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Text File  |  2003-11-07  |  21KB  |  461 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. 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. The value of an expression containing tainted data will itself be
  69. tainted, even if it is logically impossible for the tainted data to
  70. affect the value.
  71.  
  72. Because taintedness is associated with each scalar value, some
  73. elements of an array can be tainted and others not.
  74.  
  75. For example:
  76.  
  77.     $arg = shift;        # $arg is tainted
  78.     $hid = $arg, 'bar';        # $hid is also tainted
  79.     $line = <>;            # Tainted
  80.     $line = <STDIN>;        # Also tainted
  81.     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
  82.     $line = <FOO>;        # Still tainted
  83.     $path = $ENV{'PATH'};    # Tainted, but see below
  84.     $data = 'abc';        # Not tainted
  85.  
  86.     system "echo $arg";        # Insecure
  87.     system "/bin/echo", $arg;    # Considered insecure
  88.                 # (Perl doesn't know about /bin/echo)
  89.     system "echo $hid";        # Insecure
  90.     system "echo $data";    # Insecure until PATH set
  91.  
  92.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now tainted
  93.  
  94.     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
  95.     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
  96.  
  97.     $path = $ENV{'PATH'};    # $path now NOT tainted
  98.     system "echo $data";    # Is secure now!
  99.  
  100.     open(FOO, "< $arg");    # OK - read-only file
  101.     open(FOO, "> $arg");     # Not OK - trying to write
  102.  
  103.     open(FOO,"echo $arg|");    # Not OK
  104.     open(FOO,"-|")
  105.     or exec 'echo', $arg;    # Also not OK
  106.  
  107.     $shout = `echo $arg`;    # Insecure, $shout now tainted
  108.  
  109.     unlink $data, $arg;        # Insecure
  110.     umask $arg;            # Insecure
  111.  
  112.     exec "echo $arg";        # Insecure
  113.     exec "echo", $arg;        # Insecure
  114.     exec "sh", '-c', $arg;    # Very insecure!
  115.  
  116.     @files = <*.c>;        # insecure (uses readdir() or similar)
  117.     @files = glob('*.c');    # insecure (uses readdir() or similar)
  118.  
  119.     # In Perl releases older than 5.6.0 the <*.c> and glob('*.c') would
  120.     # have used an external program to do the filename expansion; but in
  121.     # either case the result is tainted since the list of filenames comes
  122.     # from outside of the program.
  123.  
  124.     $bad = ($arg, 23);        # $bad will be tainted
  125.     $arg, `true`;        # Insecure (although it isn't really)
  126.  
  127. If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
  128. something like "Insecure dependency" or "Insecure $ENV{PATH}".
  129.  
  130. =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
  131.  
  132. To test whether a variable contains tainted data, and whose use would
  133. thus trigger an "Insecure dependency" message, you can use the
  134. tainted() function of the Scalar::Util module, available in your
  135. nearby CPAN mirror, and included in Perl starting from the release 5.8.0.
  136. Or you may be able to use the following I<is_tainted()> function.
  137.  
  138.     sub is_tainted {
  139.         return ! eval { eval("#" . substr(join("", @_), 0, 0)); 1 };
  140.     }
  141.  
  142. This function makes use of the fact that the presence of tainted data
  143. anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
  144. would be inefficient for every operator to test every argument for
  145. taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
  146. approach is used that if any tainted value has been accessed within the
  147. same expression, the whole expression is considered tainted.
  148.  
  149. But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
  150. to clear your data's taintedness.  The only way to bypass the tainting
  151. mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
  152. Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
  153. you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
  154. a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
  155. entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
  156. characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
  157. has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
  158. characters that you never thought of.
  159.  
  160. Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
  161. characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
  162. or a dot.
  163.  
  164.     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
  165.     $data = $1;             # $data now untainted
  166.     } else {
  167.     die "Bad data in '$data'";     # log this somewhere
  168.     }
  169.  
  170. This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
  171. metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
  172. to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
  173. it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
  174. is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
  175. Laundering data using regular expression is the I<only> mechanism for
  176. untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
  177. a child of lesser privilege.
  178.  
  179. The example does not untaint $data if C<use locale> is in effect,
  180. because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
  181. Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
  182. contain data from outside the program.  If you are writing a
  183. locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
  184. containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
  185. block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
  186.  
  187. =head2 Switches On the "#!" Line
  188.  
  189. When you make a script executable, in order to make it usable as a
  190. command, the system will pass switches to perl from the script's #!
  191. line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
  192. (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
  193. Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
  194. line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
  195. under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
  196. Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
  197.  
  198. =head2 Cleaning Up Your Path
  199.  
