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Text File  |  1997-11-25  |  16KB  |  338 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlsec - Perl security
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. Perl is designed to make it easy to program securely even when running
  8. with extra privileges, like setuid or setgid programs.  Unlike most
  9. command line shells, which are based on multiple substitution passes on
  10. each line of the script, Perl uses a more conventional evaluation scheme
  11. with fewer hidden snags.  Additionally, because the language has more
  12. builtin functionality, it can rely less upon external (and possibly
  13. untrustworthy) programs to accomplish its purposes.
  14.  
  15. Perl automatically enables a set of special security checks, called I<taint
  16. mode>, when it detects its program running with differing real and effective
  17. user or group IDs.  The setuid bit in Unix permissions is mode 04000, the
  18. setgid bit mode 02000; either or both may be set.  You can also enable taint
  19. mode explicitly by using the B<-T> command line flag. This flag is
  20. I<strongly> suggested for server programs and any program run on behalf of
  21. someone else, such as a CGI script. Once taint mode is on, it's on for
  22. the remainder of your script.
  23.  
  24. While in this mode, Perl takes special precautions called I<taint
  25. checks> to prevent both obvious and subtle traps.  Some of these checks
  26. are reasonably simple, such as verifying that path directories aren't
  27. writable by others; careful programmers have always used checks like
  28. these.  Other checks, however, are best supported by the language itself,
  29. and it is these checks especially that contribute to making a set-id Perl
  30. program more secure than the corresponding C program.
  31.  
  32. You may not use data derived from outside your program to affect
  33. something else outside your program--at least, not by accident.  All
  34. command line arguments, environment variables, locale information (see
  35. L<perllocale>), results of certain system calls (readdir, readlink,
  36. the gecos field of getpw* calls), and all file input are marked as
  37. "tainted".  Tainted data may not be used directly or indirectly in any
  38. command that invokes a sub-shell, nor in any command that modifies
  39. files, directories, or processes.  Any variable set
  40. to a value derived from tainted data will itself be tainted,
  41. even if it is logically impossible for the tainted data
  42. to alter the variable.  Because taintedness is associated with each
  43. scalar value, some elements of an array can be tainted and others not.
  44.  
  45. For example:
  46.  
  47.     $arg = shift;        # $arg is tainted
  48.     $hid = $arg, 'bar';        # $hid is also tainted
  49.     $line = <>;            # Tainted
  50.     $line = <STDIN>;        # Also tainted
  51.     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
  52.     $line = <FOO>;        # Still tainted
  53.     $path = $ENV{'PATH'};    # Tainted, but see below
  54.     $data = 'abc';        # Not tainted
  55.  
  56.     system "echo $arg";        # Insecure
  57.     system "/bin/echo", $arg;    # Secure (doesn't use sh)
  58.     system "echo $hid";        # Insecure
  59.     system "echo $data";    # Insecure until PATH set
  60.  
  61.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now tainted
  62.  
  63.     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
  64.     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
  65.  
  66.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now NOT tainted
  67.     system "echo $data";    # Is secure now!
  68.  
  69.     open(FOO, "< $arg");    # OK - read-only file
  70.     open(FOO, "> $arg");     # Not OK - trying to write
  71.  
  72.     open(FOO,"echo $arg|");    # Not OK, but...
  73.     open(FOO,"-|")
  74.     or exec 'echo', $arg;    # OK
  75.  
  76.     $shout = `echo $arg`;    # Insecure, $shout now tainted
  77.  
  78.     unlink $data, $arg;        # Insecure
  79.     umask $arg;            # Insecure
  80.  
  81.     exec "echo $arg";        # Insecure
  82.     exec "echo", $arg;        # Secure (doesn't use the shell)
  83.     exec "sh", '-c', $arg;    # Considered secure, alas!
  84.  
  85.     @files = <*.c>;        # Always insecure (uses csh)
  86.     @files = glob('*.c');    # Always insecure (uses csh)
  87.  
