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用LIDS增强系统安全

    LIDS( Linux入侵侦察系统)是Linux内核补丁和系统管理员工具(lidsadm),它加强了Linus内核。 它在内核中实现了一种安全模式 -- 参考模式以及内核中的Mandatory Access Control(命令进入控制)模式。本文将阐述LIDS的功能和如何使用它来建立一个安全的Linux系统。

1. 为什么选择LIDS

  随着互连网上Linux越来越受欢迎 ,越来越多现有GNU/LINUX系统上的应用软件中的安全漏洞被发现。很多程序利用了程序员的粗心,例如缓存溢出、格式化代码攻击。当系统安全受到程序的危及,黑客获得ROOT权限以后,整个系统将被入侵者控制。

  由于代码的开放性,我们可以获得很多所希望Linux应用程序的原代码,并且根据我们的需要来修改。所以bug能很容易地被找到,并很快修补。但是当漏洞被揭示后,而系统管理员疏于给漏洞打补丁,从而造成很容易地就被入侵,更糟的是黑客能获得ROOT SHELL。利用现有的GNU/Linux系统,他为所欲为。这正是LIDS想要解决的问题。

  首先看看现有的GNU/Linux系统存在哪些问题。

  文件系统未受到保护

  系统中的很多重要的文件,例如 /bin/login,一旦黑客入侵后,他可以上传修改过的login文件来代替/bin/login ,然后他就可以不需要任何登陆名和密码就登陆系统。这常被称为Trojan house。

  进程未受到保护

  系统上运行的进程是为某些系统功能所服务的,例如HTTPD是一个web服务器来满足远程客户端对于web的需求。作为web服务器系统,保护其进程不被非法终止是很重要的。但是当入侵者获得了ROOT权限后,我们却无能为力。

  系统管理未受保护

  很多系统管理,例如,模块的装载/卸载,路由的设置,防火墙的规则,能很容易就被修改,如果用户的ID是0。所以当入侵者获得ROOT权限后,就变得很不安全。

  超级用户(root)作为ROOT可能滥用权限

  他可以为所欲为。作为ROOT他甚至可以对现有的权限进行修改。

  综上所述,我们发现在现有的Linux系统中的进入控制模式是不足以建立一个安全的Linux系统。我们必须在系统中添加新的模式来解决这些问题。这就是LIDS所要做的。

2. LIDS的特色

  Linux入侵侦察系统是Linux内核补丁和系统管理员工具,它加强了内核的安全性。它在内核中实现了参考监听模式以及Mandatory Access Control(命令进入控制)模式。当它起作用后,选择文件进入,每一个系统/网络的管理操作,任何使用权限, raw device, mem 和 I/O 进入将可以禁止甚至对于ROOT也一样。它使用和扩展了系统的功能,在整个系统上绑定控制设置,在内核中添加网络和文件系统的安全特性,从而加强了安全性。你可以在线调整安全保护,隐藏敏感进程,通过网络接受安全警告等等。

  简而言之,LIDS提供了保护、侦察、响应的功能,从而是LINUX系统内核中的安全模式得以实现。

  2.1 保护

  LIDS提供以下的保护 :

保护硬盘上任何类型的重要文件和目录,任何人包括ROOT都无法改变。
能保护重要进程不被终止
能防止非法程序的RAW IO 操作。保护硬盘,包括MBR保护,等等。
能保护系统中的敏感文件,防止未被授权者(包括ROOT)和未被授权的程序进入。
  2.2 侦察

  当有人扫描你的主机, LIDS能侦察到并报告系统管理员。 LIDS也可以检测到系统上任何违法规则的进程。

  2.3 响应

  当有人违反规则, LIDS会将非法的运作细节记录到受LIDS保护的系统log文件中。 LIDS还可以将log信息传到你的信箱中。LIDS也可以马上关闭与用户的对话。

