转自:cnblog
嗯！如题，一个简单的基于LSM的沙箱设计。环境是Linux v4.4.28。一个比较新的版本，所以在实现过程中很难找到资料，而且还有各种坑逼，所以大部分的时间都是在看源码，虽然写的很烂，但是感觉收获还是挺大的。
具体思路很简单，每个进程都有对应一个task_struct。可以使用task_struct来对进程的行为进行监测和限制，换句话来说，沙箱是基于进程实现的。
正如官方文档所说的，LSM在Linux关键数据结构中添加了透明的安全域，具体实现应该是这样的
task_struct{...void *security;...}
然而，task_struct 的安全透明域在2.6.28以后的版本就没有了(后来才发现放到cred里面去了）刚发现这一点的时候表示很懵逼，所以，为了不去重新设计实现思路或者换版本实现，所以在task_struct里面添加了void * f_security。配套的安全域初始化hook可以换个思路来进行实现，所以不多添加钩子了。
1：设计一下安全域的数据结构。
先来看一下SELinux的设计：
struct task_security_struct {u32 osid;/* SID prior to last execve */u32 sid;/* current SID */u32 exec_sid; /* exec SID */u32 create_sid; /* fscreate SID */u32 keycreate_sid;/* keycreate SID */u32 sockcreate_sid;/* fscreate SID */};
简单一点就设计我这样：
struct security_demo_task{int demo_sid;u32 task_sid;u32 ptrace_sid;u32 socket_sid; u32 file_sid;/*u32 cap_sid;u32 inode_sid;u32 ipc_sid;u32 msg_sid;u32 task_sid;u32 dev_sid;u32 audit_sid;*/};
可以根据实现的具体情况对各个sid的值进行宏定义，我的宏定义为：
#define DEMO_ON 1#define DEMO_OFF 0#define DEMO_PTRACE_ON 1#define DEMO_PTRACE_OFF 0#define DEMO_FILE_ON 1#define DEMO_FILE_OFF 0#define DEMO_SOCKET_ON 1#define DEMO_SOCKET_OFF 0#define DEMO_SCOPE_DISABLED 0#define DEMO_SCOPE_LEARNING 1#define DEMO_SCOPE_ENABLE 2#define DEMO 0 #define DEMO_PTRACE 1 #define DEMO_FILE 2 #define DEMO_SOCKET 3
对安全域的初始化，在SELinux，在钩子里队每一个task自动初始化，SElinux因为对每个task都设计了安全域，为了提高内存利用效率，还用了SLAB。而由于我的沙箱只是针对具体进程，所以干脆直接用了kmalloc和kfree进行分配并添加了一个系统调用。代码对比如下：
//SLinuxstatic void cred_init_security(void){struct cred *cred = (struct cred *) current->real_cred;struct task_security_struct *tsec;tsec = kzalloc(sizeof(struct task_security_struct), GFP_KERNEL);if (!tsec)panic("SELinux: Failed to initialize initial task.\n");tsec->osid = tsec->sid = SECINITSID_KERNEL;cred->security = tsec;}
而我的：
static int task_alloc_security(struct task_struct *task){struct security_demo_task *tsec;if(task->f_security != NULL){printk("Demo:error!Aready Inint!");return -EIO;}tsec = kmalloc(sizeof(struct security_demo_task),GFP_KERNEL);if (!tsec){printk("Demo:error!kmalloc fail!");return -ENOMEM;}tsec->demo_flag = DEMO_ON;tsec->ptrace_flag = DEMO_PTRACE_ON;tsec->file_flag = DEMO_FILE_ON;tsec->socket_flag = DEMO_SOCKET_ON;task->f_security = tsec;return 0;}
二：对安全域的操作
SELinux采用了AVC对其进行操作，具体的原理网上烂大街了，也不多做阐述。对于这种玩具型的LSM模块来说，可以自己直接添加一个系统调用就OK了。
