最近打算写一个基于LSM的安全模块，发现国内现有的资料极少。因此打算自己琢磨一下。大致的学习路线如下：
由易至难使用并阅读两到三个安全模块->参照阅读模块自己实现一个安全模块->在自己实现的同时阅读LSM实现的基本源码，由于Yama代码量小，结构十分清晰，可以作为入门的demo进行参照。
由于网上关于LSM的相关介绍已经烂大街了，就按自己的初步理解简单介绍一下LSM，详情可以自己阅读文后的相关链接，本文源码基于Linux4.8.0。
一：什么是LSM
一种轻量级的安全访问控制框架，主要利用Hook函数对权限进行访问控制，并在部分对象中内置了透明的安全属性。
二：Yama的简单介绍和基本使用
Yama主要是对Ptrace函数调用进行访问控制。
Ptrace是一个系统调用，它提供了一种方法来让‘父’进程可以观察和控制其它进程的执行，检查和改变其核心映像以及寄存器。 主要用来实现断点调试和系统调用跟踪。利用ptrace函数，不仅可以劫持另一个进程的调用，修改系统函数调用和改变返回值，而且可以向另一个函数注入代码，修改eip，进入自己的逻辑。这个函数广泛用于调试和信号跟踪工具。所以说，对ptrace函数进行访问控制还是很有必要的。
Yama一共分为四个等级：
#define YAMA_SCOPE_DISABLED 0 #define YAMA_SCOPE_RELATIONAL 1 #define YAMA_SCOPE_CAPABILITY 2 #define YAMA_SCOPE_NO_ATTACH 3
其中YAMA_SCOPE_DISABLED代表yama并不起任何作用，YAMA_SCOPE_RELATIONAL代表只能ptarce子进程才能进行调试，YAMA_SCOPE_CAPABILITY，拥有CAP_SYS_PTRACE能力的进程才可以使用ptrace。而YAMA_SCOPE_NO_ATTACH代表没有任何进程可以attach，而且只要设置成了3就无法降级了。
现在，先来测试使用一下，先将等级设为0。在root权限下进行：
此时，任何ptrace都能够直接运行。
被ptrace的demo程序如下：
//test.c
#include<stdio.h> int main() { while(1) { sleep(20); static int i = 0; } return 0; }
得到结果如下：
将等级设为一：
等级设为二：
可以通过setcap CAP_SYS_PTRACE=ep /usr/bin/strace给strace设置CAP_SYS_PTRACE权限，
等级设为三：
三：源码解析
从开头看起
void __init yama_add_hooks(void) { pr_info("Yama: becoming mindful. "); //打印相关信息，可以通过dmesg | grep Yama:查看 security_add_hooks(yama_hooks, ARRAY_SIZE(yama_hooks)); //添加安全模块函数 yama_init_sysctl(); //在中sysctl进行注册 }
先简单解释一下yama_init_sysctl()函数，这个函数的作用是在sysctl中进行注册，使其能通过/proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope进行设置参数，看具体源码：
static void __init yama_init_sysctl(void)
{
if (!register_sysctl_paths(yama_sysctl_path, yama_sysctl_table))
panic("Yama: sysctl registration failed.
");
}
其中，yama_sysctl_path用于注明在/proc/sys目录下的具体位置，yama的定义如下：
struct ctl_path yama_sysctl_path[] = {
{ .procname = "kernel", },
{ .procname = "yama", },
{ }
};
即在/proc/sys/kernel/yama目录下。
yama_sysctl_table表示参数的相关信息，源码如下：
static int zero;//自动初始化为0 static int max_scope = YAMA_SCOPE_NO_ATTACH;
static struct ctl_table yama_sysctl_table[] = { { .procname = "ptrace_scope", //文件名 .data = &ptrace_scope, //实际参数在内核中的数据结构 .maxlen = sizeof(int), //对超过该最大长度的字符串截掉后面超长的部分. .mode = 0644, //条目在proc文件系统下的权限 .proc_handler = yama_dointvec_minmax, //如上，对.proc_handler进行hook .extra1 = &zero, //proc_handler的参数，即范围为0~3 .extra2 = &max_scope, }, { } };
proc_handler代表读写操作函数，对/proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope进行读写时调用的函数。其中
proc_dointvec 读写一个包含一个或多个整数的数组
proc_dostring 读写一个字符串
proc_dointvec_minmax 写的数组必须在min~max范围内。
在这个数据结构中，自己构造了一个函数，来在操作之前进行了一些操作，如下
static int yama_dointvec_minmax(struct ctl_table *table, int write, void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos) { struct ctl_table table_copy; /* capable来对权限做出检查，检查是否有权对指定的资源进行操作，该函数返回0则代表无权操作 这里对ptrace_scope进行读写需要write置1而且需要用户有CAP_SYS_PTRACE权限 */ if (write && !capable(CAP_SYS_PTRACE)) return -EPERM; //当设置为最大值时，不再允许修改该参数 table_copy = *table; if (*(int *)table_copy.data == *(int *)table_copy.extra2) table_copy.extra1 = table_copy.extra2; return proc_dointvec_minmax(&table_copy, write, buffer, lenp, ppos); }
