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我就是我,原理不一样的snap

时间:2017-08-04来源:ubuntukylin 作者:ubuntukylin
引言
snap和flatpak都是新一代跨Linux发行版的软件包管理技术,上一篇我们简单介绍了flatpak的原理(http://www.linuxdiyf.com/linux/32062.html),今天我们接着简要介绍snap的安全机制。
 
一、简介
snap是Canoncial公司提出的新一代linux包管理工具,致力于将所有linux发行版上的包格式统一,做到“一次打包,到处使用”。目前snap已经可以在包括Ubuntu、Fedora、Mint等多个Linux发行版上使用。首先我们来了解下snap相关的各种名词:
snap
新一代跨Linux发行版的软件包管理技术,支持各大主流Linux发行版,通过Linux内核安全机制保证用户数据安全,彻底解决包依赖关系相关问题,并大大简化应用软件的打包工序。snap同时为安装及管理snap包的命令行工具。
snapd
管理snap软件包的后台服务。
kernel snap
使用snap格式打包的内核,包含内核镜像及内核模块。
OS snap
使用snap格式重新打包的rootfs,包含了运行和管理snap的基本资源,当你第一次安装snap时,OS snap 首先被安装。
snapcraft
将软件打包成snap格式的打包工具集。
snappy
原指完全基于snap构建的系统,此名称已弃用,现统一称为Ubuntu Core,即Ubuntu的全snap操作系统,有别于传统基于deb包的classic Ubuntu。
 
二、安全策略
snap应用以沙箱的方式运行。系统通过一些机制限制应用访问资源的权限来实现其安全特性,比如通过对内核安全机制AppArmor,Seccomp等的配置实现的沙箱和snap文件系统等。开发者不必过多了解系统安全机制的细节。下面简要说明snap使用的部分安全策略。
Sandbox
Linux Sandbox 是根据内核中支持的一些安全机制实现的进程访问控制方式。通常通过为进程分配随机uid,将进程置于chroot环境和为进程uid配置Capability等方式将进程置于严格受限的一种状态下。snap应用使用这种方式运行在系统为其分配的沙箱环境中。
security policy ID
每一个snap应用程序命令都有唯一的security policy ID,系统将此ID与命令绑定,由此可以为同一snap包内的不同程序配置不同的安全策略。作为系统识别命令的标示,当程序安装和运行时,系统会根据其Security Policy ID为其分配资源。在沙箱中运行的snap应用之间的通信控制也通过此ID来进行配置。 
snap应用的security policy ID的命名规则为snap.name.command 
例如,hello程序的security policy ID即为snap.hello.hello
snap文件系统
snap文件系统被划分为具有只读和读写两种不同权限的区域,每个snap应用有其独有的受限文件目录,如下图所示:
我就是我,原理不一样的snap
可以通过如下方式查看某应用的文件访问权限:
$ snap install hello
hello 2.10 from 'canonical' installed
$ snap run --shell hello.hello
$ env | grep SNAP
SNAP_USER_COMMON=/home/kylin/snap/hello/common
# 单用户所有版本应用的可写目录
SNAP_LIBRARY_PATH=/var/lib/snapd/lib/gl:/var/lib/snapd/void
# 增加到LD_LABRARY_PATH的目录
SNAP_COMMON=/var/snap/hello/common
# 所有用户所有版本应用的可写目录
SNAP_USER_DATA=/home/kylin/snap/hello/20
# 单用户指定版本应用的可写目录
SNAP_DATA=/var/snap/hello/20
# 所有用户指定版本应用的可写目录
由此可见,一个snap应用具有写权限的目录是极其有限的,并且每个snap应用都有其独立的可写目录。snap文件系统对snap应用相关目录的权限配置说明,这种方式实现了应用与应用,应用与系统之间的隔离。 
同时这种方式对snap应用的升级和回滚提供了很好的支持,升级时只需将确定版本的相关目录复制到更高版本的对应目录,而回退只需删除更高版本的目录。
AppArmor
AppArmor是一个强制访问控制系统,在内核层面对进程可访问的资源进行控制。 在snap应用程序安装时,系统会为其中的每一个命令生成其特有的AppArmor配置文件。内核对可执行程序的Capability限制也可以通过Aparmor来配置。当执行应用程序中的命令时,AppArmor机制可保证此命令不会越权访问。 作为一种内核中的安全机制,在ubuntu classic系统中也同时支持AppArmor提供的机制。但与classic系统不同,snap系统对程序的访问控制更加严格,基本做到“只满足程序执行所需的最小权限”。
Seccomp
Seccomp是一个内核接口访问过滤器,snap应用程序通过其独有的过滤器访问内核接口。在snap应用程序启动之前会自动配置过滤器。Seccomp在snap系统中的作用类似于AppArmor。都是控制应用程序对系统资源的访问。
 