  200. For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to a
  201. known value, and each directory in the path must be non-writable by others
  202. than its owner and group.  You may be surprised to get this message even
  203. if the pathname to your executable is fully qualified.  This is I<not>
  204. generated because you didn't supply a full path to the program; instead,
  205. it's generated because you never set your PATH environment variable, or
  206. you didn't set it to something that was safe.  Because Perl can't
  207. guarantee that the executable in question isn't itself going to turn
  208. around and execute some other program that is dependent on your PATH, it
  209. makes sure you set the PATH.
  210.  
  211. The PATH isn't the only environment variable which can cause problems.
  212. Because some shells may use the variables IFS, CDPATH, ENV, and
  213. BASH_ENV, Perl checks that those are either empty or untainted when
  214. starting subprocesses. You may wish to add something like this to your
  215. setid and taint-checking scripts.
  216.  
  217.     delete @ENV{qw(IFS CDPATH ENV BASH_ENV)};   # Make %ENV safer
  218.  
  219. It's also possible to get into trouble with other operations that don't
  220. care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
  221. tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
  222. opens and such B<after> properly dropping any special user (or group!)
  223. privileges. Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
  224. so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
  225. prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
  226.  
  227. Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass B<system>
  228. and B<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
  229. wildcards in them.  Unfortunately, the B<open>, B<glob>, and
  230. backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
  231. subterfuge will be required.
  232.  
  233. Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
  234. or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
  235. does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
  236. B<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
  237. child resets its ID set and any other per-process attributes, like
  238. environment variables, umasks, current working directories, back to the
  239. originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
  240. has any special permissions, does the B<open> or other system call.
  241. Finally, the child passes the data it managed to access back to the
  242. parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
  243. under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
  244. doing something it shouldn't.
  245.  
  246. Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the B<exec> is
  247. not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
  248. best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
  249. never call the shell at all.  
  250.  
  251.         use English '-no_match_vars';
  252.         die "Can't fork: $!" unless defined($pid = open(KID, "-|"));
  253.         if ($pid) {           # parent
  254.             while (<KID>) {
  255.                 # do something
  256.             }
  257.             close KID;
  258.         } else {
  259.             my @temp     = ($EUID, $EGID);
  260.             my $orig_uid = $UID;
  261.             my $orig_gid = $GID;
  262.             $EUID = $UID;
  263.             $EGID = $GID;
  264.             # Drop privileges
  265.             $UID  = $orig_uid;
  266.             $GID  = $orig_gid;
  267.             # Make sure privs are really gone
  268.             ($EUID, $EGID) = @temp;
  269.             die "Can't drop privileges"
  270.                 unless $UID == $EUID  && $GID eq $EGID;
  271.             $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin"; # Minimal PATH.
  272.         # Consider sanitizing the environment even more.
  273.             exec 'myprog', 'arg1', 'arg2'
  274.                 or die "can't exec myprog: $!";
  275.         }
  276.  
  277. A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>, although
  278. you can use C<readdir> instead.
  279.  
  280. Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
  281. written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
  282. who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
  283. is the kind of security checking that's useful for set-id programs and
  284. programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
  285.  
  286. This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
  287. code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
  288. when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
  289. run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
  290. included standard in the Perl distribution.  This module allows the
  291. programmer to set up special compartments in which all system operations
  292. are trapped and namespace access is carefully controlled.
  293.  
  294. =head2 Security Bugs
  295.  
  296. Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
  297. systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, set-id scripts
  298. are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
  299. condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
  300. see which interpreter to run and when the (now-set-id) interpreter turns
  301. around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
  302. changed, especially if you have symbolic links on your system.
  303.  
  304. Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
  305. Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
  306. outlaw scripts with any set-id bit set, which doesn't help much.
  307. Alternately, it can simply ignore the set-id bits on scripts.  If the
  308. latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
  309. notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
  310. this via a special executable called B<suidperl> that is automatically
  311. invoked for you if it's needed.
  312.  
  313. However, if the kernel set-id script feature isn't disabled, Perl will
  314. complain loudly that your set-id script is insecure.  You'll need to
  315. either disable the kernel set-id script feature, or put a C wrapper around
  316. the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
  317. except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
  318. kernel bug that plagues set-id scripts.  Here's a simple wrapper, written
  319. in C:
  320.  
  321.     #define REAL_PATH "/path/to/script"
  322.     main(ac, av)
  323.     char **av;
  324.     {
  325.     execv(REAL_PATH, av);
  326.     }
  327.  
  328. Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
  329. than your script setuid or setgid.
  330.  
  331. In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
  332. inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
  333. of the set-id script to open to the interpreter, rather than using a
  334. pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
  335. special file already opened on the script, so that there can be no race
  336. condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
  337. compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The B<Configure>
  338. program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
  339. should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
  340. SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
  341.  
  342. Prior to release 5.6.1 of Perl, bugs in the code of B<suidperl> could
  343. introduce a security hole.
  344.  
  345. =head2 Protecting Your Programs
  346.  
