Unix权限系统
Unix/Linux是多用户操作系统，多用户存在就会产生权限和安全问题，这篇笔记我们介绍Unix/Linux的权限系统。
用户/用户组
Linux中，每一个用户都对应一个UID，UID用来唯一标识一个用户。所谓的用户，不是坐在终端前操作电脑的人，而是一个进程权限的抽象。当然，操作电脑的那个人也需要一个用户账号来使用shell。
UID 0：root用户，root用户拥有操作系统的最高权限。UID 0-999：系统用户，系统中重要服务所属的用户，默认限制登录。UID >=1000：管理员创建的用于日常工作的普通用户，我们安装大多数Linux发行版时经常会要求我们创建一个自己的账户，通常这个账户的UID恰好就是1000。
除了用户之外，还有用户组的概念，通过组来分配权限结构更清晰，使用更方便。GID表示用户组ID，用来唯一标识用户组。
/etc/passwd存储了所有用户的信息，/etc/group存储了所有用户组的信息。我们可以使用cat等命令进行查看，或者使用id <username>命令进行查看。
配置用户和用户组
下面介绍一些有关用户和用户组的命令。
# 添加用户
adduser testuser
# 添加用户组
addgroup testgroup
# 设置/重置用户密码
passwd testuser
#添加用户到用户组
usermod -G testgroup testuser
#删除用户
userdel testuser
#删除用户组
groupdel testgroup
注意：passwd命令比较特殊，它是一个交互式的程序，运行后还需要我们在标准输入中填写密码，这在Shell脚本中使用可能不是很方便，我们可以用chpasswd命令代替。下面例子中，我们修改root用户的密码为root：
echo "root:root" | chpasswd
文件的权限归属
用户对应进程，进程操作数据。Linux中一切（数据）都是文件，多用户下文件就有权限归属问题。
读/写/可执行
我们使用ls -al可以看到文件的详细权限信息。
第一位d表示这个文件是一个目录，-标识普通文件，通常还会见到c，表示是设备文件。
后面是三组rwx，其中r表示读权限，w表示写权限，x表示可执行权限，如果没有改权限，就用-表示。其中第一组表示文件拥有者用户的权限，第二组表示文件的用户组权限，第三组表示其他所有用户的权限。
紧接着的就是用户名和用户组归属了。
更改读写权限
chmod +w a.txt
chmod 755 executable
上面演示了chmod的两种用法，第一种可以通过加减r w x配置权限，也可以通过掩码进行配置。例如755对应rwxr-xr-x。
更改文件的用户和用户组
chown testuser a.txt
chgrp testuser a.txt
上面两条命令能够更改用户和用户组归属，十分简单。
读写权限理解起来非常简单，但是实际使用中还是需要注意合理的配置权限。比如：考虑把一类文件和另一些用户共享，不要直接chmod 777或者chmod 666，应该首先考虑是否能用用户组解决这个问题，分配给其他用户读权限还是读写权限。
-R选项：chmod chown chgrp使用该选项可以递归更改权限，这个非常常用。chown owner:group filechown可以同时改变用户和用户组，非常方便。
euid ruid suid
ruid：进程拥有者的id（real user id），用户登陆后，这个id就唯一确定了euid：访问控制时读读取的id（effective user id），通常情况下等于ruid，但是有些情况下不一样（后面详细解释）suid：保存到文件的访问权限控制id（saved user id），用于控制对该文件的访问
通常情况下，我们以普通用户身份登录，例如以一个uid=1000的用户登录，此时该用户运行一个可执行文件，该可执行文件归属可以不是该用户，但是该用户具有可执行权限，进程ruid=euid=suid=1000。如果是root用户则全是0。
但是有些需求下就不同了。最明显的例子是passwd程序。我们的密码存放在一个叫shadow的文本文件中，该文件的权限是rw------- root root，也就是说只有root才能访问和修改这个文件。但是我们知道，所有用户都可以运行passwd修改自己的密码，间接访问了shadow，这是怎样做到的呢？
其实，passwd具有可执行的s权限。这个权限可以提升进程的权限到可执行文件拥有者，因此运行passwd可以修改shadow，但是shadow这个可执行程序本身不能被非root用户修改，而程序内部判断了非root用户修改的是否是自己的密码，因此既保证了shadow文件的安全又实现了任何非root用户可以修改自己密码的需求。实际上，s也是一种可执行权限，但是是在x的基础上更进一步，能够允许用户提升到该文件所有者的权限，访问该文件所有者用户才能访问的文件。
对可执行程序附加s权限：chmod +s。
编写一个简单的passwd
实际上passwd的内部逻辑很简单，下面代码用C语言实现了一个简单的passwd。
passwd.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <openssl/sha.h>
void sha256(const unsigned char *src, char *buf);
int main(int argc, char **argv)
{
if(argc != 2)
{
printf("Usage:\n");
printf("mypasswd <username>\n");
exit(1);
}
int uid = getuid();
char uidStr[10];
sprintf(uidStr, "%d", uid);
FILE *shadow = fopen("shadow", "r+");
if(shadow == NULL)
{
fprintf(stderr, "can not open shadow file\n");
exit(1);
}
char uidArr[100][100];
char usernameArr[100][100];
char passwordArr[100][100];
int cur = 0;
while(!feof(shadow))
{
fscanf(shadow, "%s", uidArr[cur]);
fscanf(shadow, "%s", usernameArr[cur]);
