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Text File  |  2002-06-19  |  18.5 KB  |  403 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 (readdir(),
  36. readlink(), the variable of shmread(), the messages returned by
  37. msgrcv(), the password, gcos and shell fields returned by the
  38. 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. If you pass more than one argument to either C<system> or C<exec>,
  48. the arguments are checked for taintedness B<but> the operation will still
  49. be attempted, emitting an optional warning.  This will be fatal in a 
  50. future version of perl so do not rely on it to bypass the tainting 
  51. mechanism.
  52.  
  53. =item *
  54.  
  55. Arguments to C<print> and C<syswrite> are B<not> checked for taintedness.
  56.  
  57. =item *
  58.  
  59. Symbolic methods
  60.  
  61.     $obj->$method(@args);
  62.  
  63. and symbolic sub references
  64.  
  65.     &{$foo}(@args);
  66.     $foo->(@args);
  67.  
  68. are not checked for taintedness.  This requires extra carefulness
  69. unless you want external data to affect your control flow.  Unless
  70. you carefully limit what these symbolic values are, people are able
  71. to call functions B<outside> your Perl code, such as POSIX::system,
  72. in which case they are able to run arbitrary external code.
  73.  
  74. =back
  75.  
  76. The value of an expression containing tainted data will itself be
  77. tainted, even if it is logically impossible for the tainted data to
  78. affect the value.
  79.  
  80. Because taintedness is associated with each scalar value, some
  81. elements of an array can be tainted and others not.
  82.  
  83. For example:
  84.  
  85.     $arg = shift;        # $arg is tainted
  86.     $hid = $arg, 'bar';        # $hid is also tainted
  87.     $line = <>;            # Tainted
  88.     $line = <STDIN>;        # Also tainted
  89.     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
  90.     $line = <FOO>;        # Still tainted
  91.     $path = $ENV{'PATH'};    # Tainted, but see below
  92.     $data = 'abc';        # Not tainted
  93.  
  94.     system "echo $arg";        # Insecure
  95.     system "/bin/echo", $arg;    # Allowed but considered insecure
  96.                 # (Perl doesn't know about /bin/echo)
  97.     system "echo $hid";        # Insecure
  98.     system "echo $data";    # Insecure until PATH set
  99.  
  100.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now tainted
  101.  
  102.     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
  103.     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
  104.  
  105.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now NOT tainted
  106.     system "echo $data";    # Is secure now!
  107.  
  108.     open(FOO, "< $arg");    # OK - read-only file
  109.     open(FOO, "> $arg");     # Not OK - trying to write
  110.  
  111.     open(FOO,"echo $arg|");    # Not OK
  112.     open(FOO,"-|")
  113.     or exec 'echo', $arg;    # Allowed but not really OK
  114.  
  115.     $shout = `echo $arg`;    # Insecure, $shout now tainted
  116.  
  117.     unlink $data, $arg;        # Insecure
  118.     umask $arg;            # Insecure
  119.  
  120.     exec "echo $arg";        # Insecure
  121.     exec "echo", $arg;        # Allowed but considered insecure
  122.     exec "sh", '-c', $arg;    # Considered secure, alas!
  123.  
  124.     @files = <*.c>;        # insecure (uses readdir() or similar)
  125.     @files = glob('*.c');    # insecure (uses readdir() or similar)
  126.  
  127.     # In Perl releases older than 5.6.0 the <*.c> and glob('*.c') would
  128.     # have used an external program to do the filename expansion; but in
  129.     # either case the result is tainted since the list of filenames comes
  130.     # from outside of the program.
  131.  
  132.     $bad = ($arg, 23);        # $bad will be tainted
  133.     $arg, `true`;        # Insecure (although it isn't really)
  134.  
  135. If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
  136. something like "Insecure dependency" or "Insecure $ENV{PATH}".  Note that you
  137. can still write an insecure B<system> or B<exec>, but only by explicitly
  138. doing something like the "considered secure" example above.  This will not
  139. be possible in a future version of Perl.
  140.  
  141. =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
  142.  
  143. To test whether a variable contains tainted data, and whose use would
  144. thus trigger an "Insecure dependency" message, you can use the
  145. tainted() function of the Scalar::Util module, available in your
  146. nearby CPAN mirror, and included in Perl starting from the release 5.8.0.
