Linux用户与最小权限原则解析

Linux的用户在登录(login)之后，就带有一个用户身份(user ID, UID)和一个组身份(group ID, GID)。在Linux文件管理背景知识中，我们又看到，每个文件又有九位的权限说明，用来指明该文件允许哪些用户执行哪些操作(读、写或者执行)。

(参考Linux文件管理背景知识)

一般来说，Linux的用户信息保存在/etc/passwd中，组信息保存在/etc/group中，文件的每一行代表一个用户/组。早期的Linux将密码以名码的形式保存在/etc/passwd中，而现在则多以暗码(也就是加密之后的形式)的形式保存在/etc/shadow中。将密码存储在/etc/shadow中提高了密码的安全性，因为/etc/passwd允许所有人查看，而/etc/shadow只允许root用户查看。 

进程权限

但是，在Linux中，用户的指令是在进程的范围内进行的。当我们向对某个文件进行操作的时候，我们需要在进程中运行一个程序，在进程中对文件打开，并进行读、写或者执行的操作。因此，我们需要将用户的权限传递给进程，以便进程真正去执行操作。例如我们有一个文件a.txt, 文件中为一个字符串:

Hello world!

我以用户Vamei的身份登录，并在shell中运行如下命令：

$cat a.txt

整个运行过程以及文件读取如下:

我们可以看到，整个过程中我们会有两个进程，一个是shell本身(2256)，一个是shell复制自身，再运行/bin/cat (9913)。图中的fork, exec, PID可参看Linux进程基础。第二个进程总共对文件系统进行了两次操作，一次是执行(x)文件/bin/cat，另外一次是读取(r)文件a.txt。使用$ls -l 查看这两个文件的权限:

$ls -l /bin/cat
-rwxr-xr-x 1 root root 46764 Apr 1 2012 /bin/cat


$ls -l a.txt
-rw-rw-r-- 1 Vamei Vamei 14 Oct 7 09:14 a.txt

从上面可以看到(参考Linux文件管理背景知识)，/bin/cat让所有用户都享有执行的权利，而Vamei作为a.txt的拥有者，对a.txt享有读取的权利。

让我们进入更多的细节 (The devil is in the details)。在进行这两次操作的时候，尽管用户Vamei拥有相应的权限，但我们发现，真正做工作的是进程9913。我们要让这个进程得到相应的权限。实际上，每个进程会维护有如下6个ID：

真实身份：real UID,  real GID

有效身份： effective UID,  effective GID

存储身份：saved UID,  saved GID

其中，真实身份是我们登录使用的身份，有效身份是当该进程真正去操作文件时所检查的身份，存储身份较为特殊，我们等一下再深入。当进程fork的时候，真实身份和有效身份都会复制给子进程。大部分情况下，真实身份和有效身份都相同。当Linux完成开机启动之后，init进程会执行一个login的子进程。我们将用户名和密码传递给login子进程。login在查询了/etc/passwd和/etc/shadow，并确定了其合法性之后，运行(利用exec)一个shell进程，shell进程真实身份被设置成为该用户的身份。由于此后fork此shell进程的子进程都会继承真实身份，所以该真实身份会持续下去，直到我们登出并以其他身份再次登录(当我们使用su成为root的时候，实际上就是以root身份再次登录，此后真实身份成为root)。

最小权限原则

每个进程为什么不简单地只维护真实身份，却选择费尽麻烦地去维护有效身份和存储身份呢？这牵涉到Linux的“最小特权”(least priviledge)的原则。Linux通常希望进程只拥有足够完成其工作的特权，而不希望赋予更多的特权给它。从设计上来说，最简单的是赋予每个进程以super user的特权，这样进程就可以想做什么做什么。然而，这对于系统来说是一个巨大的安全漏洞，特别是在多用户环境下，如果每个用户都享有无限制的特权，就很容易破坏其他用户的文件或者系统本身。“最小特权”就是收缩进程所享有的特权，以防进程滥用特权。

然而，进程的不同阶段可能需要不同的特权。比如一个进程最开始的有效身份是真实身份，但运行到中间的时候，需要以其他的用户身份读入某些配置文件，然后再进行其他的操作。为了防止其他的用户身份被滥用，我们需要在操作之前，让进程的有效身份变更回来成为真实身份。这样，进程需要在两个身份之间变化。

存储身份就是真实身份之外的另一个身份。当我们将一个程序文件执行成为进程的时候，该程序文件的拥有者(owner)和拥有组(owner group)可以被，存储成为进程的存储身份。在随后进程的运行过程中，进程就将可以选择将真实身份或者存储身份复制到有效身份，以拥有真实身份或者存储身份的权限。并不是所有的程序文件在执行的过程都设置存储身份的。需要这么做的程序文件会在其九位(bit)权限的执行位的x改为s。这时，这一位(bit)叫做set UID bit或者set GID bit。

$ls -l /usr/bin/uuidd
-rwsr-sr-x 1 libuuid libuuid 17976 Mar 30 2012 /usr/sbin/uuidd

当我以root(UID), root(GID)的真实身份运行这个程序的时候，由于拥有者(owner)有s位的设定，所以saved UID被设置成为libuuid，saved GID被设置成为libuuid。这样，uuidd的进程就可以在两个身份之间切换。 

我们通常使用chmod来修改set-UID bit和set-GID bit:

$chmod 4700 file

我们看到，这里的chmod后面不再只是三位的数字。最前面一位用于处理set-UID bit/set-GID bit，它可以被设置成为4/2/1以及或者上面数字的和。4表示为set UID bit, 2表示为set GID bit，1表示为sticky bit (暂时不介绍)。必须要先有x位的基础上，才能设置s位。 

作为一个Linux用户来说，我们并不需要特别关心上面的机制。但是，当我们去编写一个Linux应用程序的时候，就要注意在程序中实现以上切换(有必要的前提下)，以便让我们的程序符合"最小权限"的原则，不给系统留下可能的安全隐患。给你的程序过度的权限的话，就像是吃下去下面的汉堡:

容易让人吃伤的汉堡: 过度的“权限” 

总结

real/effective/saved UID/GID

saved UID/GID bit

“最小权限”原则

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。