動的にallow/denyできるファイルサンドボックスを作る

by Takaya Saeki

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動的にallow/denyできるサンドボックスを作る kernel/VM 探検隊東京 No.19 @nullpo_head 1

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怪談を話します、夏ですからね 2

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ベッドの下の男夜更けすぎ、友人がしつこくコンビニへ行こうと誘う。あまりにしつこく誘うのでしぶしぶ部屋を出る。すると、友人は血相を変えて「ベッドの下に包丁を握った男がうずくまっている」と言ったのだ。 3

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サプライチェーンに潜む男だ！ 5

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サプライチェーンに潜む男 $ curl https://foo/install.sh | bash 気になるプロダクトをインストールする果たしてシステムに変な変更をしていないだろうか・・・？やも・・・？ $ npm install $ pip install 6

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シリコン製の猿の手はなんでもやってくれる途中で "No space left on device" エラーがあったようだん、最新のコマンドは ... ？ Agent $ rm -rf proj1 proj2 .. 7

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シリコン製の体猿の手週先た, はなんでもやってくれる験しに途中で本当エラーがあったようだたっあ . ん、最新のコマンドは . . 話い怖？ Agent "No space left on device" $ rm -rf proj1 proj2 .. ... 8

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ファイルアクセスを監視できるサンドボックスがほしい！ 9

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NOTICE! Linux 今日はかなり面白いでの新しいテクニックの話をします 10

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「新しい技術」にいたるまでに「聞いたことないが界隈では常識」の話がたくさん必要 11

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だからまずたくさんの「聞いたことないが常識らしいこと」にこの部屋で追いついてもらいます 12

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「新しい技術」になったときに「これだけは知らなかった！」とちゃんと驚いてください！ 13

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常識的な主流のサンドボックス技術の問題点 14

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常識的な主流のサンドボックス技術三選 Per-process Sandbox によく使われる技術 Seccomp-BPF Namespace Landlock 触れないもの VM は根本的に原理が違うので今回は除外します 15

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Seccomp-BPF プロセスにClassic BPFで書かれたルールを課すシステムコール番号の許可リストor拒否リストを実装する root も user namespace もいらない弱点パスをもとにファイルのフィルタリングは不可能動的に許可・拒否を決定することはできない 16

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Namespace プロセスを隔離されたネームスペースで動かすマウントネームスペースでファイルシステムを分離ネットワークも隔離可能サンドボックス系の実装で主流弱点、もしくはuser namespaceが必要（ubuntuでは無効）動的に許可・拒否を決定することはできない root 17

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Landlock プロセスにLandLock APIで書かれたルールを課すパスベースでファイルの許可リストを指定できるポートベースでネットワークの許可リストを指定できる root も user namespace もいらない弱点あとからルールを緩和することができない動的に許可・拒否を決定することはできない 18

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まとめ動的に許可・拒否をする仕組みがない 19

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常識 20

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ここからが面白い新しい技術の話 21

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Cage Box: a seccomp-brokered sandbox https://github.com/nullpo-head/cage-box つくりました。Brokered Sandbox 方式（勝手に名付けた）プロセスがファイルアクセスをするたびに許可/拒否できるルールファイルにより、プロセスがアクセスするファイルをあらかじめ宣言することもできるその仕組みとは・・・？ 22

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Seccomp-notify 23

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Seccomp-notify の許可/拒否をBPFではなくIPCで他のプロセスに委譲できるユーザースペースなのでパスも読めるしかも、許可/拒否だけでなくFile Descriptorを結果として返すことができる Seccomp (ADD_FD) これはかなりアツい！！！！ 24

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Seccomp-notify 弱点：セキュリティサンドボックスに利用できない？がわざわざ「セキュリティ用途には使うな」と言っている. なぜ？不可能ではないが、かなり丁寧に実装しないとバイパス手段が多い notify ではない新しい seccomp をインストールされる CONTINUE で許可を実装してしまうと TOCTOU 攻撃でスレッドからパスを変えられるシステムコールベースなのでトラップ漏れや増減に弱い man 26

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解決策: Landlockと組み合わせるですべてを拒否する Landlock 外の broker が、代わりにファイルを開いて FD をターゲットプロセスにinjectすることになる Broker が明示的に開いたファイルしかアクセスされないことが保証されるこれをSeccomp-Brokered Sandbox方式と勝手に呼んでいます Landlock 27

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Seccomp-Brokered Sandbox (seccomp notify + landlock) 方式: もUser namespaceも必要ない動的にファイルアクセスをパスベースで許可/拒否できる TCP のホストベースでのフィルタリングも可能（ Cage Box は未実装） Root すごい！！ 29

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デモ 30

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デモ: ルールベースすでにアクセス範囲が決まっているものはLandlockでカバーできるこの場合はopenのパフォーマンスオーバーヘッドもない allow rx /home/nullpo/.cargo allow rwx /home/nullpo/dev allow rx /etc allow rx %system_libs allow rx %system_bins 31

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実装上のチャレンジたくさんあるんですが10分なんではしょります 32

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TOCTOU パスは検査時とopenしたときで常に変わる e.g. symbolic link の置き換え Open -> get the realpath of the fd -> 許可 / 拒否 -> その fd を返すの順でやる 33

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パスの意味あるパスが指すファイルはプロセスによって異なる場合がある -> アクセスしたプロセスのへの特殊なシンボリックリンク実態のあるデバイスファイルであるにも関わらずなんと誰が開いたかで結果が変わる異なる mount namespaceにいるプロセスのパス (未実装) /proc/self /proc/< PID> /dev/tty 34

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execve(path, ...) が代行できない ptrace を組み合わせてへと置き換える（はFDを取る）それでも全拒否Landlockとexecveの組み合わせが悪い紆余曲折ありFSのFDに対してできない memfd に execve 対象ファイルをコピーして注入して現在は実装 (proxy プロセスを起動する方式のほうがいいかもね ) Broker execveat execveat execveat 35

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まとめ seccomp-brokered sandboxと seccomp notifyがアツい！ 36

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理想的なビジョン配布されているすべてのソフトウェアがルールファイルを同梱してくれるといいルールをチェックするだけで安全性が分かるルールがないものは、interactive modeで実行して逐一安全性を確認するそれでできたルールを共有する場所があるといいね 37

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まとめ2 Seccomp-Brokered Sandbox (seccomp notify + landlock) 方式: もUser namespaceも必要ない動的にファイルアクセスをパスベースで許可/拒否できる TCP のホストベースでのフィルタリングも可能（ Cage Box は未実装） Root すごい！！ 38