Verschachtelte Namensräume, Namensraum-Mitgliedschaft¶

Benutzernamensräume können verschachtelt werden, das bedeutet, dass jeder Benutzernamensraum—außer dem anfänglichen (»Wurzel-«)Namensraum—über einen Vorgängernamensraum verfügt und keinen oder mehrere Nachfolgernamensräume haben kann. Der Vorgängernamensraum ist der Benutzernamensraum des Prozesses, der den Benutzernamensraum mittels eines Aufrufs von unshare(2) oder clone(2) mit dem Schalter CLONE_NEWUSER erstellte.

(Seit Version 3.11) erzwingt der Kernel eine Begrenzung von 32 verschachtelten Stufen an Benutzernamensräumen. Aufrufe an unshare(2) oder clone(2), die zum Überschreiten dieser Begrenzung führen würden, schlagen mit dem Fehler EUSERS fehl.

Jeder Prozess ist Mitglied in genau einem Benutzernamensraum. Ein mit fork(2) oder clone(2) ohne den Schalter CLONE_NEWUSER erstellter Prozess ist ein Mitglied im gleichen Benutzernamensraum wie sein Elternprozess. Ein Prozess mit nur einem Thread kann einem anderen Benutzernamensraum mit setns(2) beitreten, falls er über CAP_SYS_ADMIN in diesem Namensraum verfügt; wenn er dies durchführt, erlangt er den vollständigen Satz an Capabilitys in diesem Namensraum.

Ein Aufruf von clone(2) oder unshare(2) mit dem Schalter CLONE_NEWUSER führt dazu, dass der Kindprozess (für clone(2)) oder der Aufrufende (für unshare(2)) ein Mitglied des neuen, durch den Aufruf erstellten Benutzernamensraums wird.

Die Aktion NS_GET_PARENT ioctl(2) kann zum Erkennen der Vorgänger-/Nachfolger-Beziehung von Benutzernamensräumen verwandt werden; siehe ioctl_ns(2).

Capabilitys¶

Der durch clone(2) mit dem Schalter CLONE_NEWUSER erstellte Kindprozess beginnt mit einem vollständigen Satz an Capabilitys in dem neuen Benutzernamensraum. Entsprechend erlangt ein Prozess, der einen neuen Benutzernamensraum mittels unshare(2) erstellt oder ihm mittels setns(2) beitritt, einen vollständigen Satz an Capabilitys in diesem Namensraum. Anderserseits hat dieser Prozess keine Capabilitys in dem Vorgänger- (im Falle von clone(2)) oder vorhergehenden (im Falle von unshare(2) und setns(2)) Benutzernamensraum, selbst falls der neue Namensraum vom Benutzer root erstellt wird oder dieser ihm beitritt (d.h. einem Prozess mit der Benutzerkennung 0 im Wurzel-Namensraum).

Beachten Sie, dass ein Aufruf von execve(2) dazu führt, dass die Capabilitys eines Prozesses auf die normale Art und Weise erneut berechnet werden (siehe capabilities(7)). Folglich wird der Prozess alle Capabilitys verlieren, außer er hat eine Benutzerkennung von 0 innerhalb des Namensraums oder die ausführbare Datei hat eine vererbbare Capability-Maske, die nicht leer ist. Siehe die nachfolgende Diskussion von Benutzer- und Gruppenkennungabbildung.

Ein Aufruf von clone(2) oder unshare(2) mit dem Schalter CLONE_NEWUSER oder ein Aufruf von setns(2), der den Aufrufenden in einen anderen Benutzernamensraum verschiebt, setzt die Schalter »securebits« (siehe capabilities(7)) im Kind (für clone(2)) oder dem Aufrufenden (für unshare(2) oder setns(2)) auf ihre Vorgabewerte (alle Schalter deaktiviert). Beachten Sie, dass der Aufrufende nach einem Aufruf von setns(2) keine Capabilitys in seinem ursprünglichen Benutzernamensraum mehr hat und es daher für einen Prozess nicht möglich ist, seine Schalter »securebits« zurückzusetzen und gleichzeitig seine Mitgliedschaft im Benutzernamensraum zu erhalten, indem ein Paar von setns(2)-Aufrufen verwandt wird, um sich in einen anderen Benutzernamensraum zu verschieben und dann zu seinem ursprünglichen Namensraum zurückzukehren.

Die Regeln zur Bestimmung, ob ein Prozess eine Capability in einem bestimmten Benutzernamensraum hat, sind wie folgt:

1.

Ein Prozess hat eine Capability innerhalb eines Benutzernamensraums, falls er ein Mitglied dieses Namensraums ist und er die Capability in seiner effektiven Capability-Menge hat. Ein Prozess kann Capabilitys in seiner effektiven Capability-Menge auf verschiedene Arten erlangen. Beispielsweise könnte er ein set-user-ID-Programm oder eine ausführbare Datei mit zugeordneten Datei-Capabilitys ausführen. Zusätzlich könnte ein Prozess Capabilitys mittels der bereits beschriebenen Auswirkungen von clone(2), unshare(2) oder setns(2) erlangen.

2.

Falls ein Prozess eine Capability in einem Benutzernamensraum hat, dann hat es diese Capability in allen nachfolgenden (und weiter entfernten Nachfolge-) Namensräumen ebenfalls.

3.

