TCP/IP在網絡中的高效配置

本文從系統管理員的角度討論安全問題.系統管理員是管理系統的人:啓動
系統,停止系統運行,安裝新軟件,增加新用戶,刪除老用戶,以及完成保持系統發
展和運行的日常事務工作.

1.安全管理
安全管理主要分爲四個方面:
(1)防止未授權存取:這是計算機安全最重要的問題:未被使用系統的人進入系
統.用戶意識,良好的口令管理(由系統管理員和用戶雙方配合),登錄活動
記錄和報告,用戶和網絡活動的週期檢查,這些都是防止未授權存取的關鍵.
(2)防止泄密:這也是計算機安全的一個重要問題.防止已授權或未授權的用戶
相互存取相互的重要信息.文件系統查帳,su登錄和報告,用戶意識,加密都
是防止泄密的關鍵.
(3)防止用戶拒絕系統的管理:這一方面的安全應由操作系統來完成.一個系統
不應被一個有意試圖使用過多資源的用戶損害.不幸的是,UNIX不能很好地
限制用戶對資源的使用,一個用戶能夠使用文件系統的整個磁盤空間,而
UNIX基本不能阻止用戶這樣做.系統管理員最好用PS命令,記帳程序df和du
週期地檢查系統.查出過多佔用CUP的進程和大量佔用磁盤的文件.
(4)防止丟失系統的完整性:這一安全方面與一個好系統管理員的實際工作(例
如:週期地備份文件系統,系統崩潰後運行fsck檢查,修復文件系統,當有新
用戶時,檢測該用戶是否可能使系統崩潰的軟件)和保持一個可靠的操作系
統有關(即用戶不能經常性地使系統崩潰).
本文其餘部分主要涉及前兩個問題,第三個問題在一節討論.

2.超級用戶
一些系統管理命令只能由超級用戶運行.超級用戶擁有其他用戶所沒有的特
權,超級用戶不管文件存取許可方式如何,都可以讀,寫任何文件,運行任何程序.
系統管理員通常使用命令: /bin/su 或以 root 進入系統從而成爲超級用戶.在
後面文章中以#表示應敲入必須由超級用戶運行的命令,用$表示應敲入由所有其
他用戶運行的命令.

3.文件系統安全
(1)UNIX文件系統概述
UNIX文件系統是UNIX系統的心臟部分,提供了層次結構的目錄和文件.文
件系統將磁盤空間劃分爲每1024個字節一組,稱爲塊(block)(也有用512字節
爲一塊的,如:SCO XENIX).編號從0到整個磁盤的最大塊數.
全部塊可劃分爲四個部分,塊0稱爲引導塊,文件系統不用該塊;塊1稱爲專
用塊,專用塊含有許多信息,其中有磁盤大小和全部塊的其它兩部分的大小.從
塊2開始是i節點表,i節點表中含有i節點,表的塊數是可變的,後面將做討論.
i節點表之後是空閒存儲塊(數據存儲塊),可用於存放文件內容.
文件的邏輯結構和物理結構是十分不同的,邏輯結構是用戶敲入cat命令
後所看到的文件,用戶可得到表示文件內容的字符流.物理結構是文件實際上
如何存放在磁盤上的存儲格式.用戶認爲自己的文件是邊疆的字符流,但實際
上文件可能並不是以邊疆的方式存放在磁盤上的,長於一塊的文件通常將分散
地存放在盤上.然而當用戶存取文件時,UNIX文件系統將以正確的順序取各塊,
給用戶提供文件的邏輯結構.
當然,在UNIX系統的某處一定會有一個表,告訴文件系統如何將物理結構
轉換爲邏輯結構.這就涉及到i節點了.i節點是一個64字節長的表,含有有關一
個文件的信息,其中有文件大小,文件所有者,文件存取許可方式,以及文件爲
普通文件,目錄文件還是特別文件等.在i節點中最重要的一項是磁盤地址表.
該表中有13個塊號.前10個塊號是文件前10塊的存放地址.這10個塊號能給出
一個至多10塊長的文件的邏輯結構,文件將以塊號在磁盤地址表中出現的順序
依次取相應的塊.
當文件長於10塊時又怎樣呢?磁盤地址表中的第十一項給出一個塊號,這
個塊號指出的塊中含有256個塊號,至此,這種方法滿足了至多長於266塊的文
件(272,384字節).如果文件大於266塊,磁盤地址表的第十二項給出一個塊號,
這個塊號指出的塊中含有256個塊號,這256個塊號的每一個塊號又指出一塊,
塊中含256個塊號,這些塊號才用於取文件的內容.磁盤地址中和第十三項索引
尋址方式與第十二項類似,只是多一級間接索引.
這樣,在UNIX系統中,文件的最大長度是16,842,762塊,即17,246,988,288
字節,有幸是是UNIX系統對文件的最大長度(一般爲1到2M字節)加了更實際的
限制,使用戶不會無意中建立一個用完整個磁盤窨所有塊的文件.
文件系統將文件名轉換爲i節點的方法實際上相當簡單.一個目錄實際上
是一個含有目錄表的文件:對於目錄中的每個文件,在目錄表中有一個入口項,
入口項中含有文件名和與文件相應的i節點號.當用戶敲入cat xxx時,文件系
統就在當前目錄表中查找名爲xxx的入口項,得到與文件xxx相應的i節點號,然
後開始取含有文件xxx的內容的塊.