  347. There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
  348. with varying levels of "security".
  349.  
  350. First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
  351. the source code has to be readable in order to be compiled and
  352. interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
  353. readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
  354. permissions at the socially friendly 0755 level.  This lets 
  355. people on your local system only see your source.
  356.  
  357. Some people mistakenly regard this as a security problem.  If your program does
  358. insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
  359. insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
  360. determine the insecure things and exploit them without viewing the
  361. source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
  362. instead of fixing them, is little security indeed.
  363.  
  364. You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN,
  365. or Filter::Util::Call and Filter::Simple since Perl 5.8).
  366. But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the byte
  367. code compiler and interpreter described below, but crackers might be
  368. able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
  369. described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
  370. pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
  371. code, but none can definitively conceal it (this is true of every
  372. language, not just Perl).
  373.  
  374. If you're concerned about people profiting from your code, then the
  375. bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
  376. legal security.  License your software and pepper it with threatening
  377. statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
  378. Your access to it does not give you permission to use it blah blah
  379. blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
  380. stand up in court.
  381.  
  382. =head2 Unicode
  383.  
  384. Unicode is a new and complex technology and one may easily overlook
  385. certain security pitfalls.  See L<perluniintro> for an overview and
  386. L<perlunicode> for details, and L<perlunicode/"Security Implications
  387. of Unicode"> for security implications in particular.
  388.  
  389. =head2 Algorithmic Complexity Attacks
  390.  
  391. Certain internal algorithms used in the implementation of Perl can
  392. be attacked by choosing the input carefully to consume large amounts
  393. of either time or space or both.  This can lead into the so-called
  394. I<Denial of Service> (DoS) attacks.
  395.  
  396. =over 4
  397.  
  398. =item *
  399.  
  400. Hash Function - the algorithm used to "order" hash elements has been
  401. changed several times during the development of Perl, mainly to be
  402. reasonably fast.  In Perl 5.8.1 also the security aspect was taken
  403. into account.
  404.  
  405. In Perls before 5.8.1 one could rather easily generate data that as
  406. hash keys would cause Perl to consume large amounts of time because
  407. internal structure of hashes would badly degenerate.  In Perl 5.8.1
  408. the hash function is randomly perturbed by a pseudorandom seed which
  409. makes generating such naughty hash keys harder.
  410. See L<perlrun/PERL_HASH_SEED> for more information.
  411.  
  412. The random perturbation is done by default but if one wants for some
  413. reason emulate the old behaviour one can set the environment variable
  414. PERL_HASH_SEED to zero (or any other integer).  One possible reason
  415. for wanting to emulate the old behaviour is that in the new behaviour
  416. consecutive runs of Perl will order hash keys differently, which may
  417. confuse some applications (like Data::Dumper: the outputs of two
  418. different runs are no more identical).
  419.  
  420. B<Perl has never guaranteed any ordering of the hash keys>, and the
  421. ordering has already changed several times during the lifetime of
  422. Perl 5.  Also, the ordering of hash keys has always been, and
  423. continues to be, affected by the insertion order.
  424.  
  425. Also note that while the order of the hash elements might be
  426. randomised, this "pseudoordering" should B<not> be used for
  427. applications like shuffling a list randomly (use List::Util::shuffle()
  428. for that, see L<List::Util>, a standard core module since Perl 5.8.0;
  429. or the CPAN module Algorithm::Numerical::Shuffle), or for generating
  430. permutations (use e.g. the CPAN modules Algorithm::Permute or
  431. Algorithm::FastPermute), or for any cryptographic applications.
  432.  
  433. =item *
  434.  
  435. Regular expressions - Perl's regular expression engine is so called
  436. NFA (Non-Finite Automaton), which among other things means that it can
  437. rather easily consume large amounts of both time and space if the
  438. regular expression may match in several ways.  Careful crafting of the
  439. regular expressions can help but quite often there really isn't much
  440. one can do (the book "Mastering Regular Expressions" is required
  441. reading, see L<perlfaq2>).  Running out of space manifests itself by
  442. Perl running out of memory.
  443.  
  444. =item *
  445.  
  446. Sorting - the quicksort algorithm used in Perls before 5.8.0 to
  447. implement the sort() function is very easy to trick into misbehaving
  448. so that it consumes a lot of time.  Nothing more is required than
  449. resorting a list already sorted.  Starting from Perl 5.8.0 a different
  450. sorting algorithm, mergesort, is used.  Mergesort is insensitive to
  451. its input data, so it cannot be similarly fooled.
  452.  
  453. =back
  454.  
  455. See L<http://www.cs.rice.edu/~scrosby/hash/> for more information,
  456. and any computer science text book on the algorithmic complexity.
  457.  
  458. =head1 SEE ALSO
  459.  
  460. L<perlrun> for its description of cleaning up environment variables.
  461.