Wenn ein Benutzernamensraum erstellt wird, zeichnet der Kernel die effektive Benutzerkennung des erstellenden Prozesses als »Eigentümer« des Namensraums auf. Ein Prozess, der sich im Vorgänger des Benutzernamensraums befindet und dessen effektive Benutzerkennung auf die des Eigentümers des Namensraums passt, hat alle Capabilitys in diesem Namensraum. Dank der vorherigen Regel bedeutet dies, dass der Prozess auch über alle Capabilitys in allen weiteren entfernten nachfolgenden Benutzerräumen verfügt. Die Aktion NS_GET_OWNER_UID ioctl(2) kann zum Ermitteln der Benutzerkennung des Eigentümers des Namensraums verwandt werden; siehe ioctl_ns(2).

Auswirkungen von Capabilitys innerhalb eines Benutzernamensraums¶

Hat ein Prozess eine Capability innerhalb eines Benutzernamensraums, dann darf er Aktionen nur auf Ressourcen anwenden (die Privilegien benötigen), die durch diesen Namensraum reguliert werden. Mit anderen Worten erlaubt eine Capability in einem Benutzernamensraum einem Prozess, privilegierte Aktionen auf Ressourcen durchzuführen, die durch (Nichtbenutzer-)Namensräume gelenkt werden, die den Benutzernamensräumen gehören bzw. diesen zugeordnet sind (siehe den nächsten Unterabschnitt).

Auf der anderen Seite gibt es viele privilegierte Aktionen, die Ressourcen betreffen, die keinem Namensraumtyp zugeordnet sind, beispielsweise dem Ändern der Systemzeit (z.B. Kalender) (wird durch CAP_SYS_TIME reguliert), dem Laden eines Kernelmoduls (wird durch CAP_SYS_MODULE reguliert) und dem Erstellen eines Gerätes (wird durch CAP_MKNOD reguliert). Nur Prozesse, die über Privilegien in dem ursprünglichen Benutzernamensraum verfügen, können solche Aktionen durchführen.

Wenn ein Prozess CAP_SYS_ADMIN innerhalb eines Namensraums hält, der den Einhängenamensraum des Prozesses besitzt, dann kann er Bind-Einhängungen erstellen und die folgenden Arten an Dateisystemen einhängen:

Wenn ein Prozess CAP_SYS_ADMIN innerhalb eines Namensraums hält, der den Cgroup-Namensraum des Prozesses besitzt, dann kann er (seit Linux 4.6) das Cgroup-Version-2-Dateisystem und die benannten Cgroup-Version-1-Hierarchien (d.h. Cgroup-Dateisysteme, die mit der Option "none,name=" eingehängt sind) einhängen.

Wenn ein Prozess CAP_SYS_ADMIN innerhalb eines Namensraums hält, der den PID-Namensraum des Prozesses besitzt, dann kann er (seit Linux 3.8) /proc-Dateisysteme einhängen.

Beachten Sie, dass das Einhängen blockbasierter Dateisysteme nur von Prozessen erfolgen kann, die CAP_SYS_ADMIN in dem anfänglichen Benutzernamensraum enthalten.

Wechselwirkung von Benutzernamensräumen und anderen Arten von Namensräumen¶

Seit Linux 3.8 können nicht privilegierte Prozesse Benutzernamensräume erstellen und andere Arten von Namensräumen können nur mit der Capability CAP_SYS_ADMIN im Benutzernamensraum des Aufrufenden erstellt werden.

Wenn ein Nichtbenutzer-Namensraum erstellt wird, gehört er dem Benutzernamensraum, in dem der erstellende Prozess zum Erstellungszeitraum des Namensraums Mitglied war. Privilegierte Aktionen auf Ressourcen, die von einem Nichtbenutzer-Namensraum reguliert werden, benötigen, dass der Prozess über die notwendigen Capabilitys in dem Benutzernamensraum verfügt, der den Nichtbenutzer-Namensraum besitzt.

Falls CLONE_NEWUSER zusammen mit anderen Schaltern CLONE_NEW* in einem einzelnen Aufruf von clone(2) oder unshare(2) angegeben wird, wird garantiert, dass der Namensraum zuerst erstellt wird, und damit dem Kindprozess (clone(2)) oder dem aufrufenden Prozess (unshare(2)) Privilegien über den durch den Aufruf erstellten Namensraum gegeben wird. Daher ist es für einen nicht privilegierten Aufrufenden möglich, diese Schalterkombination festzulegen.

Wenn ein neuer Namensraum (der kein Benutzernamensraum ist) mittels clone(2) oder unshare(2) erstellt wird, zeichnet der Kernel den Benutzernamensraum des erstellenden Prozesses als Eigentümer des neuen Namensraums auf. (Diese Zuordnung kann nicht geändert werden). Wenn nachfolgend ein Prozess in dem neuen Namensraum eine privilegierte Aktion durchführt, die auf globalen Ressourcen agiert, die durch den Namensraum isoliert werden, dann erfolgen die Berechtigungsprüfungen gemäß der Capabilitys des Prozesses in dem Benutzernamensraum, den der Kernel dem neuen Namensraum zuordnet. Wird beispielsweise angenommen, dass ein Prozess versucht, den Rechnernamen, eine durch UTS-Namensräume regulierte Ressource, zu ändern (sethostname(2)), dann wird der Kernel bestimmen, welchem Benutzernamensraum der UTS-Namensraum des Prozesses gehört und prüfen, ob der Prozess über die benötigte Capability (CAP_SYS_ADMIN) in diesem Benutzernamensraum verfügt.

Die Aktion NS_GET_USERNS ioctl(2) kann zum Erkennen des Benutzernamensraums verwandt werden, dem der Nichtbenutzer-Namensraum gehört; siehe ioctl_ns(2).

