sys/security/mac/mac_framework.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1999-2002, 2006, 2009 Robert N. M. Watson
   3  * Copyright (c) 2001 Ilmar S. Habibulin
   4  * Copyright (c) 2001-2005 Networks Associates Technology, Inc.
   5  * Copyright (c) 2005-2006 SPARTA, Inc.
   6  * Copyright (c) 2008-2009 Apple Inc.
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This software was developed by Robert Watson and Ilmar Habibulin for the
  10  * TrustedBSD Project.
  11  *
  12  * This software was developed for the FreeBSD Project in part by Network
  13  * Associates Laboratories, the Security Research Division of Network
  14  * Associates, Inc. under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"),
  15  * as part of the DARPA CHATS research program.
  16  *
  17  * This software was enhanced by SPARTA ISSO under SPAWAR contract
  18  * N66001-04-C-6019 ("SEFOS").
  19  *
  20  * This software was developed at the University of Cambridge Computer
  21  * Laboratory with support from a grant from Google, Inc.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  *
  32  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  33  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  34  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  35  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  36  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  37  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  38  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  39  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  40  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  41  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  42  * SUCH DAMAGE.
  43  */
  44
  45 /*-
  46  * Framework for extensible kernel access control.  This file contains core
  47  * kernel infrastructure for the TrustedBSD MAC Framework, including policy
  48  * registration, versioning, locking, error composition operator, and system
  49  * calls.
  50  *
  51  * The MAC Framework implements three programming interfaces:
  52  *
  53  * - The kernel MAC interface, defined in mac_framework.h, and invoked
  54  *   throughout the kernel to request security decisions, notify of security
  55  *   related events, etc.
  56  *
  57  * - The MAC policy module interface, defined in mac_policy.h, which is
  58  *   implemented by MAC policy modules and invoked by the MAC Framework to
  59  *   forward kernel security requests and notifications to policy modules.
  60  *
  61  * - The user MAC API, defined in mac.h, which allows user programs to query
  62  *   and set label state on objects.
  63  *
  64  * The majority of the MAC Framework implementation may be found in
  65  * src/sys/security/mac.  Sample policy modules may be found in
  66  * src/sys/security/mac_*.
  67  */
  68
  69 #include "opt_kdtrace.h"
  70 #include "opt_mac.h"
  71
  72 #include <sys/cdefs.h>
  73 __FBSDID("$FreeBSD$");
  74
  75 #include <sys/param.h>
  76 #include <sys/systm.h>
  77 #include <sys/condvar.h>
  78 #include <sys/kernel.h>
  79 #include <sys/lock.h>
  80 #include <sys/mac.h>
  81 #include <sys/module.h>
  82 #include <sys/rmlock.h>
  83 #include <sys/sdt.h>
  84 #include <sys/sx.h>
  85 #include <sys/sysctl.h>
  86
  87 #include <security/mac/mac_framework.h>
  88 #include <security/mac/mac_internal.h>
  89 #include <security/mac/mac_policy.h>
  90
  91 /*
  92  * DTrace SDT providers for MAC.
  93  */
  94 SDT_PROVIDER_DEFINE(mac);
  95 SDT_PROVIDER_DEFINE(mac_framework);
  96
  97 SDT_PROBE_DEFINE2(mac, kernel, policy, modevent, modevent, "int",
  98     "struct mac_policy_conf *mpc");
  99 SDT_PROBE_DEFINE1(mac, kernel, policy, register, register,
 100     "struct mac_policy_conf *");
 101 SDT_PROBE_DEFINE1(mac, kernel, policy, unregister, unregister,
 102     "struct mac_policy_conf *");
 103
 104 /*
 105  * Root sysctl node for all MAC and MAC policy controls.
 106  */
 107 SYSCTL_NODE(_security, OID_AUTO, mac, CTLFLAG_RW, 0,
 108     "TrustedBSD MAC policy controls");
 109
 110 /*
 111  * Declare that the kernel provides MAC support, version 3 (FreeBSD 7.x).
 112  * This permits modules to refuse to be loaded if the necessary support isn't
 113  * present, even if it's pre-boot.
 114  */
 115 MODULE_VERSION(kernel_mac_support, MAC_VERSION);
 116
 117 static unsigned int     mac_version = MAC_VERSION;
 118 SYSCTL_UINT(_security_mac, OID_AUTO, version, CTLFLAG_RD, &mac_version, 0,
 119     "");
 120
 121 /*
 122  * Labels consist of a indexed set of "slots", which are allocated policies
 123  * as required.  The MAC Framework maintains a bitmask of slots allocated so
 124  * far to prevent reuse.  Slots cannot be reused, as the MAC Framework
 125  * guarantees that newly allocated slots in labels will be NULL unless
 126  * otherwise initialized, and because we do not have a mechanism to garbage
 127  * collect slots on policy unload.  As labeled policies tend to be statically
 128  * loaded during boot, and not frequently unloaded and reloaded, this is not
 129  * generally an issue.