3. 建立安全的Linux系统

  看完了LIDS特性,让我们来看看怎么样一步步地用LIDS建立安全的系统。

  3.1 下载LIDS补丁和相关正式的Linux内核

  可以从LIDS Home,LIDS Ftp Home或最近的LIDS Mirror获得LIDS补丁和系统管理工具。

  补丁名称是lids-x.xx-y.y.y.tar.gz, x.xx代表lids的版本, y.y.y代表Linux内核版本.例如, lids-0.9.9-2.2.17.tar.gz代表lids 版本是0.9.9 以及相关的内核版本是2.2.17.。

  必须下载相关的内核版本。例如,你下载了lids-0.9.9-2.2.17.tar.gz,那你就应该下载Linux内核2.2.17的原代码。可以从Kernel FTP Site或其他镜象获得内核原码。

  然后,将内核原码和LIDS tar解压.例如,从 www.lids.org得到lids-0.9.9-2.2.17.tar.gz,从ftp.us.kernel.org得到linux-2.2.17.tar.bz2后:

-----------------------------------------------------------

1. uncompress the Linux kernel source code tree.
# cd linux_install_path/
# bzip2 -cd linux-2.2.17.tar.bz2 | tar -xvf -


2. uncompress the lids source code and install the lidsadm tool.
# cd lids_install_path
# tar -zxvf lids-0.9.8-2.2.17.tar.gz

-----------------------------------------------------------

  3.2 在正式的linux内核上打LIDS补丁

  Linux内核原码打LIDS补丁

-----------------------------------------------------------

# cd linux_install_path/linux
# patch -p1

/* link the default source path to lids patched version
# rm -rf /usr/src/linux
# ln -s linux_install_patch/linux /usr/src/linux

 

  3.3 配置Linux内核

-----------------------------------------------------------

configure the Linux kernel
# cd linux
# make menuconfig or make xconfig

-----------------------------------------------------------

  现在,配置Linux内核,按照以下步骤实施:

[*] Prompt for development and/or incomplete code/drivers
[*] Sysctl support

After that, you will find that a new item appear in the bottom of the configuration menu name "Linux Intrusion Detection System". Entering this menu, turn the

[*] Linux Intrusion Detection System support (EXPERIMENTAL) (NEW).

  配置LIDS内核以后.退出配置界面,编译内核。

# make dep
# make clean
# make bzImage
# make modules
# make modules_install

  3.4 在Linux系统上安装LIDS和系统管理工具

  复制 bzImage 到 /boot/ ,编辑 /etc/lilo.conf


-----------------------------------------------------------

# cp arch/i386/boot/bzImage /boot/bzImage-lids-0.9.9-2.2.17

/* build admin tools */
# cd lids-0.9.8-2.2.17/lidsadm-0.9.8/
# make
# make install

# less /etc/lilo.conf
boot=/dev/hda
map=/boot/map
install=/boot/boot.b
prompt
timeout=50
default=linux

image=/boot/vmlinuz-2.2.16-3
label=linux
read-only
root=/dev/hda2

image=/boot/bzImage-lids-0.9.9-2.2.17
label=dev
read-only
root=/dev/hda2

-----------------------------------------------------------

  运行/sbin/lilo 来安装新内核

# /sbin/lilo

 

  3.5 配置LIDS系统

  在重新启动以前,必须配置lids系统,使其符合你的安全需要.你可以定义受保护的文件,受保护的进程等等。

  缺省情况下,lidsadm将把缺省配置文件安装到 /etc/lids/。你必须根据自己的需要重新配置。首先,可以更新缺省lids.conf的inode/dev值。