三、Snap接口调用
snap应用被严格限制在上面介绍的安全策略下,但snap应用之间也需要进行通信,比如硬件驱动作为一个snap应用肯定要为使用这个硬件的应用提供接口和服务。下面就简单说明一下snap应用之间的通信机制。
默认安全策略
在没有特殊配置时,snap应用使用默认的安全策略,其中包含之前提到的snap文件系统中的默认目录访问控制以及以下部分策略:
· snap应用安装目录的只读权限。
· 共享内存的读写权限(ie. /dev/shm/snap.SNAP_NAME.*)
· 相同应用的不同进程之间互相发送signal的权限
安装模式
snap通过不同的安装模式提供不同的资源访问控制。
1) Devmode
devmode即为开发模式。使用以下命令将应用安装在此模式下:
$ snap install hello --devmode
$ snap list
Name         Version       Rev   Developer  Notes
core          16-2.26.9     2381  canonical  -
hello          2.10          20    canonical  devmode
pc            16.04-0.8     9     canonical  -
pc-kernel     4.4.0-83.106  68    canonical  -
此模式为应用程序提供完全的访问权限,但会在日志中记录程序的越权行为。
在devmode下,snap应用只能访问/snap/下的文件。
2) Classic
此模式将取消所有访问限制,不会在日志中记录越权行为。
在classic模式下,snap应用可以访问’/’下的文件。
Interfaces
除去默认安全策略为其提供的资源外,snap应用没有权限访问系统其它资源。若snap应用需要使用系统资源或其它应用程序提供的资源,需通过interfaces机制配置接口。interfaces接口分为两种,slot(服务提供者)和plug(服务使用者)。 
snap应用访问受限资源的示意如下:
我就是我,原理不一样的snap
注意:操作系统在snap系统中也作为snap应用的形式存在。 
如图所示,通过配置snap应用的plug和slot即可实现snap应用的互相访问。 
查看系统上已经存在的plug和slot:
$ snap interfaces
Slot                      Plug
:account-control          -
:alsa                      -
:autopilot-introspection   -
:bluetooth-control         -
:browser-support          -
:camera                   -
:classic-support           classic
:core-support             core:core-support-plug
.........
下面以一个例子说明plug和slot的使用。
name: blue
...
apps:
blue:
command: bin/blue
slots: [bluez]    
以上文件可作为一个蓝牙设备驱动程序的snap包打包控制文件。当此应用被安装时,系统将为其分配security policy ID为snap.blue.blue并包含规则:当blue启动时为其创建bluez slot。 
要在其它应用中使用这个slot提供的功能,则打包控制文件如下所示:
name: blue-client
...
apps: 
blue-client:
command: bin/blue-client
plugs: [bluez]
同理,当此应用被安装时,系统将为其分配security policy ID为snap.blue-client.blue-client并包含规则:允许此应用与snap.blue.blue通信。同时,提供slot的安全规则也会改写为:snap.blue.blue允许snap.blue-client.blue-client与其进行通信。 
下图说明了snap应用与应用之间在严格的分隔限制下的互相通信。
我就是我,原理不一样的snap
snap系统由snap应用组成,包括系统和内核都以snap包的形式出现在系统中。各个snap包之间通过interfaces互相提供服务来完成协同工作,同时各个应用又不失自身的独立性。
 
四、总结
snap系统提供了强大的安全系统。与传统linux发行版相比,snap系统中的应用更加独立、安全,同时对snap应用权限的配置也更加简单。在日益增长的嵌入式和物联网需求与日益严峻的系统安全形势下,snap系统表现出了比传统linux发行版更突出的优势。
 
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