Benutzer- und Gruppenkennungabbildungen: uid_map und gid_map¶

Wenn ein Benutzernamensraum erstellt wird, beginnt er mit einer Abbildung der Benutzerkennungen (Gruppenkennungen) auf die des Vorgängernamensraumes. Die Dateien /proc/[PID]/uid_map und /proc/[PID]/gid_map (verfügbar seit Linux 3.5) legen diese Abbildungen für die Benutzer- und Gruppenkennungen innerhalb des Benutzernamensraumes für den Prozess PID offen. Diese Dateien können ausgelesen werden, um die Abbildungen innerhalb eines Benutzernamensraums zu betrachten und (einmal) beschrieben zu werden, um diese Abbildungen zu definieren.

Die Beschreibung in den folgenden Absätzen erklärt die Details für uid_map; gid_map ist vollständig identisch, sofern jedes Vorkommen von »Benutzerkennung« durch »Gruppenkennung« ersetzt wird.

Die Datei uid_map legt die Abbildung der Benutzerkennung von dem Benutzernamensraum des Prozesses PID in den Benutzernamensraum des Prozesses offen, der uid_map öffnete (siehe aber auch die nachfolgende Qualifizierung dieses Punktes). Mit anderen Worten, Prozesse, die sich in verschiedenen Benutzernamensräumen befinden, werden möglicherweise andere Werte sehen, wenn sie aus einer bestimmten Datei uid_map lesen, abhängig von der Benutzerkennungsabbildung für den Benutzernamensraum des lesenden Prozesses.

Jede Zeile der Datei uid_map legt eine 1-zu-1-Abbildung des Bereichs fortlaufender Benutzerkennungen zwischen zwei Benutzernamensräumen fest. (Wenn ein Benutzernamensraum erstmalig erstellt wird, ist diese Datei leer.) Die Festlegung in jeder Zeile hat die Form von drei durch Leerraum getrennten Zahlen. Die ersten zwei Zahlen geben die am Anfang befindliche Benutzerkennung in jedem der zwei Benutzernamensräume an. Die dritte Zahl gibt die Länge des abgebildeten Bereichs an. Im Detail werden die Felder wie folgt interpretiert:

(1)

Der Anfang des Bereichs von Benutzerkennungen in dem Benutzernamensraum des Prozesses PID.

(2)

Der Anfang des Bereichs von Benutzerkennungen, auf die die Benutzerkennungen aus Feld eins abgebildet werden. Wie Feld zwei interpretiert wird, hängt davon ab, ob der Prozess, der uid_map öffnete und der Prozess PID sich in dem gleichen Benutzernamensraum befinden, wie folgt:

(3)

Die Länge des Bereichs von Benutzerkennungen, die zwischen den zwei Benutzernamensräumen abgebildet wird.

Systemaufrufe, die Benutzerkennungen (Gruppenkennungen) zurückliefern—beispielsweise getuid(2), getgid(2) und die Berechtigungsdatenfelder in der durch stat(2) zurückgelieferten Struktur—liefern die Benutzerkennung (Gruppenkennung) abgebildet auf den Benutzernamensraum des Aufrufenden zurück.

Wenn ein Prozess auf eine Datei zugreift, werden seine Benutzer- und Gruppenkennungen zum Zwecke der Zugriffsprüfung und der Zuweisungen von Kennungen beim Erstellen von Dateien auf die des anfänglichen Benutzernamensraumens abgebildet. Wenn ein Prozess die Dateibenutzer- und -gruppenkennungen über stat(2) ermittelt, werden die Kennungen in die andere Richtung abgebildet, um Werte relativ zu den Prozessbenutzer- und -gruppenkennungsabildungen zu erstellen.

Der anfängliche Benutzernamensraum hat keinen Vorgängernamensraum. Aus Konsistenzgründen stellt der Kernel Pseudo-Benutzer- und -Gruppenkennungsabbildungsdateien für diesen Namensraum bereit. Wird vom anfänglichen Namensraum aus auf die Datei uid_map (gid_map ist identisch) geschaut, ergibt sich:

$ cat /proc/$$/uid_map


         0          0 4294967295

Diese Abbildung teilt uns mit, dass der Bereich bei der Benutzerkennung 0 in diesem Namensraum auf den Bereich beginnend bei 0 in dem (nicht existierenden) Vorgängernamensraum abgebildet ist und die Länge des Bereichs die größte vorzeichenlose 32-bit-Ganzzahl ist. Dies lässt 4294967295 (der vorzeichenbehaftete 32-bit-Wert) nicht abgebildet. Dies ist absichtlich: (uid_t) -1 wird von einer Reihe von Schnittstellen (z.B. setreuid(2)) dazu verwandt, »keine Benutzerkennung« festzulegen. Da (uid_t) -1 nicht abgebildet und unbenutzbar ist, wird sichergestellt, dass es keine Verwirrung bei der Verwendung dieser Schnittstellen gibt.

Definieren von Benutzer- und Gruppenkennungsabbildungen; Schreiben in uid_map und gid_map¶

Nach der Erstellung eines neuen Benutzernamensraumes kann die Datei uid_map von einem der Prozesse in dem Namensraum einmalig geschrieben werden, um die Abbildung der Benutzerkennungen in dem neuen Benutzernamensraum zu definieren. Jeder Versuch, mehr als einmal in eine Datei uid_map in einem Benutzernamensraum zu schreiben, schlägt mit dem Fehler EPERM fehl. Ähnliche Regeln gelten für Dateien gid_map.