SYSCALL_DEFINE3(task_security,pid_t,pid,int,type,int,value){struct task_struct* pTaskStruct;struct pid* p;int err;struct security_demo_task* st;//get task_struct by pid with rcurcu_read_lock();p = find_vpid(pid);pTaskStruct = pid_task(p,PIDTYPE_PID);//printk("Test:name %s\n",pTaskStruct->comm); rcu_read_unlock()；//下面代码用于检测各个属性域的sid，每个sid初步设置为open和close，其中的错误检测，就偷懒写成-EIO，具体的宏定义可以自己区看type.hif(type == DEMO){if(value == DEMO_ON){err = task_alloc_security(pTaskStruct);if(err){printk("Demo:error! Init task_struct_security fail\n");return -EIO;}printk("Demo:Init %s'f_security success!\n",pTaskStruct->comm);}else if(value == DEMO_OFF){err = task_free_security(pTaskStruct);if(err){printk("Demo: Free %s's f_security fail!\n",pTaskStruct->comm);return -EIO;}printk("Demo:Free %s'f_security success!\n",pTaskStruct->comm);}else{printk("Demo:Invid Argument!Please check it,and try again");return -EIO;}}else if(type == DEMO_PTRACE){if(pTaskStruct->f_security == NULL){printk("Demo:Dont be inint\n");return -EIO;}st = (struct security_demo_task*)(pTaskStruct->f_security);st->ptrace_flag = value;printk("Demo:%s'->f_security-> ptrace_flag=%d\n",pTaskStruct->comm,st->ptrace_flag);}else if(type == DEMO_FILE){if(pTaskStruct->f_security == NULL){printk("Demo:Dont be inint\n");return -EIO;}st = (struct security_demo_task*)(pTaskStruct->f_security);st->file_flag = value;printk("Demo:%s'->f_security-> file_flag=%d\n",pTaskStruct->comm,st->file_flag);}else if(type == DEMO_SOCKET){if(pTaskStruct->f_security == NULL){printk("Demo:Dont be inint\n");return -EIO;}st = (struct security_demo_task*)(pTaskStruct->f_security);st->socket_flag = value;printk("Demo:%s'->f_security-> socket_flag=%d\n",pTaskStruct->comm,st->socket_flag);}else{printk("Demo:Invid Argument!Please check it,and try again");return -EIO;} //st = (struct security_demo_task*)(pTaskStruct->f_security);//printk("Test:Switch %d\n",st->demo_flag);return 0;}
三：具体设计
每一个内核里的每个LSM模块(SELinux,Apparmor等)都分为了几个等级(Enable,Learning,Disable)。在这个简单的demo里我也是这样设计的，可以利用sysctl来注册一个变量，这里可以参考yama的具体实现或者直接看系列(二)的文章。至于Disable级，所有的函数Hook都被禁用，而学习模式，则将目标进程的活动全部进行记录，这里可以专门将一个ASCII码文件作为输出log，也可以省事点直接Printk出来。而在Enable级中，则是根据security_demo_task的具体sid来对进程的活动进行限制，所以说，安全域的安全属性越全，则沙箱的功能越强大：
这里展示一下对创建进程的函数进行hook:
int demo_task_create(unsigned long clone_flags){struct security_demo_task* sdt;if(demo_scope == DEMO_SCOPE_ENABLE && current->f_security != NULL){sdt = (struct security_demo_task*)(current->f_security);if (sdt->task_flag == DEMO_TASK_ON){printk("Demo:Forbid create task!");return -EIO;}else if(sdt->task_flag == DEMO_TASK_OFF){printk("Demo:OK!You can fork!");}}if(demo_scope == DEMO_SCOPE_LEARNING && current->f_security != NULL){sdt = (struct security_demo_task*)(current->f_security);if (sdt->task_flag == DEMO_TASK_ON){get_time();printk("%s try to fork a new task that forbid!\n",current->comm);}}return 0;}
四：其它
大致设计就这么些了，想要扩展还是挺方便的，写代码的时候的一个很坑的一点是：模块不能动态加载！！所以呢！如果想好好写的话，最好还是先把源码改成可以动态加载，当然，怎么改就自己看源码咯！
