sys/kern/sys_capability.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2008-2011 Robert N. M. Watson
   3  * Copyright (c) 2010-2011 Jonathan Anderson
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This software was developed at the University of Cambridge Computer
   7  * Laboratory with support from a grant from Google, Inc.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  */
  30
  31 /*
  32  * FreeBSD kernel capability facility.
  33  *
  34  * Two kernel features are implemented here: capability mode, a sandboxed mode
  35  * of execution for processes, and capabilities, a refinement on file
  36  * descriptors that allows fine-grained control over operations on the file
  37  * descriptor.  Collectively, these allow processes to run in the style of a
  38  * historic "capability system" in which they can use only resources
  39  * explicitly delegated to them.  This model is enforced by restricting access
  40  * to global namespaces in capability mode.
  41  *
  42  * Capabilities wrap other file descriptor types, binding them to a constant
  43  * rights mask set when the capability is created.  New capabilities may be
  44  * derived from existing capabilities, but only if they have the same or a
  45  * strict subset of the rights on the original capability.
  46  *
  47  * System calls permitted in capability mode are defined in capabilities.conf;
  48  * calls must be carefully audited for safety to ensure that they don't allow
  49  * escape from a sandbox.  Some calls permit only a subset of operations in
  50  * capability mode -- for example, shm_open(2) is limited to creating
  51  * anonymous, rather than named, POSIX shared memory objects.
  52  */
  53
  54 #include "opt_capsicum.h"
  55 #include "opt_ktrace.h"
  56
  57 #include <sys/cdefs.h>
  58 __FBSDID("$FreeBSD$");
  59
  60 #include <sys/param.h>
  61 #include <sys/capability.h>
  62 #include <sys/file.h>
  63 #include <sys/filedesc.h>
  64 #include <sys/kernel.h>
  65 #include <sys/lock.h>
  66 #include <sys/mutex.h>
  67 #include <sys/proc.h>
  68 #include <sys/sysproto.h>
  69 #include <sys/sysctl.h>
  70 #include <sys/systm.h>
  71 #include <sys/ucred.h>
  72 #include <sys/uio.h>
  73 #include <sys/ktrace.h>
  74
  75 #include <security/audit/audit.h>
  76
  77 #include <vm/uma.h>
  78 #include <vm/vm.h>
  79
  80 #ifdef CAPABILITY_MODE
  81
  82 FEATURE(security_capability_mode, "Capsicum Capability Mode");
  83
  84 /*
  85  * System call to enter capability mode for the process.
  86  */
  87 int
  88 sys_cap_enter(struct thread *td, struct cap_enter_args *uap)
  89 {
  90         struct ucred *newcred, *oldcred;
  91         struct proc *p;
  92
  93         if (IN_CAPABILITY_MODE(td))
  94                 return (0);
  95
  96         newcred = crget();
  97         p = td->td_proc;
  98         PROC_LOCK(p);
  99         oldcred = p->p_ucred;
 100         crcopy(newcred, oldcred);
 101         newcred->cr_flags |= CRED_FLAG_CAPMODE;
 102         p->p_ucred = newcred;
 103         PROC_UNLOCK(p);
 104         crfree(oldcred);
 105         return (0);
 106 }
 107
 108 /*
 109  * System call to query whether the process is in capability mode.
 110  */
 111 int
 112 sys_cap_getmode(struct thread *td, struct cap_getmode_args *uap)
 113 {
 114         u_int i;
 115
 116         i = (IN_CAPABILITY_MODE(td)) ? 1 : 0;
 117         return (copyout(&i, uap->modep, sizeof(i)));
 118 }
 119
 120 #else /* !CAPABILITY_MODE */
 121
 122 int
 123 sys_cap_enter(struct thread *td, struct cap_enter_args *uap)
 124 {
 125
 126         return (ENOSYS);
 127 }
 128
 129 int
 130 sys_cap_getmode(struct thread *td, struct cap_getmode_args *uap)
 131 {
 132
 133         return (ENOSYS);
 134 }
 135
 136 #endif /* CAPABILITY_MODE */
 137
 138 #ifdef CAPABILITIES
 139
 140 FEATURE(security_capabilities, "Capsicum Capabilities");
 141
 142 /*
 143  * struct capability describes a capability, and is hung off of its struct
 144  * file f_data field.  cap_file and cap_rightss are static once hooked up, as
 145  * neither the object it references nor the rights it encapsulates are
 146  * permitted to change.
 147  */
 148 struct capability {
 149         struct file     *cap_object;    /* Underlying object's file. */
 150         struct file     *cap_file;      /* Back-pointer to cap's file. */
 151         cap_rights_t     cap_rights;    /* Mask of rights on object. */
 152 };
 153
 154 /*
 155  * Capabilities have a fileops vector, but in practice none should ever be
 156  * called except for fo_close, as the capability will normally not be
 157  * returned during a file descriptor lookup in the system call code.