Die in uid_map (gid_map) geschriebenen Zeilen müssen die folgenden Regeln erfüllen:

• Die drei Felder müssen gültige Zahlen sein und das letzte Feld muss größer als 0 sein.
• Zeilen werden durch einen Zeilenumbruch beendet.
• Es gibt eine Beschränkung bezüglich der Anzahl der Zeilen in der Datei. In Linux 4.14 und älter war diese Beschränkung (willkürlich) auf 5 Zeilen gesetzt. Seit Linux 4.15 ist diese Beschränkung 340 Zeilen. Zusätzlich muss die Anzahl an in diese Datei geschriebenen Bytes kleiner als die Seitengröße des Systems sein und das Schreiben muss am Anfang der Datei beginnen (d.h. lseek(2) und pwrite(2) können nicht zum Schreiben an einen von Null verschiedenen Versatz in der Datei verwandt werden).
• Die Bereiche der Benutzerkennungen (Gruppenkennungen), die in den einzelnen Zeilen angegeben sind, dürfen sich nicht gegenseitig überlappen. In der anfänglichen Implementierung (Linux 3.8) wurde diese Anforderung durch eine simplistische Implementierung erfüllt, die weitere Einschränkungen auferlegte, dass die Werte sowohl in Feld 1 als auch Feld 2 von aufeinanderfolgenden Zeilen in aufsteigender numerischer Reihenfolge sein mussten, womit andernfalls gültige Abbildungen nicht erstellt werden konnten. Linux 3.9 und neuer korrigierte diese Beschränkung und erlaubte jede Kombination von nichtüberlappenden Abbildungen.
• Mindestens eine Zeile muss in die Datei geschrieben werden.

Schreibvorgänge, die die obigen Regeln verletzen, schlagen mit dem Fehler EINVAL fehl.

Damit ein Prozess in die Datei /proc/[PID]/uid_map (/proc/[PID]/gid_map) schreiben kann, müssen alle der folgenden Anforderungen erfüllt sein:

1.

Der schreibende Prozess muss über die Capability CAP_SETUID (CAP_SETGID) des Benutzernamensraums des Prozeses PID verfügen.

2.

Der schreibende Prozess muss entweder in dem Benutzernamensraum des Prozesses PID oder in dem Vorgängernamensraum des Prozesses PID sein.

3.

Die abgebildeten Benutzerkennungen (Gruppenkennungen) müssen wiederum eine Abbildung in dem Vorgänger-Benutzernamensraum haben.

4.

Einer der folgenden zwei Fälle trifft zu:

Schreibaktionen, die die obigen Regeln verletzen, werden mit EPERM fehlschlagen.

Wechselwirkung mit Systemaufrufen, die Prozessbenutzerkennungen oder -gruppenkennungen ändern¶

In einem Benutzernamensraum, in dem die Datei uid_map noch nicht geschrieben wurde, werden die Systemaufrufe, die die Benutzerkennung ändern, fehlschlagen. Ähnlich werden die Systemaufrufe, die die Gruppenkennungen ändern, fehlschlagen, falls die Datei gid_map noch nicht geschrieben wurde. Nachdem die Dateien uid_map und gid_map geschrieben wurden, können nur die abgebildeten Werte in Systemaufrufen verwandt werden, die die Benutzer- und Gruppenkennungen ändern.

Für Benutzerkennungen sind die relevanten Systemaufrufe unter anderem setuid(2), setfsuid(2), setreuid(2) und setresuid(2). Für Gruppenkennungen sind die relevanten Systemaufrufe unter anderem setgid(2), setfsgid(2), setregid(2), setresgid(2) und setgroups(2).

Durch Schreiben von »deny« in die Datei /proc/[PID]/setgroups vor dem Schreiben von /proc/[PID]/gid_map wird setgroups(2) in einem Benutzernamensraum dauerhaft deaktiviert und erlaubt Schreiben von /proc/[PID]/gid_map, ohne über die Capability CAP_SETGID im Vorgängernamensraum zu verfügen.

Die Datei /proc/[PID]/setgroups¶

Die Datei /proc/[PID]/setgroups zeigt die Zeichenkette »allow«, falls Prozesse in dem Benutzernamensraum, der den Prozess PID enthält, die Erlaubnis haben, den Systemaufruf setgroups(2) einzusetzen. Sie zeigt »deny« an, falls setgroups(2) in diesem Benutzernamensraum nicht erlaubt ist. Beachten Sie, dass Aufrufe von setgroups(2) auch nicht erlaubt sind, falls /proc/[PID]/gid_map noch nicht gesetzt wurde, unabhängig von dem Wert der Datei /proc/[PID]/setgroups (und unabhängig von den Capabilitys des Prozesses).

Ein privilegierter Prozess (einer mit der Capability CAP_SYS_ADMIN in dem Namensraum) darf eine der Zeichenketten »allow« oder »deny« in diese Datei schreiben, bevor eine Gruppenkennungsabbildung für diesen Benutzernamensraum in die Datei /proc/[PID]/gid_map geschrieben wird. Durch Schreiben der Zeichenkette »deny« wird jedem Prozess in diesem Benutzernamensraum der Einsatz von setgroups(2) verboten.