 130  */
 131 #if MAC_MAX_SLOTS > 32
 132 #error "MAC_MAX_SLOTS too large"
 133 #endif
 134
 135 static unsigned int mac_max_slots = MAC_MAX_SLOTS;
 136 static unsigned int mac_slot_offsets_free = (1 << MAC_MAX_SLOTS) - 1;
 137 SYSCTL_UINT(_security_mac, OID_AUTO, max_slots, CTLFLAG_RD, &mac_max_slots,
 138     0, "");
 139
 140 /*
 141  * Has the kernel started generating labeled objects yet?  All read/write
 142  * access to this variable is serialized during the boot process.  Following
 143  * the end of serialization, we don't update this flag; no locking.
 144  */
 145 static int      mac_late = 0;
 146
 147 /*
 148  * Each policy declares a mask of object types requiring labels to be
 149  * allocated for them.  For convenience, we combine and cache the bitwise or
 150  * of the per-policy object flags to track whether we will allocate a label
 151  * for an object type at run-time.
 152  */
 153 uint64_t        mac_labeled;
 154 SYSCTL_UQUAD(_security_mac, OID_AUTO, labeled, CTLFLAG_RD, &mac_labeled, 0,
 155     "Mask of object types being labeled");
 156
 157 MALLOC_DEFINE(M_MACTEMP, "mactemp", "MAC temporary label storage");
 158
 159 /*
 160  * MAC policy modules are placed in one of two lists: mac_static_policy_list,
 161  * for policies that are loaded early and cannot be unloaded, and
 162  * mac_policy_list, which holds policies either loaded later in the boot
 163  * cycle or that may be unloaded.  The static policy list does not require
 164  * locks to iterate over, but the dynamic list requires synchronization.
 165  * Support for dynamic policy loading can be compiled out using the
 166  * MAC_STATIC kernel option.
 167  *
 168  * The dynamic policy list is protected by two locks: modifying the list
 169  * requires both locks to be held exclusively.  One of the locks,
 170  * mac_policy_rm, is acquired over policy entry points that will never sleep;
 171  * the other, mac_policy_sx, is acquire over policy entry points that may
 172  * sleep.  The former category will be used when kernel locks may be held
 173  * over calls to the MAC Framework, during network processing in ithreads,
 174  * etc.  The latter will tend to involve potentially blocking memory
 175  * allocations, extended attribute I/O, etc.
 176  */
 177 #ifndef MAC_STATIC
 178 static struct rmlock mac_policy_rm;     /* Non-sleeping entry points. */
 179 static struct sx mac_policy_sx;         /* Sleeping entry points. */
 180 #endif
 181
 182 struct mac_policy_list_head mac_policy_list;
 183 struct mac_policy_list_head mac_static_policy_list;
 184 u_int mac_policy_count;                 /* Registered policy count. */
 185
 186 static void     mac_policy_xlock(void);
 187 static void     mac_policy_xlock_assert(void);
 188 static void     mac_policy_xunlock(void);
 189
 190 void
 191 mac_policy_slock_nosleep(struct rm_priotracker *tracker)
 192 {
 193
 194 #ifndef MAC_STATIC
 195         if (!mac_late)
 196                 return;
 197
 198         rm_rlock(&mac_policy_rm, tracker);
 199 #endif
 200 }
 201
 202 void
 203 mac_policy_slock_sleep(void)
 204 {
 205
 206         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
 207             "mac_policy_slock_sleep");
 208
 209 #ifndef MAC_STATIC
 210         if (!mac_late)
 211                 return;
 212
 213         sx_slock(&mac_policy_sx);
 214 #endif
 215 }
 216
 217 void
 218 mac_policy_sunlock_nosleep(struct rm_priotracker *tracker)
 219 {
 220
 221 #ifndef MAC_STATIC
 222         if (!mac_late)
 223                 return;
 224
 225         rm_runlock(&mac_policy_rm, tracker);
 226 #endif
 227 }
 228
 229 void
 230 mac_policy_sunlock_sleep(void)
 231 {
 232
 233 #ifndef MAC_STATIC
 234         if (!mac_late)
 235                 return;
 236
 237         sx_sunlock(&mac_policy_sx);
 238 #endif
 239 }
 240
 241 static void
 242 mac_policy_xlock(void)
 243 {
 244
 245         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
 246             "mac_policy_xlock()");
 247
 248 #ifndef MAC_STATIC
 249         if (!mac_late)
 250                 return;
 251
 252         sx_xlock(&mac_policy_sx);
 253         rm_wlock(&mac_policy_rm);
 254 #endif
 255 }
 256
 257 static void
 258 mac_policy_xunlock(void)
 259 {
 260
 261 #ifndef MAC_STATIC
 262         if (!mac_late)
 263                 return;
 264
 265         rm_wunlock(&mac_policy_rm);
 266         sx_xunlock(&mac_policy_sx);
 267 #endif
 268 }
 269
 270 static void
 271 mac_policy_xlock_assert(void)
 272 {
 273
 274 #ifndef MAC_STATIC
 275         if (!mac_late)
 276                 return;
 277
 278         /* XXXRW: rm_assert(&mac_policy_rm, RA_WLOCKED); */
 279         sx_assert(&mac_policy_sx, SA_XLOCKED);
 280 #endif
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Initialize the MAC subsystem, including appropriate SMP locks.
