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Text File  |  1997-08-10  |  15.3 KB  |  328 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.
  22.  
  23. While in this mode, Perl takes special precautions called I<taint
  24. checks> to prevent both obvious and subtle traps.  Some of these checks
  25. are reasonably simple, such as verifying that path directories aren't
  26. writable by others; careful programmers have always used checks like
  27. these.  Other checks, however, are best supported by the language itself,
  28. and it is these checks especially that contribute to making a setuid Perl
  29. program more secure than the corresponding C program.
  30.  
  31. You may not use data derived from outside your program to affect something
  32. else outside your program--at least, not by accident.  All command line
  33. arguments, environment variables, locale information (see L<perllocale>),
  34. and file input are marked as "tainted".  Tainted data may not be used
  35. directly or indirectly in any command that invokes a sub-shell, nor in any
  36. command that modifies files, directories, or processes.  Any variable set
  37. within an expression that has previously referenced a tainted value itself
  38. becomes tainted, even if it is logically impossible for the tainted value
  39. to influence the variable.  Because taintedness is associated with each
  40. scalar value, some elements of an array can be tainted and others not.
  41.  
  42. For example:
  43.  
  44.     $arg = shift;        # $arg is tainted
  45.     $hid = $arg, 'bar';        # $hid is also tainted
  46.     $line = <>;            # Tainted
  47.     $line = <STDIN>;        # Also tainted
  48.     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
  49.     $line = <FOO>;        # Still tainted
  50.     $path = $ENV{'PATH'};    # Tainted, but see below
  51.     $data = 'abc';        # Not tainted
  52.  
  53.     system "echo $arg";        # Insecure
  54.     system "/bin/echo", $arg;    # Secure (doesn't use sh)
  55.     system "echo $hid";        # Insecure
  56.     system "echo $data";    # Insecure until PATH set
  57.  
  58.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now tainted
  59.  
  60.     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
  61.     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
  62.  
  63.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now NOT tainted
  64.     system "echo $data";    # Is secure now!
  65.  
  66.     open(FOO, "< $arg");    # OK - read-only file
  67.     open(FOO, "> $arg");     # Not OK - trying to write
  68.  
  69.     open(FOO,"echo $arg|");    # Not OK, but...
  70.     open(FOO,"-|")
  71.     or exec 'echo', $arg;    # OK
  72.  
  73.     $shout = `echo $arg`;    # Insecure, $shout now tainted
  74.  
  75.     unlink $data, $arg;        # Insecure
  76.     umask $arg;            # Insecure
  77.  
  78.     exec "echo $arg";        # Insecure
  79.     exec "echo", $arg;        # Secure (doesn't use the shell)
  80.     exec "sh", '-c', $arg;    # Considered secure, alas!
  81.  
  82.     @files = <*.c>;        # Always insecure (uses csh)
  83.     @files = glob('*.c');    # Always insecure (uses csh)
  84.  
  85. If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
  86. something like "Insecure dependency" or "Insecure PATH".  Note that you
  87. can still write an insecure B<system> or B<exec>, but only by explicitly
  88. doing something like the last example above.
  89.  
  90. =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
  91.  
  92. To test whether a variable contains tainted data, and whose use would thus
  93. trigger an "Insecure dependency" message, you can use the following
  94. I<is_tainted()> function.
  95.  
  96.     sub is_tainted {
  97.     return ! eval {
  98.         join('',@_), kill 0;
  99.         1;
  100.     };
  101.     }
  102.  
  103. This function makes use of the fact that the presence of tainted data
  104. anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
  105. would be inefficient for every operator to test every argument for
  106. taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
  107. approach is used that if any tainted value has been accessed within the
  108. same expression, the whole expression is considered tainted.
  109.  
  110. But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
  111. to clear your data's taintedness.  The only way to bypass the tainting
  112. mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
  113. Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
  114. you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
  115. a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
  116. entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
  117. characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
  118. has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
  119. characters that you never thought of.
  120.  
  121. Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
  122. characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
  123. or a dot.
  124.  
  125.     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
  126.     $data = $1;             # $data now untainted
  127.     } else {
  128.     die "Bad data in $data";     # log this somewhere
  129.     }
  130.  
  131. This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
  132. metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
  133. to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
  134. it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
  135. is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
  136. Laundering data using regular expression is the I<ONLY> mechanism for
  137. untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
  138. a child of lesser privilege.
  139.  
  140. The example does not untaint $data if C<use locale> is in effect,
  141. because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
  142. Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
  143. contain data from outside the program.  If you are writing a
  144. locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
  145. containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
  146. block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
  147.  
  148. =head2 Switches On the "#!" Line
  149.  
  150. When you make a script executable, in order to make it usable as a
  151. command, the system will pass switches to perl from the script's #!
  152. line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
  153. (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
  154. Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
  155. line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
  156. under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
  157. Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
  158.  
  159. =head2 Cleaning Up Your Path
  160.  
