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Text File  |  2006-04-25  |  23KB  |  505 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. Once taint mode is on, it's on for
  22. the remainder of your script.
  23.  
  24. While in this mode, Perl takes special precautions called I<taint
  25. checks> to prevent both obvious and subtle traps.  Some of these checks
  26. are reasonably simple, such as verifying that path directories aren't
  27. writable by others; careful programmers have always used checks like
  28. these.  Other checks, however, are best supported by the language itself,
  29. and it is these checks especially that contribute to making a set-id Perl
  30. program more secure than the corresponding C program.
  31.  
  32. You may not use data derived from outside your program to affect
  33. something else outside your program--at least, not by accident.  All
  34. command line arguments, environment variables, locale information (see
  35. L<perllocale>), results of certain system calls (C<readdir()>,
  36. C<readlink()>, the variable of C<shmread()>, the messages returned by
  37. C<msgrcv()>, the password, gcos and shell fields returned by the
  38. C<getpwxxx()> calls), and all file input are marked as "tainted".
  39. Tainted data may not be used directly or indirectly in any command
  40. that invokes a sub-shell, nor in any command that modifies files,
  41. directories, or processes, B<with the following exceptions>:
  42.  
  43. =over 4
  44.  
  45. =item *
  46.  
  47. Arguments to C<print> and C<syswrite> are B<not> checked for taintedness.
  48.  
  49. =item *
  50.  
  51. Symbolic methods
  52.  
  53.     $obj->$method(@args);
  54.  
  55. and symbolic sub references
  56.  
  57.     &{$foo}(@args);
  58.     $foo->(@args);
  59.  
  60. are not checked for taintedness.  This requires extra carefulness
  61. unless you want external data to affect your control flow.  Unless
  62. you carefully limit what these symbolic values are, people are able
  63. to call functions B<outside> your Perl code, such as POSIX::system,
  64. in which case they are able to run arbitrary external code.
  65.  
  66. =back
  67.  
  68. For efficiency reasons, Perl takes a conservative view of
  69. whether data is tainted.  If an expression contains tainted data,
  70. any subexpression may be considered tainted, even if the value
  71. of the subexpression is not itself affected by the tainted data.
  72.  
  73. Because taintedness is associated with each scalar value, some
  74. elements of an array or hash can be tainted and others not.
  75. The keys of a hash are never tainted.
  76.  
  77. For example:
  78.  
  79.     $arg = shift;        # $arg is tainted
  80.     $hid = $arg, 'bar';        # $hid is also tainted
  81.     $line = <>;            # Tainted
  82.     $line = <STDIN>;        # Also tainted
  83.     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
  84.     $line = <FOO>;        # Still tainted
  85.     $path = $ENV{'PATH'};    # Tainted, but see below
  86.     $data = 'abc';        # Not tainted
  87.  
  88.     system "echo $arg";        # Insecure
  89.     system "/bin/echo", $arg;    # Considered insecure
  90.                 # (Perl doesn't know about /bin/echo)
  91.     system "echo $hid";        # Insecure
  92.     system "echo $data";    # Insecure until PATH set
  93.  
  94.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now tainted
  95.  
  96.     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
  97.     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
  98.  
  99.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now NOT tainted
  100.     system "echo $data";    # Is secure now!
  101.  
  102.     open(FOO, "< $arg");    # OK - read-only file
  103.     open(FOO, "> $arg");     # Not OK - trying to write
  104.  
  105.     open(FOO,"echo $arg|");    # Not OK
  106.     open(FOO,"-|")
  107.     or exec 'echo', $arg;    # Also not OK
  108.  
  109.     $shout = `echo $arg`;    # Insecure, $shout now tainted
  110.  
  111.     unlink $data, $arg;        # Insecure
  112.     umask $arg;            # Insecure
  113.  
  114.     exec "echo $arg";        # Insecure
  115.     exec "echo", $arg;        # Insecure
  116.     exec "sh", '-c', $arg;    # Very insecure!
  117.  
  118.     @files = <*.c>;        # insecure (uses readdir() or similar)
  119.     @files = glob('*.c');    # insecure (uses readdir() or similar)
  120.  
  121.     # In Perl releases older than 5.6.0 the <*.c> and glob('*.c') would
  122.     # have used an external program to do the filename expansion; but in
  123.     # either case the result is tainted since the list of filenames comes
  124.     # from outside of the program.
  125.  
  126.     $bad = ($arg, 23);        # $bad will be tainted
  127.     $arg, `true`;        # Insecure (although it isn't really)
  128.  