 285  */
 286 static void
 287 mac_init(void)
 288 {
 289
 290         LIST_INIT(&mac_static_policy_list);
 291         LIST_INIT(&mac_policy_list);
 292         mac_labelzone_init();
 293
 294 #ifndef MAC_STATIC
 295         rm_init_flags(&mac_policy_rm, "mac_policy_rm", RM_NOWITNESS);
 296         sx_init_flags(&mac_policy_sx, "mac_policy_sx", SX_NOWITNESS);
 297 #endif
 298 }
 299
 300 /*
 301  * For the purposes of modules that want to know if they were loaded "early",
 302  * set the mac_late flag once we've processed modules either linked into the
 303  * kernel, or loaded before the kernel startup.
 304  */
 305 static void
 306 mac_late_init(void)
 307 {
 308
 309         mac_late = 1;
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Given a policy, derive from its set of non-NULL label init methods what
 314  * object types the policy is interested in.
 315  */
 316 static uint64_t
 317 mac_policy_getlabeled(struct mac_policy_conf *mpc)
 318 {
 319         uint64_t labeled;
 320
 321 #define MPC_FLAG(method, flag)                                  \
 322         if (mpc->mpc_ops->mpo_ ## method != NULL)                       \
 323                 labeled |= (flag);                                      \
 324
 325         labeled = 0;
 326         MPC_FLAG(cred_init_label, MPC_OBJECT_CRED);
 327         MPC_FLAG(proc_init_label, MPC_OBJECT_PROC);
 328         MPC_FLAG(vnode_init_label, MPC_OBJECT_VNODE);
 329         MPC_FLAG(inpcb_init_label, MPC_OBJECT_INPCB);
 330         MPC_FLAG(socket_init_label, MPC_OBJECT_SOCKET);
 331         MPC_FLAG(devfs_init_label, MPC_OBJECT_DEVFS);
 332         MPC_FLAG(mbuf_init_label, MPC_OBJECT_MBUF);
 333         MPC_FLAG(ipq_init_label, MPC_OBJECT_IPQ);
 334         MPC_FLAG(ifnet_init_label, MPC_OBJECT_IFNET);
 335         MPC_FLAG(bpfdesc_init_label, MPC_OBJECT_BPFDESC);
 336         MPC_FLAG(pipe_init_label, MPC_OBJECT_PIPE);
 337         MPC_FLAG(mount_init_label, MPC_OBJECT_MOUNT);
 338         MPC_FLAG(posixsem_init_label, MPC_OBJECT_POSIXSEM);
 339         MPC_FLAG(posixshm_init_label, MPC_OBJECT_POSIXSHM);
 340         MPC_FLAG(sysvmsg_init_label, MPC_OBJECT_SYSVMSG);
 341         MPC_FLAG(sysvmsq_init_label, MPC_OBJECT_SYSVMSQ);
 342         MPC_FLAG(sysvsem_init_label, MPC_OBJECT_SYSVSEM);
 343         MPC_FLAG(sysvshm_init_label, MPC_OBJECT_SYSVSHM);
 344         MPC_FLAG(syncache_init_label, MPC_OBJECT_SYNCACHE);
 345         MPC_FLAG(ip6q_init_label, MPC_OBJECT_IP6Q);
 346
 347 #undef MPC_FLAG
 348         return (labeled);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * When policies are loaded or unloaded, walk the list of registered policies
 353  * and built mac_labeled, a bitmask representing the union of all objects
 354  * requiring labels across all policies.