(2)設備文件
UNIX系統與邊在本系統上的各種設備之間的通訊,通過特別文件來實現,
就程序而言,磁盤是文件,MODEM是文件,甚至內存也是文件.所有連接到系統上
的設備都在/dev目錄中有一個文件與其對應.當在這些文件上執行I/O操作時,
由UNIX系統將I/O操作轉換成實際設備的動作.例如,文件/dev/mem是系統的內
存,如果cat這個文件,實際上是在終端顯示系統的內存.爲了安全起見,這個文
件對普通用戶是不可讀的.因爲在任一給定時間,內存區可能含有用戶登錄口
令或運行程序的口令,某部分文件的編輯緩衝區,緩衝區可能含有用ed -x命令
解密後的文本,以及用戶不願讓其他人存取的種種信息.
在/dev中的文件通常稱爲設備文件,用ls /dev命令可以看看系統中的一
些設備:
acuo 呼叫自動撥號器
console 系統控制檯
dsknn 塊方式操作磁盤分區
kmem 核心內存
mem 內存
lp 打印機
mto 塊方式操作磁帶
rdsknn 流方式操作的磁盤分區
rmto 流方式操作的磁帶
swap 交換區
syscon 系統終端
ttynn 終端口
x25 網絡端口
等等

(3)/etc/mknod命令
用於建立設備文件.只有root能使用這個命令建立設備文件.其參數是文
件名,字母c或b分別代表字符特別文件或塊特別文件,主設備號,次設備號.塊
特別文件是像磁帶,磁盤這樣一些以塊爲單位存取數據的設備.字符特別文件
是如像終端,打印機,MODEM,或者其它任何與系統通訊時,一次傳輸一個字符的
設備,包括模仿對磁盤進行字符方式存取的磁盤驅動器.主設備號指定了系統
子程序(設備驅動程序),當在設備上執行I/O時,系統將調用這個驅動程序.調
用設備驅動程序時,次設備號將傳遞給該驅動程序(次設備規定具體的磁盤驅
動器,帶驅動器,信號線編號,或磁盤分區).每種類型的設備一般都有自己的設
備驅動程序.
文件系統將主設備號和次設備號存放在i節點中的磁盤地址表內,所以沒
有磁盤空間分配給設備文件(除i節點本身佔用的磁盤區外).當程序試圖在設
備文件上執行I/O操作時,系統識別出該文件是一個特別文件,並調用由主設備
號指定的設備驅動程序,次設備號作爲調用設備驅動程序的參數.