  129. If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
  130. something like "Insecure dependency" or "Insecure $ENV{PATH}".
  131.  
  132. The exception to the principle of "one tainted value taints the whole
  133. expression" is with the ternary conditional operator C<?:>.  Since code
  134. with a ternary conditional
  135.  
  136.     $result = $tainted_value ? "Untainted" : "Also untainted";
  137.  
  138. is effectively
  139.  
  140.     if ( $tainted_value ) {
  141.         $result = "Untainted";
  142.     } else {
  143.         $result = "Also untainted";
  144.     }
  145.  
  146. it doesn't make sense for C<$result> to be tainted.
  147.  
  148. =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
  149.  
  150. To test whether a variable contains tainted data, and whose use would
  151. thus trigger an "Insecure dependency" message, you can use the
  152. C<tainted()> function of the Scalar::Util module, available in your
  153. nearby CPAN mirror, and included in Perl starting from the release 5.8.0.
  154. Or you may be able to use the following C<is_tainted()> function.
  155.  
  156.     sub is_tainted {
  157.         return ! eval { eval("#" . substr(join("", @_), 0, 0)); 1 };
  158.     }
  159.  
  160. This function makes use of the fact that the presence of tainted data
  161. anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
  162. would be inefficient for every operator to test every argument for
  163. taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
  164. approach is used that if any tainted value has been accessed within the
  165. same expression, the whole expression is considered tainted.
  166.  
  167. But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
  168. to clear your data's taintedness.  Values may be untainted by using them
  169. as keys in a hash; otherwise the only way to bypass the tainting
  170. mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
  171. Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
  172. you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
  173. a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
  174. entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
  175. characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
  176. has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
  177. characters that you never thought of.
  178.  
  179. Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
  180. characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
  181. or a dot.
  182.  
  183.     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
  184.     $data = $1;             # $data now untainted
  185.     } else {
  186.     die "Bad data in '$data'";     # log this somewhere
  187.     }
  188.  
  189. This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
  190. metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
  191. to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
  192. it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
  193. is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
  194. Laundering data using regular expression is the I<only> mechanism for
  195. untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
  196. a child of lesser privilege.
  197.  
  198. The example does not untaint C<$data> if C<use locale> is in effect,
  199. because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
  200. Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
  201. contain data from outside the program.  If you are writing a
  202. locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
  203. containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
  204. block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
  205.  
  206. =head2 Switches On the "#!" Line
  207.  
  208. When you make a script executable, in order to make it usable as a
  209. command, the system will pass switches to perl from the script's #!
  210. line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
  211. (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
  212. Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
  213. line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
  214. under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
  215. Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
  216.  
  217. =head2 Taint mode and @INC
  218.  
  219. When the taint mode (C<-T>) is in effect, the "." directory is removed
  220. from C<@INC>, and the environment variables C<PERL5LIB> and C<PERLLIB>
  221. are ignored by Perl. You can still adjust C<@INC> from outside the
  222. program by using the C<-I> command line option as explained in
  223. L<perlrun>. The two environment variables are ignored because
  224. they are obscured, and a user running a program could be unaware that
  225. they are set, whereas the C<-I> option is clearly visible and
  226. therefore permitted.
  227.  
  228. Another way to modify C<@INC> without modifying the program, is to use
  229. the C<lib> pragma, e.g.:
  230.  
  231.   perl -Mlib=/foo program
  232.  
  233. The benefit of using C<-Mlib=/foo> over C<-I/foo>, is that the former
  234. will automagically remove any duplicated directories, while the later
  235. will not.
  236.  
  237. Note that if a tainted string is added to C<@INC>, the following
  238. problem will be reported:
  239.  
  240.   Insecure dependency in require while running with -T switch
  241.  
  242. =head2 Cleaning Up Your Path
  243.  
  244. For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to
  245. a known value, and each directory in the path must be absolute and
  246. non-writable by others than its owner and group.  You may be surprised to
  247. get this message even if the pathname to your executable is fully
  248. qualified.  This is I<not> generated because you didn't supply a full path
  249. to the program; instead, it's generated because you never set your PATH
  250. environment variable, or you didn't set it to something that was safe.
  251. Because Perl can't guarantee that the executable in question isn't itself
  252. going to turn around and execute some other program that is dependent on
  253. your PATH, it makes sure you set the PATH.
  254.  
  255. The PATH isn't the only environment variable which can cause problems.
  256. Because some shells may use the variables IFS, CDPATH, ENV, and
  257. BASH_ENV, Perl checks that those are either empty or untainted when
  258. starting subprocesses. You may wish to add something like this to your
  259. setid and taint-checking scripts.