Die Essenz der in den vorhergehenden Absätzen beschriebenen Beschränkungen ist, dass das Schreiben in /proc/[PID]/setgroups nur so lange erlaubt ist, wie setgroups(2) nicht erlaubt ist, da /proc/[PID]/gid_map noch nicht gesetzt wurde. Damit wird sichergestellt, dass ein Prozess nicht von einem Zustand, bei dem setgroups(2) erlaubt ist, zu einem Zustand, bei dem setgroups(2) verboten ist, übergehen kann; ein Prozess kann nur von setgroups(2) nicht erlaubt zu setgroups(2) erlaubt übergehen.

Der Vorgabewert für diese Datei in dem anfänglichen Namensraum ist »allow«.

Sobald /proc/[PID]/gid_map geschrieben wurde (wodurch setgroups(2) in dem Benutzernamensraum aktiviert wird), ist es nicht mehr möglich, setgroups(2) durch Schreiben von »deny« in /proc/[PID]/setgroups zu verbieten (das Schreiben schlägt mit EPERM fehl).

Ein Nachfolgernamensraum erbt die Einstellungen /proc/[PID]/setgroups von seinem Vorgänger.

Falls die Datei setgroups den Wert »deny« enthält, dann kann der Systemaufruf setgroups(2) in diesem Namensraum nachfolgend nicht mehr aktiviert werden (durch Schreiben von »allow« in die Datei). (Versuche, dies durchzuführen, schlagen mit EPERM fehl.) Diese Beschränkung wird auch an alle Nachfolgerbenutzernamensräume dieses Benutzernamensraums weitergeleitet.

Die Datei /proc/[PID]/setgroups wurde in Linux 3.19 hinzugefügt; allerdings wurde sie auch auf viele frühere stabile Kernel rückportiert, da sie ein Sicherheitsproblem adressiert. Das Problem betraf Dateien mit Berechtigungen wie »rwx---rwx«. Diese Dateien geben der »Gruppe« weniger Berechtigungen als sie »anderen« geben. Das bedeutet, dass die Abgabe von Gruppen mittels setgroups(2) einem Prozess Dateizugriff erlauben könnte, den er vorher nicht hatte. Vor der Existenz von Benutzernamensräumen führte dies zu keine Sorgen, da nur ein privilegierter Prozess (einer mit der Capability CAP_SETGID) setgroups(2) aufrufen konnte. Mit der Einführung von Benutzernamensräumen wurde es für einen nicht privilegierten Prozess allerdings möglich, einen neuen Namensraum zu erstellen, in dem der Benutzer alle Privilegien hatte. Dies ermöglichte es dann vorher nicht privilegierten Benutzern Gruppen abzugeben und damit Dateizugriff zu erlangen, den sie vorher nicht hatten. Die Datei /proc/[PID]/setgroups wurde hinzugefügt, um dieses Sicherheitsproblem zu adressieren, indem jeder Pfad für einen nicht privilegierten Prozess, Gruppen mit setgroups(2) abzugeben, verboten wurde.

Nicht abgebildete Benutzer- und Gruppenkennungen¶

Es gibt verschiedene Stellen, an denen nicht abgebildete Benutzerkennungen (Gruppenkennungen) im Anwendungsraum offengelegt werden können. Beispielsweise könnte der erste Prozess in einem neuen Benutzernamensraum getuid(2) aufrufen, bevor eine Benutzerkennungsabbildung für den Namensraum definiert wurde. In den meisten solcher Fälle wird eine nicht abgebildete Benutzerkennung in die Überlauf-Benutzerkennung (Gruppenkennung) konvertiert; der Vorgabewert für die Überlauf-Benutzerkennung (Gruppenkennung) ist 65534. Siehe die Beschreibung von /proc/sys/kernel/overflowuid und /proc/sys/kernel/overflowgid in proc(5).

Zu den Fällen, in denen nicht abgebildete Benutzerkennungen auf diese Art abgebildet werden, gehören Systemaufrufe, die Benutzerkennungen zurückliefern (getuid(2), getgid(2) und ähnliche), Benutzerberechtigungen, die über ein UNIX-Domain-Socket übergeben werden, Benutzerberechtigungen, die von stat(2), waitid(2) und den System-V-IPC-»ctl«-IPC_STAT-Aktionen zurückgeliefert werden, Benutzerberechtigungen, die mittels /proc/[PID]/status und den Dateien in /proc/sysvipc/* offengelegt werden, Benutzerberechtigungen, die über das Feld si_uid in dem mit einem Signal siginfo_t empfangenen Feld zurückgeliefert werden (siehe sigaction(2)), Benutzerberechtigungen, die in die Prozessbuchhaltungsdatei geschrieben werden (siehe acct(5)) und Benutzerberechtigungen, die mit POSIX-Nachrichtenwarteschlangen-Benachrichtigungen zurückgeliefert werden (siehe mq_notify(3)).

Es gibt einen erwähnenswerten Fall, bei dem nicht abgebildete Benutzer- und Gruppenkennungen nicht in die entsprechende Überlaufkennung konvertiert werden. Beim Betrachten einer Datei uid_map oder gid_map, bei der es keine Abbildung für das zweite Feld gibt, wird das Feld als 4294967295 (-1 als eine vorzeichenlose Ganzzahl) dargestellt.

Dateizugriff¶

Um Berechtigungen zu bestimmen, wenn ein nicht privilegierter Prozess auf eine Datei zugreift, werden die Prozessberechtigungen (UID, GID) und die Dateiberechtigungen letztendlich auf die zurückabgebildet, die sie im anfänglichen Benutzernamensraum wären und dann verglichen, um die Berechtigungen zu bestimmen, die der Prozess auf die Datei hat. Das gleiche trifft auch für andere Objekte zu, die das Zugriffsmodell mit Benutzerberechtigungen sowie Berechtigungsmasken einsetzen, wie System-V-IPC-Objekte.