  88. If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
  89. something like "Insecure dependency" or "Insecure PATH".  Note that you
  90. can still write an insecure B<system> or B<exec>, but only by explicitly
  91. doing something like the last example above.
  92.  
  93. =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
  94.  
  95. To test whether a variable contains tainted data, and whose use would thus
  96. trigger an "Insecure dependency" message, check your nearby CPAN mirror
  97. for the F<Taint.pm> module, which should become available around November
  98. 1997.  Or you may be able to use the following I<is_tainted()> function.
  99.  
  100.     sub is_tainted {
  101.     return ! eval {
  102.         join('',@_), kill 0;
  103.         1;
  104.     };
  105.     }
  106.  
  107. This function makes use of the fact that the presence of tainted data
  108. anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
  109. would be inefficient for every operator to test every argument for
  110. taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
  111. approach is used that if any tainted value has been accessed within the
  112. same expression, the whole expression is considered tainted.
  113.  
  114. But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
  115. to clear your data's taintedness.  The only way to bypass the tainting
  116. mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
  117. Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
  118. you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
  119. a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
  120. entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
  121. characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
  122. has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
  123. characters that you never thought of.
  124.  
  125. Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
  126. characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
  127. or a dot.
  128.  
  129.     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
  130.     $data = $1;             # $data now untainted
  131.     } else {
  132.     die "Bad data in $data";     # log this somewhere
  133.     }
  134.  
  135. This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
  136. metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
  137. to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
  138. it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
  139. is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
  140. Laundering data using regular expression is the I<ONLY> mechanism for
  141. untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
  142. a child of lesser privilege.
  143.  
  144. The example does not untaint $data if C<use locale> is in effect,
  145. because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
  146. Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
  147. contain data from outside the program.  If you are writing a
  148. locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
  149. containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
  150. block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
  151.  
  152. =head2 Switches On the "#!" Line
  153.  
  154. When you make a script executable, in order to make it usable as a
  155. command, the system will pass switches to perl from the script's #!
  156. line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
  157. (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
  158. Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
  159. line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
  160. under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
  161. Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
  162.  
  163. =head2 Cleaning Up Your Path
  164.  
  165. For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to a
  166. known value, and each directory in the path must be non-writable by others
  167. than its owner and group.  You may be surprised to get this message even
  168. if the pathname to your executable is fully qualified.  This is I<not>
  169. generated because you didn't supply a full path to the program; instead,
  170. it's generated because you never set your PATH environment variable, or
  171. you didn't set it to something that was safe.  Because Perl can't
  172. guarantee that the executable in question isn't itself going to turn
  173. around and execute some other program that is dependent on your PATH, it
  174. makes sure you set the PATH.
  175.  
  176. It's also possible to get into trouble with other operations that don't
  177. care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
  178. tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
  179. opens and such B<after> properly dropping any special user (or group!)
  180. privileges. Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
  181. so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
  182. prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
  183.  
  184. Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass B<system>
  185. and B<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
  186. wildcards in them.  Unfortunately, the B<open>, B<glob>, and
  187. backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
  188. subterfuge will be required.
  189.  
  190. Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
  191. or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
  192. does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
  193. B<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
  194. child resets its ID set and any other per-process attributes, like
  195. environment variables, umasks, current working directories, back to the
  196. originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
  197. has any special permissions, does the B<open> or other system call.
  198. Finally, the child passes the data it managed to access back to the
  199. parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
  200. under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
  201. doing something it shouldn't.
  202.  
  203. Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the B<exec> is
  204. not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
  205. best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
  206. never call the shell at all.  
  207.  
