Capabilities(能力) 管理

概述

参考：
阳明博客,在 Kubernets 中配置 Container Capabilities

Linux Capabilities

要了解 Linux Capabilities，这就得从 Linux 的权限控制发展来说明。在 Linux 2.2 版本之前，当内核对进程进行权限验证的时候，Linux 将进程划分为两类：特权进程（UID=0，也就是超级用户）和非特权进程（UID!=0），特权进程拥有所有的内核权限，而非特权进程则根据进程凭证（effective UID, effective GID，supplementary group 等）进行权限检查。

比如我们以常用的 passwd 命令为例，修改用户密码需要具有 root 权限，而普通用户是没有这个权限的。但是实际上普通用户又可以修改自己的密码，这是怎么回事呢？在 Linux 的权限控制机制中，有一类比较特殊的权限设置，比如 SUID(Set User ID on execution)，允许用户以可执行文件的 owner 的权限来运行可执行文件。因为程序文件 /bin/passwd 被设置了 SUID 标识，所以普通用户在执行 passwd 命令时，进程是以 passwd 的所有者，也就是 root 用户的身份运行，从而就可以修改密码了。

但是使用 SUID 却带来了新的安全隐患，当我们运行设置了 SUID 的命令时，通常只是需要很小一部分的特权，但是 SUID 却给了它 root 具有的全部权限，一旦被设置了 SUID 的命令出现漏洞，是不是就很容易被利用了。

为此 Linux 引入了 Capabilities 机制来对 root 权限进行了更加细粒度的控制，实现按需进行授权，这样就大大减小了系统的安全隐患。

什么是 Capabilities

从内核 2.2 开始，Linux 将传统上与超级用户 root 关联的特权划分为不同的单元，称为 capabilites。Capabilites 每个单元都可以独立启用和禁用。这样当系统在作权限检查的时候就变成了：在执行特权操作时，如果进程的有效身份不是 root，就去检查是否具有该特权操作所对应的 capabilites，并以此决定是否可以进行该特权操作。比如如果我们要设置系统时间，就得具有 CAP_SYS_TIME 这个 capabilites。下面是从 capabilities man page 中摘取的 capabilites 列表：

如何使用 Capabilities

我们可以通过 getcap 和 setcap 两条命令来分别查看和设置程序文件的 capabilities 属性。比如当前我们是zuiapp 这个用户，使用 getcap 命令查看 ping 命令目前具有的 capabilities：

$ ll /bin/ping
-rwxr-xr-x. 1 root root 62088 Nov  7  2016 /bin/ping
$ getcap /bin/ping
/bin/ping = cap_net_admin,cap_net_raw+p

我们可以看到具有 cap_net_admin 这个属性，所以我们现在可以执行 ping 命令：

$ ping www.qikqiak.com
PING www.qikqiak.com.w.kunlungr.com (115.223.14.186) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 115.223.14.186 (115.223.14.186): icmp_seq=1 ttl=54 time=7.87 ms
64 bytes from 115.223.14.186 (115.223.14.186): icmp_seq=2 ttl=54 time=7.85 ms

但是如果我们把命令的 capabilities 属性移除掉：

$ sudo setcap cap_net_admin,cap_net_raw-p /bin/ping
$ getcap /bin/ping
/bin/ping =

这个时候我们执行 ping 命令可以发现已经没有权限了：

$ ping www.qikqiak.com
ping: socket: Operation not permitted

因为 ping 命令在执行时需要访问网络，所需的 capabilities 为 cap_net_admin 和 cap_net_raw，所以我们可以通过 setcap 命令可来添加它们：

$ sudo setcap cap_net_admin,cap_net_raw+p /bin/ping
$ getcap /bin/ping
/bin/ping = cap_net_admin,cap_net_raw+p
$ ping www.qikqiak.com
PING www.qikqiak.com.w.kunlungr.com (115.223.14.188) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 115.223.14.188 (115.223.14.188): icmp_seq=1 ttl=54 time=7.39 ms

命令中的 p 表示 Permitted 集合(接下来会介绍)，+ 号表示把指定的capabilities 添加到这些集合中，- 号表示从集合中移除。对于可执行文件的属性中有三个集合来保存三类 capabilities，它们分别是：

Permitted：在进程执行时，Permitted 集合中的 capabilites 自动被加入到进程的 Permitted 集合中。
Inheritable：Inheritable 集合中的 capabilites 会与进程的 Inheritable 集合执行与操作，以确定进程在执行 execve 函数后哪些 capabilites 被继承。
Effective：Effective 只是一个 bit。如果设置为开启，那么在执行 execve 函数后，Permitted 集合中新增的 capabilities 会自动出现在进程的 Effective 集合中。

对于进程中有五种 capabilities 集合类型，相比文件的 capabilites，进程的 capabilities 多了两个集合，分别是 Bounding 和 Ambient。我们可以通过下面的命名来查看当前进程的 capabilities 信息：

$ cat /proc/7029/status | grep 'Cap'  #7029为PID
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: 0000000000000000
CapEff: 0000000000000000
CapBnd: 0000001fffffffff
CapAmb: 0000000000000000

然后我们可以使用 capsh 命令把它们转义为可读的格式，这样基本可以看出进程具有的 capabilities 了：

$ capsh --decode=0000001fffffffff
0x0000001fffffffff=cap_chown,cap_dac_override,cap_dac_read_search,cap_fowner,cap_fsetid,cap_kill,cap_setgid,cap_setuid,cap_setpcap,cap_linux_immutable,cap_net_bind_service,ca

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最后修改 June 7, 2024: promql (39d242fb)