  161. For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to a
  162. known value, and each directory in the path must be non-writable by others
  163. than its owner and group.  You may be surprised to get this message even
  164. if the pathname to your executable is fully qualified.  This is I<not>
  165. generated because you didn't supply a full path to the program; instead,
  166. it's generated because you never set your PATH environment variable, or
  167. you didn't set it to something that was safe.  Because Perl can't
  168. guarantee that the executable in question isn't itself going to turn
  169. around and execute some other program that is dependent on your PATH, it
  170. makes sure you set the PATH.
  171.  
  172. It's also possible to get into trouble with other operations that don't
  173. care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
  174. tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
  175. opens and such after setting C<$E<gt> = $E<lt>>.  (Remember group IDs,
  176. too!)  Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
  177. so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
  178. prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
  179.  
  180. Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass B<system>
  181. and B<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
  182. wildcards in them.  Unfortunately, the B<open>, B<glob>, and
  183. backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
  184. subterfuge will be required.
  185.  
  186. Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
  187. or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
  188. does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
  189. B<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
  190. child resets its ID set and any other per-process attributes, like
  191. environment variables, umasks, current working directories, back to the
  192. originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
  193. has any special permissions, does the B<open> or other system call.
  194. Finally, the child passes the data it managed to access back to the
  195. parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
  196. under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
  197. doing something it shouldn't.
  198.  
  199. Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the B<exec> is
  200. not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
  201. best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
  202. never call the shell at all.  By the time we get to the B<exec>, tainting
  203. is turned off, however, so be careful what you call and what you pass it.
  204.  
  205.     use English;
  206.     die unless defined $pid = open(KID, "-|");
  207.     if ($pid) {              # parent
  208.     while (<KID>) {
  209.         # do something
  210.     }
  211.     close KID;
  212.     } else {
  213.     $EUID = $UID;
  214.     $EGID = $GID;    # XXX: initgroups() not called
  215.     $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin";
  216.     exec 'myprog', 'arg1', 'arg2';
  217.     die "can't exec myprog: $!";
  218.     }
  219.  
  220. A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>.
  221.  
  222. Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
  223. written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
  224. who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
  225. is the kind of security checking that's useful for setuid programs and
  226. programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
  227.  
  228. This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
  229. code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
  230. when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
  231. run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
  232. included standard in the Perl distribution.  This module allows the
  233. programmer to set up special compartments in which all system operations
  234. are trapped and namespace access is carefully controlled.
  235.  
  236. =head2 Security Bugs
  237.  
  238. Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
  239. systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, setuid scripts
  240. are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
  241. condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
  242. see which interpreter to run and when the (now-setuid) interpreter turns
  243. around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
  244. changed, especially if you have symbolic links on your system.
  245.  
  246. Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
  247. Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
  248. outlaw scripts with the setuid bit set, which doesn't help much.
  249. Alternately, it can simply ignore the setuid bit on scripts.  If the
  250. latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
  251. notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
  252. this via a special executable called B<suidperl> that is automatically
  253. invoked for you if it's needed.
  254.  
  255. However, if the kernel setuid script feature isn't disabled, Perl will
  256. complain loudly that your setuid script is insecure.  You'll need to
  257. either disable the kernel setuid script feature, or put a C wrapper around
  258. the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
  259. except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
  260. kernel bug that plagues setuid scripts.  Here's a simple wrapper, written
  261. in C:
  262.  
  263.     #define REAL_PATH "/path/to/script"
  264.     main(ac, av)
  265.     char **av;
  266.     {
  267.     execv(REAL_PATH, av);
  268.     }
  269.  
  270. Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
  271. than your script setuid or setgid.
  272.  
  273. See the program B<wrapsuid> in the F<eg> directory of your Perl
  274. distribution for a convenient way to do this automatically for all your
  275. setuid Perl programs.  It moves setuid scripts into files with the same
  276. name plus a leading dot, and then compiles a wrapper like the one above
  277. for each of them.
  278.  
  279. In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
  280. inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
  281. of the setuid script to open to the interpreter, rather than using a
  282. pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
  283. special file already opened on the script, so that there can be no race
  284. condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
  285. compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The B<Configure>
  286. program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
  287. should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
  288. SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
  289.  
  290. Prior to release 5.003 of Perl, a bug in the code of B<suidperl> could
  291. introduce a security hole in systems compiled with strict POSIX
  292. compliance.
  293.  
  294. =head2 Protecting Your Programs
  295.  
  296. There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
  297. with varying levels of "security".
  298.  
  299. First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
  300. the source code has to be readable in order to be compiled and
  301. interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
  302. readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
  303. permissions at the socially friendly 0755 level.
  304.  
  305. Some people regard this as a security problem.  If your program does
  306. insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
  307. insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
  308. determine the insecure things and exploit them without viewing the
  309. source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
  310. instead of fixing them, is little security indeed.
  311.  
  312. You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN).
  313. But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the
  314. byte code compiler and interpreter described below, but crackers might
  315. be able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
  316. described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
  317. pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
  318. code, but none can definitively conceal it (this is true of every
  319. language, not just Perl).
  320.  
  321. If you're concerned about people profiting from your code, then the
  322. bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
  323. legal security.  License your software and pepper it with threatening
  324. statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
  325. Your access to it does not give you permission to use it blah blah
  326. blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
  327. stand up in court.
  328.