  208.     use English;
  209.     die "Can't fork: $!" unless defined $pid = open(KID, "-|");
  210.     if ($pid) {              # parent
  211.     while (<KID>) {
  212.         # do something
  213.     }
  214.     close KID;
  215.     } else {
  216.     my @temp = ($EUID, $EGID);
  217.     $EUID = $UID;
  218.     $EGID = $GID;    # XXX: initgroups() not called
  219.     # Make sure privs are really gone
  220.     ($EUID, $EGID) = @temp;
  221.     die "Can't drop privileges" unless
  222.         $UID == $EUID and
  223.         $GID eq $EGID;    # String test
  224.     $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin";
  225.     exec 'myprog', 'arg1', 'arg2' or
  226.     die "can't exec myprog: $!";
  227.     }
  228.  
  229. A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>, although
  230. you can use C<readdir> instead.
  231.  
  232. Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
  233. written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
  234. who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
  235. is the kind of security checking that's useful for set-id programs and
  236. programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
  237.  
  238. This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
  239. code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
  240. when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
  241. run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
  242. included standard in the Perl distribution.  This module allows the
  243. programmer to set up special compartments in which all system operations
  244. are trapped and namespace access is carefully controlled.
  245.  
  246. =head2 Security Bugs
  247.  
  248. Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
  249. systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, set-id scripts
  250. are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
  251. condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
  252. see which interpreter to run and when the (now-set-id) interpreter turns
  253. around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
  254. changed, especially if you have symbolic links on your system.
  255.  
  256. Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
  257. Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
  258. outlaw scripts with any set-id bit set, which doesn't help much.
  259. Alternately, it can simply ignore the set-id bits on scripts.  If the
  260. latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
  261. notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
  262. this via a special executable called B<suidperl> that is automatically
  263. invoked for you if it's needed.
  264.  
  265. However, if the kernel set-id script feature isn't disabled, Perl will
  266. complain loudly that your set-id script is insecure.  You'll need to
  267. either disable the kernel set-id script feature, or put a C wrapper around
  268. the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
  269. except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
  270. kernel bug that plagues set-id scripts.  Here's a simple wrapper, written
  271. in C:
  272.  
  273.     #define REAL_PATH "/path/to/script"
  274.     main(ac, av)
  275.     char **av;
  276.     {
  277.     execv(REAL_PATH, av);
  278.     }
  279.  
  280. Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
  281. than your script setuid or setgid.
  282.  
  283. See the program B<wrapsuid> in the F<eg> directory of your Perl
  284. distribution for a convenient way to do this automatically for all your
  285. setuid Perl programs.  It moves setuid scripts into files with the same
  286. name plus a leading dot, and then compiles a wrapper like the one above
  287. for each of them.
  288.  
  289. In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
  290. inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
  291. of the set-id script to open to the interpreter, rather than using a
  292. pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
  293. special file already opened on the script, so that there can be no race
  294. condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
  295. compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The B<Configure>
  296. program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
  297. should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
  298. SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
  299.  
  300. Prior to release 5.003 of Perl, a bug in the code of B<suidperl> could
  301. introduce a security hole in systems compiled with strict POSIX
  302. compliance.
  303.  
  304. =head2 Protecting Your Programs
  305.  
  306. There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
  307. with varying levels of "security".
  308.  
  309. First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
  310. the source code has to be readable in order to be compiled and
  311. interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
  312. readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
  313. permissions at the socially friendly 0755 level.
  314.  
  315. Some people regard this as a security problem.  If your program does
  316. insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
  317. insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
  318. determine the insecure things and exploit them without viewing the
  319. source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
  320. instead of fixing them, is little security indeed.
  321.  
  322. You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN).
  323. But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the
  324. byte code compiler and interpreter described below, but crackers might
  325. be able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
  326. described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
  327. pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
  328. code, but none can definitively conceal it (this is true of every
  329. language, not just Perl).
  330.  
  331. If you're concerned about people profiting from your code, then the
  332. bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
  333. legal security.  License your software and pepper it with threatening
  334. statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
  335. Your access to it does not give you permission to use it blah blah
  336. blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
  337. stand up in court.
  338.