  260.  
  261.     delete @ENV{qw(IFS CDPATH ENV BASH_ENV)};   # Make %ENV safer
  262.  
  263. It's also possible to get into trouble with other operations that don't
  264. care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
  265. tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
  266. opens and such B<after> properly dropping any special user (or group!)
  267. privileges. Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
  268. so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
  269. prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
  270.  
  271. Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass C<system>
  272. and C<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
  273. wildcards in them.  Unfortunately, the C<open>, C<glob>, and
  274. backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
  275. subterfuge will be required.
  276.  
  277. Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
  278. or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
  279. does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
  280. C<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
  281. child resets its ID set and any other per-process attributes, like
  282. environment variables, umasks, current working directories, back to the
  283. originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
  284. has any special permissions, does the C<open> or other system call.
  285. Finally, the child passes the data it managed to access back to the
  286. parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
  287. under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
  288. doing something it shouldn't.
  289.  
  290. Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the C<exec> is
  291. not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
  292. best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
  293. never call the shell at all.  
  294.  
  295.         use English '-no_match_vars';
  296.         die "Can't fork: $!" unless defined($pid = open(KID, "-|"));
  297.         if ($pid) {           # parent
  298.             while (<KID>) {
  299.                 # do something
  300.             }
  301.             close KID;
  302.         } else {
  303.             my @temp     = ($EUID, $EGID);
  304.             my $orig_uid = $UID;
  305.             my $orig_gid = $GID;
  306.             $EUID = $UID;
  307.             $EGID = $GID;
  308.             # Drop privileges
  309.             $UID  = $orig_uid;
  310.             $GID  = $orig_gid;
  311.             # Make sure privs are really gone
  312.             ($EUID, $EGID) = @temp;
  313.             die "Can't drop privileges"
  314.                 unless $UID == $EUID  && $GID eq $EGID;
  315.             $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin"; # Minimal PATH.
  316.         # Consider sanitizing the environment even more.
  317.             exec 'myprog', 'arg1', 'arg2'
  318.                 or die "can't exec myprog: $!";
  319.         }
  320.  
  321. A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>, although
  322. you can use C<readdir> instead.
  323.  
  324. Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
  325. written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
  326. who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
  327. is the kind of security checking that's useful for set-id programs and
  328. programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
  329.  
  330. This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
  331. code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
  332. when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
  333. run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
  334. included standard in the Perl distribution.  This module allows the
  335. programmer to set up special compartments in which all system operations
  336. are trapped and namespace access is carefully controlled.
  337.  
  338. =head2 Security Bugs
  339.  
  340. Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
  341. systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, set-id scripts
  342. are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
  343. condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
  344. see which interpreter to run and when the (now-set-id) interpreter turns
  345. around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
  346. changed, especially if you have symbolic links on your system.
  347.  
  348. Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
  349. Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
  350. outlaw scripts with any set-id bit set, which doesn't help much.
  351. Alternately, it can simply ignore the set-id bits on scripts.  If the
  352. latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
  353. notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
  354. this via a special executable called F<suidperl> that is automatically
  355. invoked for you if it's needed.
  356.  
  357. However, if the kernel set-id script feature isn't disabled, Perl will
  358. complain loudly that your set-id script is insecure.  You'll need to
  359. either disable the kernel set-id script feature, or put a C wrapper around
  360. the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
  361. except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
  362. kernel bug that plagues set-id scripts.  Here's a simple wrapper, written
  363. in C:
  364.  
  365.     #define REAL_PATH "/path/to/script"
  366.     main(ac, av)
  367.     char **av;
  368.     {
  369.     execv(REAL_PATH, av);
  370.     }
  371.  
  372. Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
  373. than your script setuid or setgid.
  374.  
  375. In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
  376. inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
  377. of the set-id script to open to the interpreter, rather than using a
  378. pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
  379. special file already opened on the script, so that there can be no race
  380. condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
  381. compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The F<Configure>
  382. program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
  383. should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
  384. SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
  385.  
  386. Prior to release 5.6.1 of Perl, bugs in the code of F<suidperl> could
  387. introduce a security hole.
  388.  
  389. =head2 Protecting Your Programs
  390.  
  391. There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
  392. with varying levels of "security".
  393.  
  394. First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
  395. the source code has to be readable in order to be compiled and
  396. interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
  397. readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
  398. permissions at the socially friendly 0755 level.  This lets 
  399. people on your local system only see your source.
  400.  