 355  */
 356 static void
 357 mac_policy_update(void)
 358 {
 359         struct mac_policy_conf *mpc;
 360
 361         mac_policy_xlock_assert();
 362
 363         mac_labeled = 0;
 364         mac_policy_count = 0;
 365         LIST_FOREACH(mpc, &mac_static_policy_list, mpc_list) {
 366                 mac_labeled |= mac_policy_getlabeled(mpc);
 367                 mac_policy_count++;
 368         }
 369         LIST_FOREACH(mpc, &mac_policy_list, mpc_list) {
 370                 mac_labeled |= mac_policy_getlabeled(mpc);
 371                 mac_policy_count++;
 372         }
 373 }
 374
 375 static int
 376 mac_policy_register(struct mac_policy_conf *mpc)
 377 {
 378         struct mac_policy_conf *tmpc;
 379         int error, slot, static_entry;
 380
 381         error = 0;
 382
 383         /*
 384          * We don't technically need exclusive access while !mac_late, but
 385          * hold it for assertion consistency.
 386          */
 387         mac_policy_xlock();
 388
 389         /*
 390          * If the module can potentially be unloaded, or we're loading late,
 391          * we have to stick it in the non-static list and pay an extra
 392          * performance overhead.  Otherwise, we can pay a light locking cost
 393          * and stick it in the static list.
 394          */
 395         static_entry = (!mac_late &&
 396             !(mpc->mpc_loadtime_flags & MPC_LOADTIME_FLAG_UNLOADOK));
 397
 398         if (static_entry) {
 399                 LIST_FOREACH(tmpc, &mac_static_policy_list, mpc_list) {
 400                         if (strcmp(tmpc->mpc_name, mpc->mpc_name) == 0) {
 401                                 error = EEXIST;
 402                                 goto out;
 403                         }
 404                 }
 405         } else {
 406                 LIST_FOREACH(tmpc, &mac_policy_list, mpc_list) {
 407                         if (strcmp(tmpc->mpc_name, mpc->mpc_name) == 0) {
 408                                 error = EEXIST;
 409                                 goto out;
 410                         }
 411                 }
 412         }
 413         if (mpc->mpc_field_off != NULL) {
 414                 slot = ffs(mac_slot_offsets_free);
 415                 if (slot == 0) {
 416                         error = ENOMEM;
 417                         goto out;
 418                 }
 419                 slot--;
 420                 mac_slot_offsets_free &= ~(1 << slot);
 421                 *mpc->mpc_field_off = slot;
 422         }
 423         mpc->mpc_runtime_flags |= MPC_RUNTIME_FLAG_REGISTERED;
 424
 425         /*
 426          * If we're loading a MAC module after the framework has initialized,
 427          * it has to go into the dynamic list.  If we're loading it before
 428          * we've finished initializing, it can go into the static list with
 429          * weaker locker requirements.
 430          */
 431         if (static_entry)
 432                 LIST_INSERT_HEAD(&mac_static_policy_list, mpc, mpc_list);
 433         else
 434                 LIST_INSERT_HEAD(&mac_policy_list, mpc, mpc_list);
 435
 436         /*
 437          * Per-policy initialization.  Currently, this takes place under the
 438          * exclusive lock, so policies must not sleep in their init method.
 439          * In the future, we may want to separate "init" from "start", with
 440          * "init" occuring without the lock held.  Likewise, on tear-down,
 441          * breaking out "stop" from "destroy".
 442          */
 443         if (mpc->mpc_ops->mpo_init != NULL)
 444                 (*(mpc->mpc_ops->mpo_init))(mpc);
 445         mac_policy_update();
 446
 447         SDT_PROBE(mac, kernel, policy, register, mpc, 0, 0, 0, 0);
 448         printf("Security policy loaded: %s (%s)\n", mpc->mpc_fullname,
 449             mpc->mpc_name);
 450
 451 out:
 452         mac_policy_xunlock();
 453         return (error);
 454 }
 455
 456 static int
 457 mac_policy_unregister(struct mac_policy_conf *mpc)
 458 {
 459
 460         /*
 461          * If we fail the load, we may get a request to unload.  Check to see
 462          * if we did the run-time registration, and if not, silently succeed.
 463          */
 464         mac_policy_xlock();
 465         if ((mpc->mpc_runtime_flags & MPC_RUNTIME_FLAG_REGISTERED) == 0) {
 466                 mac_policy_xunlock();
 467                 return (0);
 468         }
 469 #if 0
 470         /*
 471          * Don't allow unloading modules with private data.