# /sbin/lidsadm -U

  3.6 重新启动系统

  配置完Linux系统后,重新启动.当lilo出现时,选择装载the lids enable kernel。然后,你就将进入美妙的LIDS世界。

  3.7 封装内核

  系统启动后,不要忘记用lidsadm封装内核,在最后/etc/rc.local加入以下命令

# /sbin/lidsadm -I

  3.8 在线管理

  封装完内核后,你的系统就处于LIDS的保护下。可以做一些测试来验证,如果想改变某些配置,例如修改权限,可以通过输入密码方式在线改变lids的安全等级。


# /sbin/lidsadm -S -- -LIDS

  改变lids配置属性后,例如lids.conf,lids.cap,你可以通过以下命令在内核中重新装载配置文件

# /sbin/lidsadm -S -- +RELOAD_CONF
4. 配置LIDS系统

  4.1 LIDS配置目录 -- “/etc/lids/”

  安装 lidsadm以后,在/etc/lids/下会产生一个 lids配置目录,当内核启动时,配置信息将被读入内核中来初始化 LIDS系统。

lids.conf 这是用来储存 LIDS ACLs信息的文件。它包括定义事件进入类型的ACLs.其项目可以用lidsadm来添加或删除。
lids.cap 这个文件包括了系统中所有的权限,可以通过编辑它来配置系统中启动或禁止的权限。在想要启动的名称前设置 "+"或设置 "-"来禁止。安装系统时, lids.cap 以缺省值存在,应该按照自己的需要改变它。
lids.net 这个文件是用来配置通过网络传送警告信件的。可以定义 SMTP服务器、端口、信息题目等等。
   这一文件需要在配置内核时选择:

  [*] Send security alerts through network (NEW)

lids.pw 这是用来储存由"lidsadm -P"产生的密码的文件,需要在配置内核时选择:
   [*] Allow switching LIDS protections (NEW)

  注意: 如果要改变lids保护等级,你必须在重新启动内核前运行"lidsadm -P"l.

  4.2 保护文件和目录

  首先,要决定哪些文件需要受保护。建议你应该保护系统二进制文件和系统配置文件,例如/usr/,/sbin/,/etc/,/var/log/。

  其次,要决定保护文件的方式. LIDS提供四种保护类型:

  DENY access to any body(禁止任何人进入)。

  这种方式意味着没有人能够看见或修改文件或目录. 最敏感的文件应该配置为DENY。 例如,可以将 /etc/shadow设置为 DENY access to anybody,

-------------------------------------------------------
Usage
lidsadm -A -o file_to_protected -j DENY

# lidsadm -A -o /etc/shadow -j DENY
After reboot or RELOAD the configurate files. you can see,
# ls /etc/shadow
ls: /etc/shadow: No such file or directory
-------------------------------------------------------

  然后, 你要设置一些可以进入文件的程序,例如,登陆系统时,/bin/login文件需要从受保护的文件/etc/shadow里读取密码 ,但/etc/shadow不允许任何人进入,所以你应该:

-------------------------------------------------------
Usage
lidsadm -A -s SUBJECT_PROGRAM -o OBJECT_PROGRAM -j READ/WRITE/APPEND
# lidsadm -A -s /bin/login -o /etc/shadow -j READ
-------------------------------------------------------

  配置生效后,你可以登陆到系统上但无法进入/etc/shadow。这是MAC (mandatory access control命令进入控制)的一个实例。

Read Only Files(只读文件)

  这种方式意味着没有人可以改变文件,建议/etc/passwd,/bin/passwd等类似文件可以采取这种方式。

-------------------------------------------------------
lidsadm -A -o file_to_protect -j READ

example,

1. to protect the whole /sbin/ as read-only.