 158  */
 159 static fo_rdwr_t capability_read;
 160 static fo_rdwr_t capability_write;
 161 static fo_truncate_t capability_truncate;
 162 static fo_ioctl_t capability_ioctl;
 163 static fo_poll_t capability_poll;
 164 static fo_kqfilter_t capability_kqfilter;
 165 static fo_stat_t capability_stat;
 166 static fo_close_t capability_close;
 167 static fo_chmod_t capability_chmod;
 168 static fo_chown_t capability_chown;
 169
 170 static struct fileops capability_ops = {
 171         .fo_read = capability_read,
 172         .fo_write = capability_write,
 173         .fo_truncate = capability_truncate,
 174         .fo_ioctl = capability_ioctl,
 175         .fo_poll = capability_poll,
 176         .fo_kqfilter = capability_kqfilter,
 177         .fo_stat = capability_stat,
 178         .fo_close = capability_close,
 179         .fo_chmod = capability_chmod,
 180         .fo_chown = capability_chown,
 181         .fo_flags = DFLAG_PASSABLE,
 182 };
 183
 184 static struct fileops capability_ops_unpassable = {
 185         .fo_read = capability_read,
 186         .fo_write = capability_write,
 187         .fo_truncate = capability_truncate,
 188         .fo_ioctl = capability_ioctl,
 189         .fo_poll = capability_poll,
 190         .fo_kqfilter = capability_kqfilter,
 191         .fo_stat = capability_stat,
 192         .fo_close = capability_close,
 193         .fo_chmod = capability_chmod,
 194         .fo_chown = capability_chown,
 195         .fo_flags = 0,
 196 };
 197
 198 static uma_zone_t capability_zone;
 199
 200 static void
 201 capability_init(void *dummy __unused)
 202 {
 203
 204         capability_zone = uma_zcreate("capability", sizeof(struct capability),
 205             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 206         if (capability_zone == NULL)
 207                 panic("capability_init: capability_zone not initialized");
 208 }
 209 SYSINIT(vfs, SI_SUB_VFS, SI_ORDER_ANY, capability_init, NULL);
 210
 211 /*
 212  * Test whether a capability grants the requested rights.
 213  */
 214 static int
 215 cap_check(struct capability *c, cap_rights_t rights)
 216 {
 217
 218         if ((c->cap_rights | rights) != c->cap_rights) {
 219 #ifdef KTRACE
 220                 if (KTRPOINT(curthread, KTR_CAPFAIL))
 221                         ktrcapfail(CAPFAIL_NOTCAPABLE, rights, c->cap_rights);
 222 #endif
 223                 return (ENOTCAPABLE);
 224         }
 225         return (0);
 226 }
 227
 228 /*
 229  * Extract rights from a capability for monitoring purposes -- not for use in
 230  * any other way, as we want to keep all capability permission evaluation in
 231  * this one file.
 232  */
 233 cap_rights_t
 234 cap_rights(struct file *fp_cap)
 235 {
 236         struct capability *c;
 237
 238         KASSERT(fp_cap->f_type == DTYPE_CAPABILITY,
 239             ("cap_rights: !capability"));
 240
 241         c = fp_cap->f_data;
 242         return (c->cap_rights);
 243 }
 244
 245 /*
 246  * System call to create a new capability reference to either an existing
 247  * file object or an an existing capability.
 248  */
 249 int
 250 sys_cap_new(struct thread *td, struct cap_new_args *uap)
 251 {
 252         int error, capfd;
 253         int fd = uap->fd;
 254         struct file *fp;
 255         cap_rights_t rights = uap->rights;
 256
 257         AUDIT_ARG_FD(fd);
 258         AUDIT_ARG_RIGHTS(rights);
 259         error = fget(td, fd, rights, &fp);
 260         if (error)
 261                 return (error);
 262         AUDIT_ARG_FILE(td->td_proc, fp);
 263         error = kern_capwrap(td, fp, rights, &capfd);
 264         if (error)
 265                 return (error);
 266
 267         /*
 268          * Release our reference to the file (kern_capwrap has held a reference
 269          * for the filedesc array).
 270          */
 271         fdrop(fp, td);
 272         td->td_retval[0] = capfd;
 273         return (0);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * System call to query the rights mask associated with a capability.