  147. Or you may be able to use the following I<is_tainted()> function.
  148.  
  149.     sub is_tainted {
  150.         return ! eval { eval("#" . substr(join("", @_), 0, 0)); 1 };
  151.     }
  152.  
  153. This function makes use of the fact that the presence of tainted data
  154. anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
  155. would be inefficient for every operator to test every argument for
  156. taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
  157. approach is used that if any tainted value has been accessed within the
  158. same expression, the whole expression is considered tainted.
  159.  
  160. But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
  161. to clear your data's taintedness.  The only way to bypass the tainting
  162. mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
  163. Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
  164. you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
  165. a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
  166. entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
  167. characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
  168. has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
  169. characters that you never thought of.
  170.  
  171. Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
  172. characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
  173. or a dot.
  174.  
  175.     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
  176.     $data = $1;             # $data now untainted
  177.     } else {
  178.     die "Bad data in $data";     # log this somewhere
  179.     }
  180.  
  181. This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
  182. metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
  183. to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
  184. it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
  185. is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
  186. Laundering data using regular expression is the I<only> mechanism for
  187. untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
  188. a child of lesser privilege.
  189.  
  190. The example does not untaint $data if C<use locale> is in effect,
  191. because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
  192. Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
  193. contain data from outside the program.  If you are writing a
  194. locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
  195. containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
  196. block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
  197.  
  198. =head2 Switches On the "#!" Line
  199.  
  200. When you make a script executable, in order to make it usable as a
  201. command, the system will pass switches to perl from the script's #!
  202. line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
  203. (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
  204. Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
  205. line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
  206. under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
  207. Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
  208.  
  209. =head2 Cleaning Up Your Path
  210.  
  211. For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to a
  212. known value, and each directory in the path must be non-writable by others
  213. than its owner and group.  You may be surprised to get this message even
  214. if the pathname to your executable is fully qualified.  This is I<not>
  215. generated because you didn't supply a full path to the program; instead,
  216. it's generated because you never set your PATH environment variable, or
  217. you didn't set it to something that was safe.  Because Perl can't
  218. guarantee that the executable in question isn't itself going to turn
  219. around and execute some other program that is dependent on your PATH, it
  220. makes sure you set the PATH.
  221.  
  222. The PATH isn't the only environment variable which can cause problems.
  223. Because some shells may use the variables IFS, CDPATH, ENV, and
  224. BASH_ENV, Perl checks that those are either empty or untainted when
  225. starting subprocesses. You may wish to add something like this to your
  226. setid and taint-checking scripts.
  227.  
  228.     delete @ENV{qw(IFS CDPATH ENV BASH_ENV)};   # Make %ENV safer
  229.  
  230. It's also possible to get into trouble with other operations that don't
  231. care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
  232. tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
  233. opens and such B<after> properly dropping any special user (or group!)
  234. privileges. Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
  235. so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
  236. prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
  237.  
  238. Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass B<system>
  239. and B<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
  240. wildcards in them.  Unfortunately, the B<open>, B<glob>, and
  241. backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
  242. subterfuge will be required.
  243.  
  244. Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
  245. or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
  246. does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
  247. B<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
  248. child resets its ID set and any other per-process attributes, like
  249. environment variables, umasks, current working directories, back to the
  250. originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
  251. has any special permissions, does the B<open> or other system call.
  252. Finally, the child passes the data it managed to access back to the
  253. parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
  254. under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
  255. doing something it shouldn't.
  256.  
  257. Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the B<exec> is
  258. not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
  259. best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
  260. never call the shell at all.  
  261.  
  262.         use English '-no_match_vars';
  263.         die "Can't fork: $!" unless defined($pid = open(KID, "-|"));
  264.         if ($pid) {           # parent
  265.             while (<KID>) {
  266.                 # do something
  267.             }
  268.             close KID;
  269.         } else {
  270.             my @temp     = ($EUID, $EGID);
  271.             my $orig_uid = $UID;
  272.             my $orig_gid = $GID;
  273.             $EUID = $UID;
  274.             $EGID = $GID;
  275.             # Drop privileges
  276.             $UID  = $orig_uid;
  277.             $GID  = $orig_gid;
  278.             # Make sure privs are really gone
  279.             ($EUID, $EGID) = @temp;
  280.             die "Can't drop privileges"
  281.                 unless $UID == $EUID  && $GID eq $EGID;
  282.             $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin"; # Minimal PATH.