(4)安全考慮
將設備處理成文件,使得UNIX程序獨立於設備,即程序不必一定要了解正
使用的設備的任何特性,存取設備也不需要記錄長度,塊大小,傳輸速度,網絡
協議等這樣一些信息,所有煩人的細節由設備驅動程序去關心考慮,要存取設
備,程序只須打開設備文件,然後作爲普通的UNIX文件來使用.
從安全的觀點來看這樣處理很好,因爲任何設備上進行的I/O操作只經過
了少量的渠道(即設備文件).用戶不能直接地存取設備.所以如果正確地設置
了磁盤分區的存取許可,用戶就只能通過UNIX文件系統存取磁盤.文件系統有
內部安全機制(文件許可).不幸的是,如果磁盤分區設備得不正確,任何用戶都
能夠寫一個程序讀磁盤分區中的每個文件,作法很簡單:讀一i節點,然後以磁
盤地址表中塊號出現的順序,依次讀這些塊號指出的存有文件內容的塊.故除
了root以外,決不要使盤分區對任何人可寫.因爲所有者,文件存取許可方式這
樣一些信息存放於i節點中,任何人只要具有已安裝分區的寫許可,就能設置任
何文件的SUID許可,而不管文件的所有者是誰,也不必用chmod()命令,還可避
過系統建立的安全檢查.
以上所述對內存文件mem,kmem和對換文件swap也是一樣的.這些文件含有
用戶信息,一個的程序可以將用戶信息提取出來.
要避免磁盤分區(以及其它設備)可讀可寫,應當在建立設備文件前先用
umask命令設置文件建立屏蔽值.
一般情況下,UNIX系統上的終端口對任何人都是可寫的,從而使用戶可以
用write命令發送信息.雖然write命令易引起安全方面的問題,但大多數用戶
覺得用write得到其他用戶的信息很方便,所以系統將終端設備的存取許可設
置成對所有用戶可寫.
/dev目錄應當是755存取許可方式,且屬root所有.
不允許除root外的任何用戶讀或寫盤分區的原則有一例外,即一些程序
(通常是數據庫系統)要求對磁盤分區直接存取,解決這個問題的經驗的盤分區
應當由這種程序專用(不安裝文件系統),而且應當告知使用這種程序的用戶,
文件安全保護將由程序自己而不是UNIX文件系統完成.

(5)find命令
find命令用於搜索目錄樹,並對目錄樹上的所有文件執行某種操作,參數
是目錄名錶(指出從哪些起點開始搜索),還可給出一個或多個選項,規定對每
個文件執行什麼操作.
find . -print 將列出當前工作目錄下的目錄樹的每一個文件.
find / -user bob -print 將列出在系統中可找到的屬於bob用戶的所有
文件.
find /usr/bob -perm 666 -print 將列出/usr/bob目錄樹下所有存取許
可爲666的文件.若將666改爲-666則將列出所有具有包含了666在內
的存取許可方式的文件(如777).
find /usr/bob -type b -print 將列出/usr/bob目錄樹下所有塊特別文
件(c爲字符特別文件).
find / -user root -perm -4000 -exec ls -l {} ; 是一個較複雜一
點的命令,-exec COMMAND ;允許對所找到的每個文件運行指定的
命令COMMAND.若COMMAND中含有{},則{}將由find所找到的文件名替
換.COMMAND必須以;結束.
以上舉例介紹find的用法,各選項可組合使用以達到更強的功能.

(6)secure程序
系統管理員應當做一個程序以定期檢查系統中的各個系統文件,包括檢查
設備文件和SUID,SGID程序,尤其要注意檢查SUID,SGID程序,檢查/etc/passwd
和/etc/group文件,尋找久未登錄的戶頭和校驗各重要文件是否被修改.
(源程序清單將在今後發表)

(7)ncheck命令
用於檢查文件系統,只用一個磁盤分區名作爲參數,將列出i節點號及相應
的文件名.i節點相同的文件爲建鏈文件.
注意:所列出的清單文件名與mount命令的第一個域相同的文件名前部分
將不會列出來.因爲是做文件系統內部的檢查,ncheck並不知道文件系統安裝
點以上部分的目錄.
也可用此命令來搜索文件系統中所有的SUID和SGID程序和設備文件,使用
-s選項來完成此項功能.