 278  */
 279 int
 280 sys_cap_getrights(struct thread *td, struct cap_getrights_args *uap)
 281 {
 282         struct capability *cp;
 283         struct file *fp;
 284         int error;
 285
 286         AUDIT_ARG_FD(uap->fd);
 287         error = fgetcap(td, uap->fd, &fp);
 288         if (error)
 289                 return (error);
 290         cp = fp->f_data;
 291         error = copyout(&cp->cap_rights, uap->rightsp, sizeof(*uap->rightsp));
 292         fdrop(fp, td);
 293         return (error);
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Create a capability to wrap around an existing file.
 298  */
 299 int
 300 kern_capwrap(struct thread *td, struct file *fp, cap_rights_t rights,
 301     int *capfdp)
 302 {
 303         struct capability *cp, *cp_old;
 304         struct file *fp_object, *fcapp;
 305         int error;
 306
 307         if ((rights | CAP_MASK_VALID) != CAP_MASK_VALID)
 308                 return (EINVAL);
 309
 310         /*
 311          * If a new capability is being derived from an existing capability,
 312          * then the new capability rights must be a subset of the existing
 313          * rights.
 314          */
 315         if (fp->f_type == DTYPE_CAPABILITY) {
 316                 cp_old = fp->f_data;
 317                 if ((cp_old->cap_rights | rights) != cp_old->cap_rights) {
 318 #ifdef KTRACE
 319                         if (KTRPOINT(curthread, KTR_CAPFAIL))
 320                                 ktrcapfail(CAPFAIL_INCREASE,
 321                                     rights, cp_old->cap_rights);
 322 #endif
 323                         return (ENOTCAPABLE);
 324                 }
 325         }
 326
 327         /*
 328          * Allocate a new file descriptor to hang the capability off of.
 329          */
 330         error = falloc(td, &fcapp, capfdp, fp->f_flag);
 331         if (error)
 332                 return (error);
 333
 334         /*
 335          * Rather than nesting capabilities, directly reference the object an
 336          * existing capability references.  There's nothing else interesting
 337          * to preserve for future use, as we've incorporated the previous
 338          * rights mask into the new one.  This prevents us from having to
 339          * deal with capability chains.
 340          */
 341         if (fp->f_type == DTYPE_CAPABILITY)
 342                 fp_object = ((struct capability *)fp->f_data)->cap_object;
 343         else
 344                 fp_object = fp;
 345         fhold(fp_object);
 346         cp = uma_zalloc(capability_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 347         cp->cap_rights = rights;
 348         cp->cap_object = fp_object;
 349         cp->cap_file = fcapp;
 350         if (fp->f_flag & DFLAG_PASSABLE)
 351                 finit(fcapp, fp->f_flag, DTYPE_CAPABILITY, cp,
 352                     &capability_ops);
 353         else
 354                 finit(fcapp, fp->f_flag, DTYPE_CAPABILITY, cp,
 355                     &capability_ops_unpassable);
 356
 357         /*
 358          * Release our private reference (the proc filedesc still has one).
 359          */
 360         fdrop(fcapp, td);
 361         return (0);
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Given a file descriptor, test it against a capability rights mask and then
 366  * return the file descriptor on which to actually perform the requested
 367  * operation.  As long as the reference to fp_cap remains valid, the returned
 368  * pointer in *fp will remain valid, so no extra reference management is
 369  * required, and the caller should fdrop() fp_cap as normal when done with
 370  * both.
 371  */
 372 int
 373 cap_funwrap(struct file *fp_cap, cap_rights_t rights, struct file **fpp)
 374 {
 375         struct capability *c;
 376         int error;
 377
 378         if (fp_cap->f_type != DTYPE_CAPABILITY) {
 379                 *fpp = fp_cap;
 380                 return (0);
 381         }
 382         c = fp_cap->f_data;
 383         error = cap_check(c, rights);
 384         if (error)
 385                 return (error);
 386         *fpp = c->cap_object;
 387         return (0);
 388 }
 389
 390 /*
 391  * Slightly different routine for memory mapping file descriptors: unwrap the
 392  * capability and check CAP_MMAP, but also return a bitmask representing the
 393  * maximum mapping rights the capability allows on the object.