核心函数是security_add_hooks函数，这个函数负责对ptrace进行访问控制，如下：
先来看一下yama_hooks：
static struct security_hook_list yama_hooks[] = { //上面两个hook就是对ptrace的两种方式进行分别check LSM_HOOK_INIT(ptrace_access_check, yama_ptrace_access_check), LSM_HOOK_INIT(ptrace_traceme, yama_ptrace_traceme),
LSM_HOOK_INIT(task_prctl, yama_task_prctl), LSM_HOOK_INIT(task_free, yama_task_free), };
先看一下在内核中关于LSM_HOOK_INIT的相关定义，
#define LSM_HOOK_INIT(HEAD, HOOK) { .head = &security_hook_heads.HEAD, .hook = { .HEAD = HOOK } }
可见该宏的作用就是来是填充security_hook_list,security_hook_list的，相关函数定义如下：
struct security_hook_list { struct list_head list;
struct list_head *head; union security_list_options hook; };
在介绍ptrace_access_check和ptrace_trace前需要补充一些相关知识：
PTRACE_TRACEME和PTRACE_ATTACH是ptrace()函数TRACE的两种类型。这两种方式的主要区别可以概括为：
PTRACE_TRACEME是子进程主动申请被TRACE。
而PTRACE_ATTACH是父进程自己要attach到子进程，
相当于子进程是被动的trace。
继续，ptrace_may_access主要发生在发生在ptrace_attach，而ptrace_attch函数发生在ptrace()中。,ptrace_may_access函数的功能正如源码注释
This check is used both for attaching with ptrace and for allowing access to sensitive information in /proc.
ptrace_traceme函数发生在ptrace()调用前，主要的功能是做检查和设置PTRACE_TRACEME位，其中PTRACE_TRACEME表示程序已被跟踪。通过对这两个函数进行hook，就廊括了ptrace的所有情况了。
先来看的yama_ptrace_access_check函数，代码如下：
static int yama_ptrace_access_check(struct task_struct *child,
unsigned int mode)
{
int rc = 0;
/* require ptrace target be a child of ptracer on attach */
if (mode & PTRACE_MODE_ATTACH) {
switch (ptrace_scope) {
case YAMA_SCOPE_DISABLED:
/* No additional restrictions. */
break;
case YAMA_SCOPE_RELATIONAL: //进程可以跟踪有血缘关系（后代）的进程
rcu_read_lock();
if (!task_is_descendant(current, child) && //简单的遍历，查看进程是否是后代
!ptracer_exception_found(current, child) && //检测是否已有祖先attach了
!ns_capable(__task_cred(child)->user_ns, CAP_SYS_PTRACE))
rc = -EPERM;
rcu_read_unlock();
break;
case YAMA_SCOPE_CAPABILITY: //拥有CAP_SYS_PTRACE能力的进程才可以使用ptrace
rcu_read_lock();
if (!ns_capable(__task_cred(child)->user_ns, CAP_SYS_PTRACE))
rc = -EPERM;
rcu_read_unlock();
break;
case YAMA_SCOPE_NO_ATTACH: //无法进行ptrace
default:
rc = -EPERM;
break;
}
}
if (rc && (mode & PTRACE_MODE_NOAUDIT) == 0) {
printk_ratelimited(KERN_NOTICE
"ptrace of pid %d was attempted by: %s (pid %d)
",
child->pid, current->comm, current->pid);
}
return rc;
}
注释讲的很清楚了，通过switch ptrace_scope的值，对每种情况分别讨论。yama_ptrace_traceme 基本如下：
int yama_ptrace_traceme(struct task_struct *parent) { int rc = 0; /* Only disallow PTRACE_TRACEME on more aggressive settings. */ switch (ptrace_scope) { case YAMA_SCOPE_CAPABILITY: /* 当用户父进程有CAP_SYS_PTRACE没有CAP_SYS_PTRACE时，返回失败 */ if (!has_ns_capability(parent, current_user_ns(), CAP_SYS_PTRACE)) rc = -EPERM; break; /* 如果YAMA_SCOPE_NO_ATTACH,直接返回失败 */ case YAMA_SCOPE_NO_ATTACH: rc = -EPERM; break; }
对于
LSM_HOOK_INIT(task_prctl, yama_task_prctl),
LSM_HOOK_INIT(task_free, yama_task_free),
这两个hook，主要是为了构建调试函数和被调试函数的关系，不多阐述，有兴趣可以自由阅读源码。