Aktionen mit Datei-bezogenen Capabilitys¶

Bestimmte Capabilitys erlauben es einem Prozess, verschiedene, durch den Kernel durchgesetzte Beschränkungen zu umgehen, wenn Aktionen auf Dateien durchgeführt werden, die anderen Benutzern oder Gruppen gehören. Diese Capabilitys sind CAP_CHOWN, CAP_DAC_OVERRIDE, CAP_DAC_READ_SEARCH, CAP_FOWNER und CAP_FSETID.

Innerhalb eines Benutzernamensraumes erlauben diese Capabilitys einem Prozess, die Regeln zu umgehen, falls der Prozess über die relevante Capability über die Datei verfügt. Das bedeutet:

• Der Prozess hat die relevante effektive Capability in seinem eigenen Benutzernamensraum; und
• die Benutzer- und Gruppenkennung der Datei habe beide gültige Abbildungen in dem Benutzernamensraum.

Die Capability CAP_FOWNER wird etwas besonders behandelt: sie erlaubt einem Prozess, die entsprechenden Regeln zu umgehen, solange zumindest die Benutzerkennung der Datei über eine Abbildung in dem Benutzernamensraum verfügt (d.h. die Gruppenkennung der Datei benötigt keine gültige Abbildung).

Set-user-ID- und set-group-ID-Programme¶

Wenn ein Prozess innerhalb eines Benutzernamensraums ein set-user-ID- (set-group-ID)-Programm ausführt, wird die effektive Benutzer- (Gruppen-)Kennung des Prozesses innerhalb des Namensraums auf denjenigen Wert geändert, der für die Benutzer- (Gruppen)kennung der Datei abgebildet ist. Falls allerdings entweder die Benutzer- oder die Gruppenkennung der Datei über keine Abbildung innerhalb des Namensraums verfügt, wird das set-user-ID- (set-group-ID-)Bit ohne Rückmeldung ignoriert: das neue Programm wird ausgeführt, aber die effektive Benutzer- (Gruppen-)Kennung des Prozesses bleibt unverändert. (Dies spiegelt die Semantik bei der Ausführung eines set-user-ID- oder set-group-ID-Programmes wider, das sich auf einem Dateisystem befindet, das mit dem Schalter MS_NOSUID eingehängt wurde, wie dies in mount(2) beschrieben ist.)

Verschiedenes¶

Wenn die Benutzer- und Gruppenkennungen eines Prozesses über ein UNIX-Domain-Socket an einen Prozess in einem anderen Benutzernamensraum übergeben werden (siehe die Beschreibung von SCM_CREDENTIALS in unix(7)), werden sie in die entsprechenden Werte der Benutzer- und Gruppenkennungsabbildungen des empfangenen Prozesses übersetzt.

Verfügbarkeit¶

Die Verwendung von Benutzernamensräumen benötigt einen Kernel, der mit der Option CONFIG_USER_NS konfiguriert ist. Benutzernamensräume benötigen die Unterstützung in einer ganzen Reihe von Subsystemen im Kernel. Wird ein nicht unterstütztes Subsystem in den Kernel konfiguriert, dann ist es nicht möglich, die Unterstützung von Benutzernamensräumen zu konfigurieren.

Seit Linux 3.8 unterstützen die wichtigsten Subsysteme Benutzernamensräume, aber eine Reihe von Dateisystemen hatten noch nicht die benötigte Infrastruktur, um Benutzer- und Gruppenkennungen zwischen Benutzernamensräumen abzubilden. Linux 3.9 fügte die benötigte Infrastruktur für viele der verbliebenen, nicht unterstützten Dateisysteme (Plan 9 (9P), Andrew File System (AFS), Ceph, CIFS, CODA, NFS und OCFS2) hinzu. Linux 3.12 fügte Unterstützung für das letzte große verbliebene und nicht unterstützte Dateisystem hinzu: XFS.

Programmquelltext¶

/* userns_child_exec.c


   Lizenziert unter der GNU General Public License v2 oder neuer


   Erzeugt einen Kindprozess, der einen Shell-Befehl in einem oder mehreren


   neuen Namensräumen ausführt; erlaubt UID- und GID-Abbildungen anzugeben,


   wenn ein Benutzernamensraum erstellt wird
*/
#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <errno.h>
/* Eine einfache Fehlerbehandlungsfunktion; gibt basierend auf dem Wert in


   »errno« eine Fehlermeldung aus und beendet den aufrufenden Prozess*/
#define errExit(Nachricht)    do { perror(Nachricht); exit(EXIT_FAILURE); \


                        } while (0)
struct child_args {


    char **argv;        /* Vom Kind auszuführender Befehl, mit Argumenten */


    int    pipe_fd[2];  /* Zur Sychronisation Eltern/Kind verwandte Pipe */
};
static int verbose;
static void
usage(char *pname)
{


    fprintf(stderr, "Aufruf: %s [Optionen] Bef [Arg…]\n\n", pname);


    fprintf(stderr, "Erstellt einen Kindprozess, der einen Shellbefehl "


            "in einem neuen Benutzernamensraum ausführt\n"