 394  */
 395 int
 396 cap_funwrap_mmap(struct file *fp_cap, cap_rights_t rights, u_char *maxprotp,
 397     struct file **fpp)
 398 {
 399         struct capability *c;
 400         u_char maxprot;
 401         int error;
 402
 403         if (fp_cap->f_type != DTYPE_CAPABILITY) {
 404                 *fpp = fp_cap;
 405                 *maxprotp = VM_PROT_ALL;
 406                 return (0);
 407         }
 408         c = fp_cap->f_data;
 409         error = cap_check(c, rights | CAP_MMAP);
 410         if (error)
 411                 return (error);
 412         *fpp = c->cap_object;
 413         maxprot = 0;
 414         if (c->cap_rights & CAP_READ)
 415                 maxprot |= VM_PROT_READ;
 416         if (c->cap_rights & CAP_WRITE)
 417                 maxprot |= VM_PROT_WRITE;
 418         if (c->cap_rights & CAP_MAPEXEC)
 419                 maxprot |= VM_PROT_EXECUTE;
 420         *maxprotp = maxprot;
 421         return (0);
 422 }
 423
 424 /*
 425  * When a capability is closed, simply drop the reference on the underlying
 426  * object and free the capability.  fdrop() will handle the case where the
 427  * underlying object also needs to close, and the caller will have already
 428  * performed any object-specific lock or mqueue handling.
 429  */
 430 static int
 431 capability_close(struct file *fp, struct thread *td)
 432 {
 433         struct capability *c;
 434         struct file *fp_object;
 435
 436         KASSERT(fp->f_type == DTYPE_CAPABILITY,
 437             ("capability_close: !capability"));
 438
 439         c = fp->f_data;
 440         fp->f_ops = &badfileops;
 441         fp->f_data = NULL;
 442         fp_object = c->cap_object;
 443         uma_zfree(capability_zone, c);
 444         return (fdrop(fp_object, td));
 445 }
 446
 447 /*
 448  * In general, file descriptor operations should never make it to the
 449  * capability, only the underlying file descriptor operation vector, so panic
 450  * if we do turn up here.
 451  */
 452 static int
 453 capability_read(struct file *fp, struct uio *uio, struct ucred *active_cred,
 454     int flags, struct thread *td)
 455 {
 456
 457         panic("capability_read");
 458 }
 459
 460 static int
 461 capability_write(struct file *fp, struct uio *uio, struct ucred *active_cred,
 462     int flags, struct thread *td)
 463 {
 464
 465         panic("capability_write");
 466 }
 467
 468 static int
 469 capability_truncate(struct file *fp, off_t length, struct ucred *active_cred,
 470     struct thread *td)
 471 {
 472
 473         panic("capability_truncate");
 474 }
 475
 476 static int
 477 capability_ioctl(struct file *fp, u_long com, void *data,
 478     struct ucred *active_cred, struct thread *td)
 479 {
 480
 481         panic("capability_ioctl");
 482 }
 483
 484 static int
 485 capability_poll(struct file *fp, int events, struct ucred *active_cred,
 486     struct thread *td)
 487 {
 488
 489         panic("capability_poll");
 490 }
 491
 492 static int
 493 capability_kqfilter(struct file *fp, struct knote *kn)
 494 {
 495
 496         panic("capability_kqfilter");
 497 }
 498
 499 static int
 500 capability_stat(struct file *fp, struct stat *sb, struct ucred *active_cred,
 501     struct thread *td)
 502 {
 503
 504         panic("capability_stat");
 505 }
 506
 507 int
 508 capability_chmod(struct file *fp, mode_t mode, struct ucred *active_cred,
 509     struct thread *td)
 510 {
 511
 512         panic("capability_chmod");
 513 }
 514
 515 int
 516 capability_chown(struct file *fp, uid_t uid, gid_t gid,
 517     struct ucred *active_cred, struct thread *td)
 518 {
 519
 520         panic("capability_chown");
 521 }
 522
 523 #else /* !CAPABILITIES */
 524
 525 /*
 526  * Stub Capability functions for when options CAPABILITIES isn't compiled
 527  * into the kernel.
 528  */
 529 int
 530 sys_cap_new(struct thread *td, struct cap_new_args *uap)
 531 {
 532
 533         return (ENOSYS);
 534 }
 535
 536 int
 537 sys_cap_getrights(struct thread *td, struct cap_getrights_args *uap)
 538 {
 539
 540         return (ENOSYS);
 541 }
 542
 543 int
 544 cap_funwrap(struct file *fp_cap, cap_rights_t rights, struct file **fpp)
 545 {
 546
 547         KASSERT(fp_cap->f_type != DTYPE_CAPABILITY,
 548             ("cap_funwrap: saw capability"));
 549
 550         *fpp = fp_cap;
 551         return (0);
 552 }
 553
 554 int
 555 cap_funwrap_mmap(struct file *fp_cap, cap_rights_t rights, u_char *maxprotp,
 556     struct file **fpp)
 557 {
 558
 559         KASSERT(fp_cap->f_type != DTYPE_CAPABILITY,
 560             ("cap_funwrap_mmap: saw capability"));
 561
 562         *fpp = fp_cap;
 563         *maxprotp = VM_PROT_ALL;
 564         return (0);
 565 }
 566
 567 #endif /* CAPABILITIES */