  401. Some people mistakenly regard this as a security problem.  If your program does
  402. insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
  403. insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
  404. determine the insecure things and exploit them without viewing the
  405. source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
  406. instead of fixing them, is little security indeed.
  407.  
  408. You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN,
  409. or Filter::Util::Call and Filter::Simple since Perl 5.8).
  410. But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the byte
  411. code compiler and interpreter described below, but crackers might be
  412. able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
  413. described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
  414. pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
  415. code, but none can definitively conceal it (this is true of every
  416. language, not just Perl).
  417.  
  418. If you're concerned about people profiting from your code, then the
  419. bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
  420. legal security.  License your software and pepper it with threatening
  421. statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
  422. Your access to it does not give you permission to use it blah blah
  423. blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
  424. stand up in court.
  425.  
  426. =head2 Unicode
  427.  
  428. Unicode is a new and complex technology and one may easily overlook
  429. certain security pitfalls.  See L<perluniintro> for an overview and
  430. L<perlunicode> for details, and L<perlunicode/"Security Implications
  431. of Unicode"> for security implications in particular.
  432.  
  433. =head2 Algorithmic Complexity Attacks
  434.  
  435. Certain internal algorithms used in the implementation of Perl can
  436. be attacked by choosing the input carefully to consume large amounts
  437. of either time or space or both.  This can lead into the so-called
  438. I<Denial of Service> (DoS) attacks.
  439.  
  440. =over 4
  441.  
  442. =item *
  443.  
  444. Hash Function - the algorithm used to "order" hash elements has been
  445. changed several times during the development of Perl, mainly to be
  446. reasonably fast.  In Perl 5.8.1 also the security aspect was taken
  447. into account.
  448.  
  449. In Perls before 5.8.1 one could rather easily generate data that as
  450. hash keys would cause Perl to consume large amounts of time because
  451. internal structure of hashes would badly degenerate.  In Perl 5.8.1
  452. the hash function is randomly perturbed by a pseudorandom seed which
  453. makes generating such naughty hash keys harder.
  454. See L<perlrun/PERL_HASH_SEED> for more information.
  455.  
  456. The random perturbation is done by default but if one wants for some
  457. reason emulate the old behaviour one can set the environment variable
  458. PERL_HASH_SEED to zero (or any other integer).  One possible reason
  459. for wanting to emulate the old behaviour is that in the new behaviour
  460. consecutive runs of Perl will order hash keys differently, which may
  461. confuse some applications (like Data::Dumper: the outputs of two
  462. different runs are no more identical).
  463.  
  464. B<Perl has never guaranteed any ordering of the hash keys>, and the
  465. ordering has already changed several times during the lifetime of
  466. Perl 5.  Also, the ordering of hash keys has always been, and
  467. continues to be, affected by the insertion order.
  468.  
  469. Also note that while the order of the hash elements might be
  470. randomised, this "pseudoordering" should B<not> be used for
  471. applications like shuffling a list randomly (use List::Util::shuffle()
  472. for that, see L<List::Util>, a standard core module since Perl 5.8.0;
  473. or the CPAN module Algorithm::Numerical::Shuffle), or for generating
  474. permutations (use e.g. the CPAN modules Algorithm::Permute or
  475. Algorithm::FastPermute), or for any cryptographic applications.
  476.  
  477. =item *
  478.  
  479. Regular expressions - Perl's regular expression engine is so called
  480. NFA (Non-Finite Automaton), which among other things means that it can
  481. rather easily consume large amounts of both time and space if the
  482. regular expression may match in several ways.  Careful crafting of the
  483. regular expressions can help but quite often there really isn't much
  484. one can do (the book "Mastering Regular Expressions" is required
  485. reading, see L<perlfaq2>).  Running out of space manifests itself by
  486. Perl running out of memory.
  487.  
  488. =item *
  489.  
  490. Sorting - the quicksort algorithm used in Perls before 5.8.0 to
  491. implement the sort() function is very easy to trick into misbehaving
  492. so that it consumes a lot of time.  Nothing more is required than
  493. resorting a list already sorted.  Starting from Perl 5.8.0 a different
  494. sorting algorithm, mergesort, is used.  Mergesort is insensitive to
  495. its input data, so it cannot be similarly fooled.
  496.  
  497. =back
  498.  
  499. See L<http://www.cs.rice.edu/~scrosby/hash/> for more information,
  500. and any computer science text book on the algorithmic complexity.
  501.  
  502. =head1 SEE ALSO
  503.  
  504. L<perlrun> for its description of cleaning up environment variables.
  505.