# /sbin/lidsadm -A -o /sbin/ -j READ

2. to protect /etc/passwd as read-only

# /sbin/lidsadm -A -o /etc/passwd -j READ
-------------------------------------------------------

  Append Only Files(只能添加文件)

  大多此类文件是指系统的log文件,例如 /var/log/message ,/var/log/secure。 文件只能添加而不能删除或修改以前的内容。

------------------------------------------------------
USAGE:
lidsadm -A -o filename_to_protect -j APPEND

example,

1. to protect the system log files

# /sbin/lidsadm -A -o /var/log/message -j APPEND
# /sbin/lidsadm -A -o /var/log/secure -j APPEND

2. to protect the apache httpd log files

# /sbin/lidsadm -A -o /etc/httpd/logs/ -j APPEND
-----------------------------------------------------
WRITE(可写)

  此类型用于定义可以改写的文件。

  Mandatory Access Control in file protection(文件保护中的命令进入控制)

  定义哪个项目(程序)可以以哪种方式(READ,APPEND,WRITE)进入哪个目标(文件)。

  例如,定义/home/httpd/为DENY to anybody然后让/usr/sbin/httpd能从目录中READ。 这样一来, Web服务器可以正常地作为公用WEB服务器,但在/home/httpd/下的内容和程序是不可见的,也不能被修改。如果入侵者通过httpd的bug获得了root shell,他即使在root shell下也不能看到文件,即使他可以通过改写堆栈在httpd服务器中插入危险的代码,他也只能读到/home/httpd下的文件,而不能修改。

----------------------------------------------------
# lidsadm -A -o /home/httpd -j DENY
# lidsadm -A -s /usr/sbin/httpd -o /home/httpd -j READ
---------------------------------------------------

实例

  下面是LIDS HOWTO中的一个实例

---------------------------------------------------
lidsadm -Z
lidsadm -A -o /boot -j READ
lidsadm -A -o /vmlinuz -j READ
lidsadm -A -o /lib -j READ
lidsadm -A -o /root -j READ
lidsadm -A -o /etc -j READ
lidsadm -A -o /sbin -j READ
lidsadm -A -o /usr/sbin -j READ
lidsadm -A -o /bin -j READ
lidsadm -A -o /usr/bin -j READ
lidsadm -A -o /usr/lib -j READ
lidsadm -A -o /var/log -j APPEND
---------------------------------------------------

  安装lidsadm后,在lidsadm包中会有一个样例lids.conf 存放于/etc/lids/下,你必须运行 "lidsadm -U"更新 inode/dev值,根据需要重新配置它。

4.3 保护进程

  UN-killable process(不可杀进程)

  LIDS 可以保护进程当其父程序初始化时(pid=1)[ the process whose parent is init(pid=1)]必须配置权限 (/etc/lids/lids.cap),如下:

-29:CAP_INIT_KILL

  hidden process(隐藏进程)

  由于进程被隐藏, 所以当进程启动时,任何人用 "ps"命令或在"/proc"下都无法找到 .

--------------------------------------------------
example,
lidsadm -A -s /usr/sbin/httpd -t -o CAP_HIDDEN -j INHERIT

--------------------------------------------------

  4.4 权限保护

  Capabilities类似于赋予进程的权限, root方式拥有所有权限,但存在权限绑定设置。在普通的内核中,当你从绑定设置中删除一个权限,再也没有人可以使用它了,直到下次重新启动。 (关于普通使用可以参考http://www.netcom.com/ spoon/lcap)。

  LIDS修改这一属性,使你可以任意转换。进入/proc/sys/kernel/cap_bset被捕获后引发安全警报,lidsadm承担所有这些工作。

  可以通过运行lidsadm列出所有的LIDS权限,和每一权限确切的含义。


  系统权限配置

  系统权限属性存放于/etc/lids/lids.cap,必须编辑此文件来适应你的需要。

  这里,我们讨论其中的两个属性:

  CAP_SYS_RAWIO 启用这一权限,我们可以

  allow ioperm/iopl and /dev/port access,
  allow /dev/mem and /dev/kmem access and
  allow raw block devices (/dev/[sh]d??) access

  当禁止了这项功能以后,可以使得系统上所有进程失去对于raw device的权限,例如运行lilo。

  但是一些进程需要此权限来打开,例如XF86_SVGA, 所以在编译内核的时候, 使一些程序处于例外状态。


  CAP_NET_ADMIN 这个项目可以得到以下权限

interface configuration
administration of IP firewall, masquerading and accounting
setting debug option on sockets
modification of routing tables
setting arbitrary process / process group ownership on sockets
binding to any address for transparent proxying
setting TOS (type of service)
setting promiscuous mode
clearing driver statistics
multicasting
read/write of device-specific registers