if(!strcmp(usernameArr[cur], argv[1]))
{
if(uid != 0 && strcmp(uidArr[cur], uidStr))
{
fprintf(stderr, "permission denied\n");
exit(1);
}
printf("Input new password:\n");
char newPassword[100];
scanf("%s", newPassword);
char buf[100];
sha256(newPassword, buf);
strcpy(passwordArr[cur], buf);
char temp[100];
fscanf(shadow, "%s", temp);
}
else
{
fscanf(shadow, "%s", passwordArr[cur]);
}
cur++;
}
fseek(shadow, 0, SEEK_SET);
for(int i = 0; i < cur; i++)
{
fprintf(shadow, "%s %s %s\n", uidArr[i], usernameArr[i], passwordArr[i]);
}
fclose(shadow);
return 0;
}
void sha256(const unsigned char *src, char *buf)
{
unsigned char md[33] = {0};
SHA256(src, strlen((const char *) src), md);
int i = 0;
char tmp[3] = {0};
for(i = 0; i < 32; i++ )
{
sprintf(tmp,"%02X", md[i]);
strcat(buf, tmp);
}
strcat(buf, "\0");
}
shadow文件比较简单，第一列是用户uid，第二列是用户名，第三列是密码的SHA-256散列值。
shadow
0 root 8D969EEF6ECAD3C29A3A629280E686CF0C3F5D5A86AFF3CA12020C923ADC6C92
1 test1 8D969EEF6ECAD3C29A3A629280E686CF0C3F5D5A86AFF3CA12020C923ADC6C92
2 test2 8D969EEF6ECAD3C29A3A629280E686CF0C3F5D5A86AFF3CA12020C923ADC6C92
1000 gacfox 8BB0CF6EB9B17D0F7D22B456F121257DC1254E1F01665370476383EA776DF414
passwd程序和shadow文件的权限如下图。
这样，普通用户由于也具有可执行权限，因此可以运行该程序修改存储于shadow文件的自己的密码。但普通用户修改别人的密码就会提示permission denied，这是程序内部判断实现的，root用户则能修改所有人的密码。
普通用户没有passwd程序的写权限，因此也不能修改这个程序的判断逻辑。
fork和execl进程的权限
我们知道Linux下创建进程可以使用fork和execl方式。首先我们要弄清楚两个函数的机制，fork复制当前进程创建子进程，execl将当前进程上下文直接切换，加载某个可执行文件并执行。
对于fork()如果我们在子进程使用setuid()提升权限，并且该可执行文件具有s权限，那么子进程是可以成功提升权限的。对于execl()系列函数，即使被execl入口的可执行文件具有s权限，但execl加载的可执行文件不具备该权限，也不能提升权限。
这里我们使用两个例子进行说明。
fork
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void printresuid();
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if(pid < 0)
{
perror("fork");
exit(1);
}
else if(pid == 0)
{
if(setresuid(0, 0, 0) < 0)
{
perror("setresuid");
exit(1);
}
printresuid();
}
else
{
int stat_val;
waitpid(pid, &stat_val, 0);
}
}
void printresuid()
{
uid_t ruid, euid, suid;
if(getresuid(&ruid, &euid, &suid))
{
perror("getresuid()");
exit(1);
}
printf("ruid %d euid %d suid %d\n", ruid, euid, suid);
}
我们在子进程中，使用setresuid()把ruid euid suid全部更改为root用户。
可执行文件的权限：
使用普通用户运行：
权限提升成功了。
execl
exec.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
execl("./exec_target","exec_target", NULL);
return 0;
}
exec_target.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void printresuid();
int main()
{
if(setresuid(0, 0, 0) < 0)
{
perror("setresuid");
exit(1);
}
printresuid();
return 0;
}
void printresuid()
{
uid_t ruid, euid, suid;
if(getresuid(&ruid, &euid, &suid))
{
perror("getresuid()");
exit(1);
}
printf("ruid %d euid %d suid %d\n", ruid, euid, suid);
}
我们在被execl加载的可执行文件中，使用setresuid()提升为root权限。
可执行文件权限：
使用普通用户运行：
可以看到执行成功了。
如果我们把exec_target的s权限去掉就不行了。此时即使exec具有s权限，甚至所属用户是root也都是不行的。