            "und möglicherweise auch anderen neuen Namensräumen.\n\n");


    fprintf(stderr, "Optionen können sein:\n\n");
#define fpe(str) fprintf(stderr, "    %s", str);


    fpe("-i          Neuer IPC-Namensraum\n");


    fpe("-m          Neuer Einhänge-Namensraum\n");


    fpe("-n          Neuer Netzwerk-Namensraum\n");


    fpe("-p          Neuer PID-Namensraum\n");


    fpe("-u          Neuer UTS-Namensraum\n");


    fpe("-U          Neuer Benutzernamensraum\n");


    fpe("-M uid_map  Angabe einer UID-Abbildung für Benutzernamensraum\n");


    fpe("-G gid_map  Angabe einer GID-Abbildung für Benutzernamensraum\n");


    fpe("-z          Benutzer-UID und -GID auf 0 im Benutzernamensraum abbilden\n");


    fpe("            (äquivalent zu: -M '0 <uid> 1' -G '0 <gid> 1')\n");


    fpe("-v          Anzeige ausführlicher Meldungen\n");


    fpe("\n");


    fpe("Falls -z, -M oder -G angegeben wird, ist -U verpflichtend.\n");


    fpe("Es ist nicht erlaubt, sowohl -z als auch entweder -M oder -G anzugeben.\n");


    fpe("\n");


    fpe("Abbildungszeichenketten für -M und -G bestehen aus Datensätzen der folgenden Form:\n");


    fpe("\n");


    fpe("    Namensrauminterne-Kennung   Namensraumexterne-Kennung   Länge\n");


    fpe("\n");


    fpe("Eine Abbildungszeichenkette kann mehrere Datensätze enthalten,"


        " getrennt durch Kommata;\n");


    fpe("die Kommata werden vor dem Schreiben in die Abbildungsdateien durch"


        " Zeilenumbrüche ersetzt.\n");


    exit(EXIT_FAILURE);
}
/* Aktualisiert die Abbildungsdatei »Datei« mit dem in »Abbildung«


   bereitgestellten Wert, einer Zeichenkette, die eine UID- oder GID-


   Abbildung definiert. Eine UID- oder GID-Abbildung besteht aus einem oder


   mehreren, durch Zeilenumbrüche getrennten Datensätzen der folgenden Form:


       Namensrauminterne-Kennung   Namensraumexterne-Kennung   Länge


   Für die Befehlszeile zu verlangen, dass Zeichenketten mit Zeilenumbrüchen


   bereitgestellt werden, ist natürlich unbequem. Daher erlauben wir die


   Verwendung von Kommata zur Begrenzung von Datensätzen in dieser


   Zeichenkette und ersetzen sie vor dem Schreiben in die Datei durch


   Zeilenumbrüche. */
static void
update_map(char *mapping, char *map_file)
{


    int fd;


    size_t map_len;     /* Länge der »Abbildung« */


    /* Kommata durch Zeilenumbrüche in Abbildungszeichenkette ersetzen. */


    map_len = strlen(mapping);


    for (int j = 0; j < map_len; j++)


        if (mapping[j] == ',')


            mapping[j] = '\n';


    fd = open(map_file, O_RDWR);


    if (fd == -1) {


        fprintf(stderr, "FEHLER: open %s: %s\n", map_file,


                strerror(errno));


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    if (write(fd, mapping, map_len) != map_len) {


        fprintf(stderr, "FEHLER: write %s: %s\n", map_file,


                strerror(errno));


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    close(fd);
}
/* Linux 3.19 änderte die Handhabung von setgroups(2) und die Datei


   »gid_map«, um ein Sicherheitsproblem zu adressieren. Das Problem erlaubte


   *nicht privilegierten* Benutzern einen Benutzernamensraum einzusetzen, um


   abzugeben. Das Fazit der 3.19er Änderung ist, dass die Verwendung des


   Systemaufrufs setgroups() in diesem Benutzernamensraum zuerst durch


   Schreiben von »deny« in eine der Dateien /proc/PID/setgroups für diesen


   Namensraum erfolgen muss, damit die Datei »gid_maps« aktualisert wird.


   Das ist der Zweck der folgenden Funktion. */
static void
proc_setgroups_write(pid_t child_pid, char *str)
{


    char setgroups_path[PATH_MAX];


    int fd;


    snprintf(setgroups_path, PATH_MAX, "/proc/%jd/setgroups",


            (intmax_t) child_pid);


    fd = open(setgroups_path, O_RDWR);


    if (fd == -1) {


        /* Vielleicht sind wir auf einem System, das /proc/PID/setgroups


           nicht unterstützt. Dann wird diese Datei nicht existieren und das


           System wird nicht die Beschränkungen erzwingen, die Linux 3.19


           hinzugefügt hat. Das ist OK, wir brauchen nichts zu machen, damit


           »gid_map« aktualisiert wird.


           Falls allerdings der Fehler von open() sich von ENOENT


           unterscheidet (der in diesem Fall zu erwarten ist), informieren


           wir den Benutzer. */


        if (errno != ENOENT)


            fprintf(stderr, "FEHLER: open %s: %s\n", setgroups_path,


                strerror(errno));


        return;


    }


    if (write(fd, str, strlen(str)) == -1)


        fprintf(stderr, "FEHLER: write %s: %s\n", setgroups_path,


            strerror(errno));


    close(fd);
}
static int              /* Funktion für geklontes Kind starten */
childFunc(void *arg)
{


    struct child_args *args = arg;


    char ch;