  出于安全因素,应该禁止此项目来禁止改变网络配置。当其被禁止后,防火墙规则将不允许被改变。

配置lids.cap

  可以在capability name前加 "+"或"-"来启动或禁止权限。

--------------------------------------------------
### 0: In a system with the _POSIX_CHOWN_RESTRICTED option defined, this overrides the restriction
### 0: of changing file ownership and group ownership.
#
-0:CAP_CHOWN

### 1: Override all DAC access, including ACL execute access if _POSIX_ACL is defined. Excluding
### 1: DAC access covered by CAP_LINUX_IMMUTABLE.
#
+1:CAP_DAC_OVERRIDE
---------------------------------------------------

  以上例子演示了禁止CAP_CHOWN (-),启动CAP_DAC_OVERRIDE(+),应该仔细检查lids.cap文件来决定哪些需要启动哪些需要禁止。


  用capabilities为独立进程分类

  你可以使用capability为独立进程分类,从而使得进程可以做到一些系统所禁止的事情。

  例如,你可以在/etc/lids/lids.cap下禁止CAP_SYS_RAWIO(-),但你仍然需要使用X服务,所以你可以:

# lidsadm -A -s /usr/X11R6/bin/XF86_SVGA -t -o CAP_SYS_RAWIO -j INHERIT

  使得XF86_SVGA拥有CA_SYS_RAWIO的权限,而其他程序不能获得CAP_SYS_RAWIO。

  封装内核

  启动内核以后,系统权限要在封装内核以后才会起作用。你必须将以下命令加入RefHat系统的/etc/rc.d/rc.local下,或其他系统的启动初始文件中

#/sbin/lidsadm -I

 

  4.5 网络安全

  LIDS提供了加强网络安全的功能。

  基于capability的网络安全

  通过capability,可以加强网络安全性。比如anti snifferring,不能绑定低于1024的端口,不能改变防火墙和路由器规则。所以,建议仔细阅读每一项capability.


  内核中的扫描检测器

  LIDS提供了一个内核扫描检测器,用来侦察是否有人在扫描你的系统。这个扫描器可以侦察到half-open scan, SYN stealth port scan, Stealth FIN, Xmas,或是Null scan等等, 象nmap,satan等工具都能被检测到。

  当raw socket被禁止时,它会起作用。这样一来,一些基于监听上的user space detector不起作用。并且这一检测器不使用任何socket,比任何user space detector要安全。

  如果想要启用这项功能,可以在编译内核的时候选择。


  4.6 入侵响应系统

  当LIDS检测到违反已定义规则时,它可以用以下方式回应。

  记录信息

  当有人违反规则, lids_security_log将把信息记录下来, 记录也具有anti_logging_flood的能力,可以在编译内核时设置。


  通过mail服务器记录信息

  LIDS的新功能可以把信息传输到你的信箱。你可以在/etc/lids/lids.net下定义邮件服务器IP,外来邮件地址等等。

样例

-----------------------------------------------------
MAIL_SWITCH=1

# MAIL_RELAY=hex IP:port
# IP11.1 of the machine that will be directly connected by LIDS
# for relaying its mails. Port is usually 25, but who knows...
MAIL_RELAY=210.73.88.149:25

# MAIL_SOURCE=source machine :
# Name of the source machine, used for the ehlo identification.
# Note that a bad name here could make the mail relay refuse your
# mails.
MAIL_SOURCE=lids.chinacluster.com
-----------------------------------------------------

  此例中,SMTP服务器是210.73.88.149,端口25.邮件资源用于EHLO identification。

  控制台的挂起

  当用户违反规则,控制台将关闭用户的控制台。





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