(8)安裝和拆卸文件系統
UNIX文件系統是可安裝的,這意味着每個文件系統可以連接到整個目錄樹
的任意節點上(根目錄總是被安裝上的).安裝文件系統的目錄稱爲安裝點.
/etc/mount命令用於安裝文件系統,用這條命令可將文件系統安裝在現有
目錄結構的任意處.
安裝文件系統時,安裝點的文件和目錄都是不可存取的,因此未安裝文件
系統時,不要將文件存入安裝點目錄.文件系統安裝後,安裝點的存取許可方式
和所有者將改變爲所安裝的文件根目錄的許可方式和所有者.
安裝文件系統時要小心:安裝點的屬性會改變!還要注意新建的文件,除非
新文件系統是由標準文件建立的,系統標準文件會設置適當的存取許可方式,
否則新文件系統的存取許可將是777!
可用-r選項將文件系統安裝成只讀文件系統.需要寫保護的帶驅動器和磁
盤應當以這種方式來安裝.
不帶任何參數的/etc/mount可獲得系統中所安裝的文件系統的有關信息.
包括:文件系統被安裝的安裝點目錄,對應/dev中的哪個設備,只讀或可讀寫,
安裝時間和日期等.
從安全的觀點來講,可安裝系統的危險來自用戶可能請求系統管理員爲其
安裝用戶自己的文件系統.如果安裝了用戶的文件系統,則應在允許用戶存取
文件系統前,先掃描用戶的文件系統,搜索SUID/SGID程序和設備文件.在除了
root外任何人不能執行的目錄中安裝文件系統,用find命令或secure列出可疑
文件,刪除不屬用戶所有的文件的SUID/SGID許可.
用戶的文件系統用完後,可用umount命令卸下文件系統.並將安裝點目錄
的所有者改回root,存取許可改爲755.

(9)系統目錄和文件
UNIX系統中有許多文件不允許用戶寫,如:/bin,/usr/bin,/usr/lbin,
/etc/passwd,/usr/lib/crontab,/unix,/etc/rc,/etc/inittab這樣一些文件
和目錄(大多數的系統目錄),可寫的目錄允許移動文件,會引起安全問題.
系統管理員應經常檢查系統文件和目錄的許可權限和所有者.可做一個程
序根據系統提供的規則文件(在/etc/permlist文件中)所描述的文件所有者和
許可權規則檢查各文件.
(源程序清單將在今後發表)
注意:如果系統的安全管理不好,或系統是新安裝的,其安全程序不夠高,
可以用make方式在安全強的系統上運行上述程序,將許可規則文件拷貝到新系
統來,再以設置方式在新系統上運行上述程序,就可提高本系統的安全程序.但
要記住,兩個系統必須運行相同的UNIX系統版本.

4.作爲root運行的程序
在UNIX系統中,有些程序由系統作爲root進程運行.這些程序並不總是具有
SUID許可,因爲其不少程序僅由root運行,系統管理員需要清楚這些程序做什麼,
以及這些程序還將運行其它什麼程序.

(1)啓動系統
當某些UNIX系統(如SCO UNIX/XENIX)啓動時,是以被稱爲單用戶的方式運
行,在這種方式中普通用戶不能登錄,唯有的進程是init,swapper,以及一些由
系統管理員從控制檯運行的進程.UNIX系統的單用戶方式啓動,使系統管理員
能在允許普通用戶登錄以前,先檢查系統操作,確保系統一切正常,當系統處於
單用戶方式時,控制檯作爲超級用戶,命令揭示是