1、Linux能力机制概述
  在以往的UNIX系统上,为了做进程的权限检查,把进程分为两类:特权进程(有效用户ID是0)和非特权进程(有效用户ID是非0)。特权进程可以通过内核所有的权限检查,而非特权进程的检查则是基于进程的身份(有效ID,有效组及补充组信息)进行。
  从linux内核2.2开始,Linux把超级用户不同单元的权限分开,可以单独的开启和禁止,称为能力(capability)。可以将能力赋给普通的进程,使其可以做root用户可以做的事情。
  此时内核在检查进程是否具有某项权限的时候,不再检查该进程的是特权进程还是非特权进程,而是检查该进程是否具有其进行该操作的能力。例如当进程设置系统时间,内核会检查该进程是否有设置系统时间(CAP_SYS_TIME)的能力,而不是检查进程的ID是否为0;
  当前Linux系统中共有37项特权,可在/usr/include/linux/capability.h文件中查看
  2、Linux能力机制的实现
  一个完整的能力机制需要满足以下三个条件:
  1、对进程的所有特权操作,linux内核必须检查该进程该操作的特权位是否使能。
  2、Linux内核必须提供系统调用,允许进程能力的修改与恢复。
  3、文件系统必须支持能力机制可以附加到一个可执行文件上,但文件运行时,将其能力附加到进程当中。
  到linux内核版本2.6.24为止,上述条件的1、2可以满足。从linux内核2.6.24开始,上述3个条件可以都可以满足
  每个进程包括三个能力集,含义如下:
  Permitted: 它是effective capabilities和Inheritable capability的超集。如果一个进程在Permitted集合中丢失一个能力,它无论如何不能再次获取该能力(除非特权用户再次赋予它)
  Inheritable: 它是表明该进程可以通过execve继承给新进程的能力。
  Effecitive: Linux内核真正检查的能力集。
  从2.6.24开始,Linux内核可以给可执行文件赋予能力,可执行文件的三个能力集含义如下:
  Permitted:该能力当可执行文件执行时自动附加到进程中,忽略Inhertiable capability。
  Inheritable:它与进程的Inheritable集合做与操作,决定执行execve后新进程的Permitted集合。
  Effective: 文件的Effective不是一个集合,而是一个单独的位,用来决定进程成的Effective集合。
  有上述描述可知,Linux系统中的能力分为两部分,一部分是进程能力,一部分是文件能力,而Linux内核终检查的是进程能力中的Effective。而文件能力和进程能力中的其他部分用来完整能力继承、限制等方面的内容。
  3、Linux能力机制的继承
  在linux终端查看capabilities的man手册,其中有继承关系公式如下
  P'(permitted) = (P(inheritable) & F(inheritable)) |
  (F(permitted) & cap_bset)              //新进程的permitted有老进程的和新进程的inheritable和可执行文件的permitted及cap_bset运算得到.
  P'(effective) = F(effective) ? P'(permitted) : 0            //新进程的effective依赖可执行文件的effective位,使能:和新进程的permitted一样,负责为空
  P'(inheritable) = P(inheritable)    [i.e., unchanged]       //新进程的inheritable直接继承老进程的Inheritable
  说明:
  P   在执行execve函数前,进程的能力
  P'  在执行execve函数后,进程的能力
  F   可执行文件的能力
  cap_bset 系统能力的边界值,在此处默认全为1
  有测试程序如下:
father.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/capability.h>
#include <errno.h>
void list_capability()
{
struct __user_cap_header_struct cap_header_data;
cap_user_header_t cap_header = &cap_header_data;
struct __user_cap_data_struct cap_data_data;
cap_user_data_t cap_data = &cap_data_data;
cap_header->pid = getpid();
cap_header->version = _LINUX_CAPABILITY_VERSION_1;
if (capget(cap_header, cap_data) < 0) {
perror("Failed capget");
exit(1);
}
printf("Cap data permitted: 0x%x,  effective: 0x%x,  inheritable:0x%x ",
cap_data->permitted, cap_data->effective,cap_data->inheritable);
}
int main(void)
{
cap_t caps = cap_init();
cap_value_t capList[2] = {CAP_DAC_OVERRIDE, CAP_SYS_TIME};
unsigned num_caps = 2;
//cap_set_flag(caps, CAP_EFFECTIVE, num_caps, capList, CAP_SET);
cap_set_flag(caps, CAP_INHERITABLE, num_caps, capList, CAP_SET);
cap_set_flag(caps, CAP_PERMITTED, num_caps, capList, CAP_SET);
if(cap_set_proc(caps))
{
perror("cap_set_proc");
}
list_capability();
execl("/home/xlzh/code/capability/child", NULL);
sleep(1000);
}
child.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/capability.h>
#include <errno.h>
void list_capability()
{
struct __user_cap_header_struct cap_header_data;
cap_user_header_t cap_header = &cap_header_data;
struct __user_cap_data_struct cap_data_data;
cap_user_data_t cap_data = &cap_data_data;
cap_header->pid = getpid();
cap_header->version = _LINUX_CAPABILITY_VERSION_1;
if (capget(cap_header, cap_data) < 0) {
perror("Failed capget");
exit(1);
}
printf("child Cap data permitted: 0x%x, effective: 0x%x, inheritable:0x%x ", cap_data->permitted, cap_data->effective,cap_data->inheritable);
}
int main(void)
{
list_capability();
sleep(1000);
}