  283.         # Consider sanitizing the environment even more.
  284.             exec 'myprog', 'arg1', 'arg2'
  285.                 or die "can't exec myprog: $!";
  286.         }
  287.  
  288. A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>, although
  289. you can use C<readdir> instead.
  290.  
  291. Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
  292. written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
  293. who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
  294. is the kind of security checking that's useful for set-id programs and
  295. programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
  296.  
  297. This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
  298. code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
  299. when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
  300. run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
  301. included standard in the Perl distribution.  This module allows the
  302. programmer to set up special compartments in which all system operations
  303. are trapped and namespace access is carefully controlled.
  304.  
  305. =head2 Security Bugs
  306.  
  307. Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
  308. systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, set-id scripts
  309. are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
  310. condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
  311. see which interpreter to run and when the (now-set-id) interpreter turns
  312. around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
  313. changed, especially if you have symbolic links on your system.
  314.  
  315. Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
  316. Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
  317. outlaw scripts with any set-id bit set, which doesn't help much.
  318. Alternately, it can simply ignore the set-id bits on scripts.  If the
  319. latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
  320. notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
  321. this via a special executable called B<suidperl> that is automatically
  322. invoked for you if it's needed.
  323.  
  324. However, if the kernel set-id script feature isn't disabled, Perl will
  325. complain loudly that your set-id script is insecure.  You'll need to
  326. either disable the kernel set-id script feature, or put a C wrapper around
  327. the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
  328. except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
  329. kernel bug that plagues set-id scripts.  Here's a simple wrapper, written
  330. in C:
  331.  
  332.     #define REAL_PATH "/path/to/script"
  333.     main(ac, av)
  334.     char **av;
  335.     {
  336.     execv(REAL_PATH, av);
  337.     }
  338.  
  339. Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
  340. than your script setuid or setgid.
  341.  
  342. In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
  343. inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
  344. of the set-id script to open to the interpreter, rather than using a
  345. pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
  346. special file already opened on the script, so that there can be no race
  347. condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
  348. compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The B<Configure>
  349. program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
  350. should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
  351. SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
  352.  
  353. Prior to release 5.6.1 of Perl, bugs in the code of B<suidperl> could
  354. introduce a security hole.
  355.  
  356. =head2 Protecting Your Programs
  357.  
  358. There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
  359. with varying levels of "security".
  360.  
  361. First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
  362. the source code has to be readable in order to be compiled and
  363. interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
  364. readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
  365. permissions at the socially friendly 0755 level.  This lets 
  366. people on your local system only see your source.
  367.  
  368. Some people mistakenly regard this as a security problem.  If your program does
  369. insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
  370. insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
  371. determine the insecure things and exploit them without viewing the
  372. source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
  373. instead of fixing them, is little security indeed.
  374.  
  375. You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN,
  376. or Filter::Util::Call and Filter::Simple since Perl 5.8).
  377. But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the byte
  378. code compiler and interpreter described below, but crackers might be
  379. able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
  380. described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
  381. pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
  382. code, but none can definitively conceal it (this is true of every
  383. language, not just Perl).
  384.  
  385. If you're concerned about people profiting from your code, then the
  386. bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
  387. legal security.  License your software and pepper it with threatening
  388. statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
  389. Your access to it does not give you permission to use it blah blah
  390. blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
  391. stand up in court.
  392.  
  393. =head2 Unicode
  394.  
  395. Unicode is a new and complex technology and one may easily overlook
  396. certain security pitfalls.  See L<perluniintro> for an overview and
  397. L<perlunicode> for details, and L<perlunicode/"Security Implications
  398. of Unicode"> for security implications in particular.
  399.  
  400. =head1 SEE ALSO
  401.  
  402. L<perlrun> for its description of cleaning up environment variables.
  403.