 472          */
 473         if (mpc->mpc_field_off != NULL) {
 474                 mac_policy_xunlock();
 475                 return (EBUSY);
 476         }
 477 #endif
 478         /*
 479          * Only allow the unload to proceed if the module is unloadable by
 480          * its own definition.
 481          */
 482         if ((mpc->mpc_loadtime_flags & MPC_LOADTIME_FLAG_UNLOADOK) == 0) {
 483                 mac_policy_xunlock();
 484                 return (EBUSY);
 485         }
 486         if (mpc->mpc_ops->mpo_destroy != NULL)
 487                 (*(mpc->mpc_ops->mpo_destroy))(mpc);
 488
 489         LIST_REMOVE(mpc, mpc_list);
 490         mpc->mpc_runtime_flags &= ~MPC_RUNTIME_FLAG_REGISTERED;
 491         mac_policy_update();
 492         mac_policy_xunlock();
 493
 494         SDT_PROBE(mac, kernel, policy, unregister, mpc, 0, 0, 0, 0);
 495         printf("Security policy unload: %s (%s)\n", mpc->mpc_fullname,
 496             mpc->mpc_name);
 497
 498         return (0);
 499 }
 500
 501 /*
 502  * Allow MAC policy modules to register during boot, etc.
 503  */
 504 int
 505 mac_policy_modevent(module_t mod, int type, void *data)
 506 {
 507         struct mac_policy_conf *mpc;
 508         int error;
 509
 510         error = 0;
 511         mpc = (struct mac_policy_conf *) data;
 512
 513 #ifdef MAC_STATIC
 514         if (mac_late) {
 515                 printf("mac_policy_modevent: MAC_STATIC and late\n");
 516                 return (EBUSY);
 517         }
 518 #endif
 519
 520         SDT_PROBE(mac, kernel, policy, modevent, type, mpc, 0, 0, 0);
 521         switch (type) {
 522         case MOD_LOAD:
 523                 if (mpc->mpc_loadtime_flags & MPC_LOADTIME_FLAG_NOTLATE &&
 524                     mac_late) {
 525                         printf("mac_policy_modevent: can't load %s policy "
 526                             "after booting\n", mpc->mpc_name);
 527                         error = EBUSY;
 528                         break;
 529                 }
 530                 error = mac_policy_register(mpc);
 531                 break;
 532         case MOD_UNLOAD:
 533                 /* Don't unregister the module if it was never registered. */
 534                 if ((mpc->mpc_runtime_flags & MPC_RUNTIME_FLAG_REGISTERED)
 535                     != 0)
 536                         error = mac_policy_unregister(mpc);
 537                 else
 538                         error = 0;
 539                 break;
 540         default:
 541                 error = EOPNOTSUPP;
 542                 break;
 543         }
 544
 545         return (error);
 546 }
 547
 548 /*
 549  * Define an error value precedence, and given two arguments, selects the
 550  * value with the higher precedence.
 551  */
 552 int
 553 mac_error_select(int error1, int error2)
 554 {
 555
 556         /* Certain decision-making errors take top priority. */
 557         if (error1 == EDEADLK || error2 == EDEADLK)
 558                 return (EDEADLK);
 559
 560         /* Invalid arguments should be reported where possible. */
 561         if (error1 == EINVAL || error2 == EINVAL)
 562                 return (EINVAL);
 563
 564         /* Precedence goes to "visibility", with both process and file. */
 565         if (error1 == ESRCH || error2 == ESRCH)
 566                 return (ESRCH);
 567
 568         if (error1 == ENOENT || error2 == ENOENT)
 569                 return (ENOENT);
 570
 571         /* Precedence goes to DAC/MAC protections. */
 572         if (error1 == EACCES || error2 == EACCES)
 573                 return (EACCES);
 574
 575         /* Precedence goes to privilege. */
 576         if (error1 == EPERM || error2 == EPERM)
 577                 return (EPERM);
 578
 579         /* Precedence goes to error over success; otherwise, arbitrary. */
 580         if (error1 != 0)
 581                 return (error1);
 582         return (error2);
 583 }
 584
 585 int
 586 mac_check_structmac_consistent(struct mac *mac)
 587 {
 588
 589         if (mac->m_buflen < 0 ||
 590             mac->m_buflen > MAC_MAX_LABEL_BUF_LEN)
 591                 return (EINVAL);
 592
 593         return (0);
 594 }
 595
 596 SYSINIT(mac, SI_SUB_MAC, SI_ORDER_FIRST, mac_init, NULL);
 597 SYSINIT(mac_late, SI_SUB_MAC_LATE, SI_ORDER_FIRST, mac_late_init, NULL);