Freebsd 进程号随机化解读

作者：wzt
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Freebsd提供了一个有意思的安全功能，fork的进程号可以随机化。这个小功能很有用，可以防止恶意软件猜测父子进程号，内核提供了一个random_pid变量，可以通过sysctl设置。

static int randompid = 0;

static int
sysctl_kern_randompid(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
{
        int error, pid;

        error = sysctl_wire_old_buffer(req, sizeof(int));
        if (error != 0)
                return(error);

        sx_xlock(&allproc_lock);
        pid = randompid;
        error = sysctl_handle_int(oidp, &pid, 0, req);

        if (error == 0 && req->newptr != NULL) {
                if (pid == 0)
                        randompid = 0;

                else if (pid == 1)
                        /* generate a random PID modulus between 100 and 1123 */
                        randompid = 100 + arc4random() % 1024;
                else if (pid < 0 || pid > pid_max - 100)
                        /* out of range */
                        randompid = pid_max - 100;
                else if (pid < 100)
                        /* Make it reasonable */
                        randompid = 100;
                else
                        randompid = pid;
        }

        sx_xunlock(&allproc_lock);
        return (error);
}

Sysctl首先获取sysctl设置的pid值，然后根据pid值计算randompid的范围。pid为0表示关闭randompid功能，为1是randompid的范围限制在100-1023，小于0或者大于最大进程号减100，则设置为最大进程号减去100，这样会使randompid的范围变得很大，如果想采取更高的安全性，可以这样设置。pid小于100，randompid设置为固定的100。

static int

fork_findpid(int flags)
{
        pid_t result;
        int trypid;

        trypid = lastpid + 1;
        if (flags & RFHIGHPID) {
                if (trypid < 10)
                        trypid = 10;
        } else {
                if (randompid)
                        trypid += arc4random() % randompid;
        }

        mtx_lock(&procid_lock);
}

在fork时调用fork_findpid，如果没有RFHIGHPID标志，再次调用arc4random()，生成一个0-randompid的值，这个值用作要搜取的bit数组索引。

实际测试下，首先关闭进程号随机功能：

root@kexp:~/code # sysctl kern.randompid=0
kern.randompid: 231 -> 0
root@kexp:~/code # ./test
father: 93528
child: 93529

父子进程号可以预测。

开启进程号随机功能：

root@kexp:~/code # sysctl kern.randompid=1
kern.randompid: 0 -> 256
root@kexp:~/code # ./test
father: 93989
child: 94050

可以看到子进程号变得不可预测了。

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