    /* Warten, bis der Elternprozess seine UID- und GID-Abbildungen


       aktualisiert hat. Siehe den Kommentar in main(). Wir warten, bis


       auf einer Pipe das Dateiende kommt, die vom Elternprozess geschlossen


       wird, sobald er seine Abbildungen aktualisiert hat. */


    close(args->pipe_fd[1]);    /* Unseren Deskriptor für das Ende des


                                       Schreibens schließen, so dass wir EOF


                                       sehen, wenn der Elternprozess seinen


                                       Deskriptor schließt. */


    if (read(args->pipe_fd[0], &ch, 1) != 0) {


        fprintf(stderr,


                "Fehler im Kind: Lesen von der Pipe lieferte != 0\n");


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    close(args->pipe_fd[0]);


    /* Einen Shell-Befehl ausführen. */


    printf("Gleich wird exec %s ausgeführt\n", args->argv[0]);


    execvp(args->argv[0], args->argv);


    errExit("execvp");
}
#define STACK_SIZE (1024 * 1024)
static char child_stack[STACK_SIZE];    /* Platz für den Stack des Kindes */
int
main(int argc, char *argv[])
{


    int flags, opt, map_zero;


    pid_t child_pid;


    struct child_args args;


    char *uid_map, *gid_map;


    const int MAP_BUF_SIZE = 100;


    char map_buf[MAP_BUF_SIZE];


    char map_path[PATH_MAX];


    /* Befehlszeilenoptionen auswerten. Das anfängliche »+«-Zeichen in dem


       abschließenden getopt()-Argument verhindert GNU-artige Vertauschungen


       der Befehlszeilenoptionen. Das ist nützlich, da manchmal der von


       diesem Programm selbst ausgeführte »Befehl« über Befehlszeilenoptionen


       verfügt. Wir wollen nicht, dass getopt() solche als Optionen für


       dieses Programm behandelt. */


    flags = 0;


    verbose = 0;


    gid_map = NULL;


    uid_map = NULL;


    map_zero = 0;


    while ((opt = getopt(argc, argv, "+imnpuUM:G:zv")) != -1) {


        switch (opt) {


        case 'i': flags |= CLONE_NEWIPC;        break;


        case 'm': flags |= CLONE_NEWNS;         break;


        case 'n': flags |= CLONE_NEWNET;        break;


        case 'p': flags |= CLONE_NEWPID;        break;


        case 'u': flags |= CLONE_NEWUTS;        break;


        case 'v': verbose = 1;                  break;


        case 'z': map_zero = 1;                 break;


        case 'M': uid_map = optarg;             break;


        case 'G': gid_map = optarg;             break;


        case 'U': flags |= CLONE_NEWUSER;       break;


        default:  usage(argv[0]);


        }


    }


    /* -M oder -G ohne -U ist sinnlos */


    if (((uid_map != NULL || gid_map != NULL || map_zero) &&


                !(flags & CLONE_NEWUSER)) ||


            (map_zero && (uid_map != NULL || gid_map != NULL)))


        usage(argv[0]);


    args.argv = &argv[optind];


    /* Wir verwenden eine Pipe, um den Eltern- und Kindprozess zu


       synchronisieren, damit sichergestellt wird, dass der Elternprozess


       die UID- und GID-Abbildungen einrichtet, bevor der Kindprozess


       execve() aufruft. Dies stellt sicher, dass das Kind seine Capabilitys


       während des execve() erhält, wenn der typische Fall vorliegt, dass


       wir möchten, dass die effektive Benutzerkennung des Kindprozesses auf


       0 in dem neuen Benutzernamensraum abgebildet wird. Ohne diese


       Synchronisation würde der Kindprozess seine Capabilitys verlieren,


       falls es ein execve() mit einer von Null verschiedenen Benutzerkennung


       durchführen würde (siehe die Handbuchseite capabilities(7) für Details


       des Übergangs der Capabilitys eines Prozesses während execve()). */


    if (pipe(args.pipe_fd) == -1)


        errExit("pipe");


    /* Den Kindprozess in dem oder den neuen Namensraum/-räumen erstellen. */


    child_pid = clone(childFunc, child_stack + STACK_SIZE,


                      flags | SIGCHLD, &args);


    if (child_pid == -1)


        errExit("clone");


    /* Elternprozess fällt bis hierher durch */


    if (verbose)


        printf("%s: PID des durch clone() erstellten Kindprozesses lautet %jd\n",


                argv[0], (intmax_t) child_pid);


    /* Die UID- und GID-Abbildungen in dem Kindprozess aktualisieren. */


    if (uid_map != NULL || map_zero) {


        snprintf(map_path, PATH_MAX, "/proc/%jd/uid_map",


                (intmax_t) child_pid);


        if (map_zero) {


            snprintf(map_buf, MAP_BUF_SIZE, "0 %jd 1",


                    (intmax_t) getuid());


            uid_map = map_buf;


        }


        update_map(uid_map, map_path);


    }


    if (gid_map != NULL || map_zero) {


        proc_setgroups_write(child_pid, "deny");


        snprintf(map_path, PATH_MAX, "/proc/%jd/gid_map",


                (intmax_t) child_pid);


        if (map_zero) {


            snprintf(map_buf, MAP_BUF_SIZE, "0 %ld 1",


                    (intmax_t) getgid());


            gid_map = map_buf;


        }


        update_map(gid_map, map_path);


    }


    /* Das Schreibe-Ende der Pipe schließen, um dem Kindprozess zu


       signalisieren, dass wir die UID- und GID-Abbildungen aktualisiert


       haben. */


    close(args.pipe_fd[1]);


    if (waitpid(child_pid, NULL, 0) == -1)      /* Warten auf Kindprozess */


        errExit("waitpid");


    if (verbose)


        printf("%s: beende\n", argv[0]);


    exit(EXIT_SUCCESS);
}