Защита памяти и ядра в ОС ROSA

Материал из Rosalab Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Idea.png
Примечание
Статья в процессе написания. Переносится из написанного ранее документа PDF.

Защита памяти и ядра в ОС ROSA

Здесь приведены рекомендации по настройке ядра и опций защиты памяти. Критически важно защищать ядро и системную память. Если допустить, что ядро или память скомпрометированы, то нет никаких гарантий в правильной работе любых механизмов безопасности и системы в целом.

Сводная информация с рекомендуемыми настройками для ядра ОС и проекция к Методическому документу ФСТЭК «Рекомендации по обеспечению безопасной настройки операционных систем Linux» от 25 декабря 2022 г. -- приведена в таблице ниже:

№ п/п Параметр и рекомендуемое значение Интерфейс См. документ ФСТЭК См. раздел Значение по умолчанию
1 kernel.dmesg_restrict=1 /etc/sysctl.conf 2.4.1 Текст ячейки 0
2 kernel.kptr_restrict=2 /etc/sysctl.conf 2.4.2 Текст ячейки 0
3 init_on_alloc=1 /etc/default/grub 2.4.3 Текст ячейки Неактивно
4 slab_nomerge /etc/default/grub 2.4.4 Текст ячейки Неактивно
5 iommu=force
iommu.strict=1
iommu.passthrough=0
/etc/default/grub 2.4.5 Текст ячейки Неактивно
6 randomize_kstack_offset=1 /etc/default/grub 2.4.6 Текст ячейки Неактивно
7 mitigations=auto,nosmt /etc/default/grub 2.4.7 Текст ячейки Неактивно
8 net.core.bpf_jit_harden=2 /etc/sysctl.conf 2.4.8 Текст ячейки 0
9 vsyscall=none /etc/default/grub 2.5.1 Текст ячейки Неактивно
10 kernel.perf_event_paranoid=3 /etc/sysctl.conf 2.5.2 Нет 2
11 debugfs=no-mount /etc/default/grub 2.5.3 Текст ячейки Неактивно
12 kernel.kexec_load_disabled=1 /etc/sysctl.conf 2.5.4 Текст ячейки 0
13 user.max_user_namespaces=0 /etc/sysctl.conf 2.5.5 Текст ячейки 509894
14 kernel.unprivileged_bpf_disabled=1 /etc/sysctl.conf 2.5.6 Текст ячейки 2
15 vm.unprivileged_userfaultfd=0 /etc/sysctl.conf 2.5.7 Текст ячейки 1
16 dev.tty.ldisc_autoload=0 /etc/sysctl.conf 2.5.8 Текст ячейки 1
17 tsx=off /etc/default/grub 2.5.9 Текст ячейки 65536
18 vm.mmap_min_addr=4096 /etc/sysctl.conf 2.5.10 Текст ячейки Текст ячейки
19 kernel.randomize_va_space=2 /etc/sysctl.conf 2.5.11 Текст ячейки 2
20 kernel.yama.ptrace_scope=3 /etc/sysctl.conf 2.6.1 Текст ячейки 1

В чем опасность?

Опасность заключается в возможности получения доступа к данным, обрабатывающимся ядром. Данные, которые обрабатывает ядро носят критическую ценность для ОС и её пользователей. Если они неправомочно доступны, то с их помощью можно реализовать атаки любого вида. По умолчанию в Linux имеются возможности загрузки другого ядра (подмены), или использовании потенциально опасных модулей (драйверов) ядра, в том числе без перезагрузки. Это может привести к обходу механизмов защиты и любой другой опасной активности.

Что можно сделать для повышения безопасности?

Можно активизировать собственные механизмы защиты ядра ОС, направленные на противодействие атакам разного рода, такие как: защита памяти, защита от переполнения буфера, контроль целостности ядра и загружаемых драйверов, ограничить отладку и т.п. Информация о механизмах защиты ядра с пояснениями приведена далее.

Ядро является основным и наиболее критическим компонентом любого дистрибутива операционной системы Linux, в том числе и с точки зрения выполнения функций безопасности. Большинство их сосредоточено именно в ядре, либо так или иначе выполняется при посредничестве ядра ОС.

Ядро обрабатывает данные программ, управляет страницами памяти и взаимодействием между процессами, управляет файловыми системами, сетью, всей периферией, занимается разграничением доступа, генерирует первичные сообщения аудита, может контролировать целостность программ, управляет жизненным циклом каждого процесса, управляет вводом и выводом, и т.п. Следовательно, во время работы, в ядре обрабатывается или хранится множество важнейшей информации -- ключи шифрования, пароли или хеши паролей (аутентификационная информация), защищаемые данные, а также принимаются решения о доступе.

Кроме того, поскольку ядро еще и отслеживает все другие компоненты ОС. Важно, чтобы выполнялось только то ядро, которое является доверенным. Иначе может произойти раскрытие информации, и данные пользователей, а также пароли или ключи шифрования, могут быть скомпрометированы. Кроме того, если не защищать ядро ОС, то нарушитель может попытаться изменить состав модулей (драйверов) ядра. Это может привести к самым непредсказуемым последствиям. Под угрозой окажутся любые обрабатываемые данные и функции безопасности. Так можно преодолеть защиту, отключив важную подсистему ядра ОС Linux, например механизм аудита, функции разграничения доступа (SELinux), выключить защиту памяти или фильтр пакетов. Любым возможностям несанкционированного взаимодействия с ядром необходимо препятствовать.

Подробная информация об известных техниках эксплуатации уязвимостей в ядре ОС Linux приведена по ссылке: https://github.com/xairy/linux-kernel-exploitation

Защита от просмотра адресов указателей

Переменная ядра ОС, отвечающая за доступ к интерфейсам ядра /proc/kallsyms и /proc/modules -- это kernel.kptr_restrict<code>. Просматривая эти файлы, можно получать значения адресации памяти для указателей ядра. То есть можно, например, узнать, на какой адрес в памяти ссылается указатель той или иной программы, или загруженного модуля ядра. Переменная может принимать значения <code>0, 1 и 2. Более подробное описание рисков, связанных с атакой на адреса указателей и прототип эксплойта, демонстрирующий такую возможность, приведены по ссылке: https://kernsec.org/wiki/index.php/Bug_Classes/Kernel_pointer_leak

Если для переменной kernel.kptr_restrict определено значение 0, то просматривать значения адресов в памяти может любой пользователь ОС. Если задано значение 1, то просматривать адресацию функций может только root. Если значение равно 2, то никто не получит информацию об адресации. Рекомендуемое значение -- два. При значении единица -- отображение адресов заменяется на нули для всех пользователей, кроме root. При значении два -- отображение адресов заменяется на нули для всех пользователей, включая root.

Для проверки текущего значения этой переменной выполнить:

# sysctl -a | grep kptr kernel.kptr_restrict = 2

Если значение отличается, то выполнить установку этой переменной:

# sysctl -w kernel.kptr_restrict=2

echo 'kernel.kptr_restrict = 2' >> /etc/sysctl.conf