eine Teilmenge der Kombination der bestehenden vererbbaren und erlaubten Menge sein.
2.
(Seit Linux 2.6.25) Die neue vererbbare Menge muss eine Teilmenge der Kombination der bestehenden vererbbaren Menge und der Capability-Begrenzungsmenge sein.
3.
Die neue erlaubte Menge muss eine Teilmenge der bestehenden erlaubten Menge sein (d.h. es ist nicht möglich, erlaubte Capabilities zu erlangen, die der Thread derzeit nicht hat).
4.
Die neue effektive Menge muss eine Teilmenge der neuen erlaubten Menge sein.

Der Schalter securebits: eine reine Capability-Umgebung einrichten

Beginnend mit Kernel 2.6.26 und mit einem Kernel, in dem Datei-Capabilities aktiviert sind, implementiert Linux eine Menge von pro-Thread-securebits-Schaltern, die zur Deaktivierung von spezieller Handhabung von Capabilities für UID 0 (root) verwandt werden können. Dies sind die folgenden Schalter:
SECBIT_KEEP_CAPS
Durch Setzen dieses Schalters darf ein Thread, der mindestens eine 0 UID hat, seine Capabilities behalten, wenn er alle UIDs auf einen von 0 verschiedenen Wert umschaltet. Falls dieser Schalter nicht gesetzt ist, dann führt das Umschalten der UIDs dazu, dass er alle Capabilities verliert. Dieser Schalter wird bei execve(2) immer bereinigt. (Dieser Schalter stellt die gleiche Funktionalität wie die ältere Operation prctl(2) PR_SET_KEEPCAPS bereit.)
SECBIT_NO_SETUID_FIXUP
Setzen dieses Schalters hindert den Kernel daran, die Capability-Mengen anzupassen, wenn die effektive und die Dateisystem-UID eines Threads zwischen null und von null verschiedenen Werten umgeschaltet werden. (Lesen Sie den Abschnitt Effekt von Benutzer-ID-Änderungen auf Capabilities)
SECBIT_NOROOT
Falls dieses Bit gesetzt ist, dann verleiht der Kernel keine Capabilities, wenn ein Set-User-ID-Root-Programm ausgeführt wird oder wenn ein Prozess mit einer effektiven oder realen UID von 0 execve(2) aufruft. (Lesen Sie den Abschnitt Capabilities und Ausführung von Programmen durch root)
SECBIT_NO_CAP_AMBIENT_RAISE
Durch Setzen dieses Schalters dürfen keine Umgebungs-Capabilities mit der prctl(2)-Operation PR_CAP_AMBIENT_RAISE erhoben werden.

Jeder der obigen »basis«-Schalter hat einen begleitenden »gesperrten« Schalter. Das Setzen eines »gesperrten« Schalters ist unumkehrbar und hat den Effekt, dass weitere Änderungen an dem entsprechenden Basisschalter nicht mehr möglich sind. Die gesperrten Schalter sind: SECBIT_KEEP_CAPS_LOCKED, SECBIT_NO_SETUID_FIXUP_LOCKED, SECBIT_NOROOT_LOCKED und SECBIT_NO_CAP_AMBIENT_RAISE_LOCKED.

Die Schalter securebits können mit den Operationen prctl(2) PR_SET_SECUREBITS und PR_GET_SECUREBITS geändert und abgefragt werden. Die Capability CAP_SETPCAP wird für die Veränderung der Schalter benötigt.

Die Schalter securebits werden von Kindprozessen vererbt. Während eines execve(2) werden alle Schalter beibehalten, außer SECBIT_KEEP_CAPS, das immer bereinigt wird.

Eine Anwendung kann den folgenden Aufruf verwenden, um sich selbst und alle seine Abkömmlinge in eine Umgebung zu sperren, in der die einzige Möglichkeit, Capabilities zu erlangen, darin besteht, ein Programm auzuführen, das über die zugeordneten Datei-Capabilities verfügt: 

prctl(PR_SET_SECUREBITS,
        SECBIT_KEEP_CAPS_LOCKED |
        SECBIT_NO_SETUID_FIXUP |
        SECBIT_NO_SETUID_FIXUP_LOCKED |
        SECBIT_NOROOT |
        SECBIT_NOROOT_LOCKED);

Interaktion mit Benutzer-Namensräumen

Für eine Diskussion der Interaktion von Capabilities und Benutzer-Namensräumen lesen Sie user_namespaces(7).

KONFORM ZU

Keine Standards regeln Capabilities; die Linux-Capability-Implementierung basiert aber auf dem zurückgezogenen POSIX.1e-Entwurfsstandard; siehe

ANMERKUNGEN

Von Kernel 2.5.27 bis Kernel 2.6.26 waren Capabilities eine optionale Kernelkomponente, die über die Kernelkonfigurationsoption CONFIG_SECURITY_CAPABILITIES aktiviert/deaktiviert werden könnte.

Die Datei /proc/PID/task/TID/status kann zum Betrachten der Capability-Mengen eines Threads verwandt werden. Die Datei /proc/PID/status zeigt die Capability-Mengen des Haupt-Threads eines Prozesses. Vor Linux 3.8 wurden nicht existierende Capabilities in diesen Mengen als aktiviert (1) angezeigt. Seit Linux 3.8 werden alle nicht existierenden Capabilities (über CAP_LAST_CAP) als deaktiviert (0) angezeigt.

Das Paket libcap stellt eine Suite von Routinen zum Setzen und Abfragen von Capabilities bereit, die komfortablere und änderungsstabilere Schnittstellen als die von capset(2) und capget(2) bereitstellen. Dieses Paket stellt auch die Programme setcap(8) und getcap(8) zur Verfügung. Es kann unter folgender Adresse gefunden werden:

Vor Kernel 2.6.24 und von Kernel 2.6.24 bis Kernel 2.6.32, falls Datei-Capabilities nicht aktiviert sind, kann ein Thread mit der Capability CAP_SETPCAP die Capabilities von anderen Threads manipulieren. Allerdings ist dies nur theoretisch möglich, da kein Thread jemals über CAP_SETPCAP in einem der folgenden Fälle verfügt:

*
In der pre-2.6.25-Implementierung maskiert die systemweite Capability-Begrenzungsmenge /proc/sys/kernel/cap-bound diese Capability immer und dies kann ohne Veränderung der Kernelquellen und dessen Neubau nicht geändert werden.
*
Falls Datei-Capabilities in der aktuellen Implementierung deaktiviert sind, dann startet init derart, dass diese Capability aus seiner prozessweisen Begrenzungsmenge entfernt ist und dass die Begrenzungsmenge von allen anderen im System erstellten Prozessen vererbt wird.

KOLOPHON

Diese Seite ist Teil der Veröffentlichung 4.06 des Projekts Linux-man-pages. Eine Beschreibung des Projekts, Informationen, wie Fehler gemeldet werden können sowie die aktuelle Version dieser Seite finden sich unter https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

ÜBERSETZUNG

Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Helge Kreutzmann <[email protected]> erstellt.

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