Linux内核安全的一些基本问题

Question

我对Linux内核了解不多，有一些疑问。

1. 将内核内存与用户空间内存分开的主要目的是什么？确保用户应用程序不会对内核做任何坏事？

2. 用户级应用程序有多少种方法可以将控制权转移到内核？我能想到的包括（1）调用系统调用，（2）将内存映射到内核（但我认为mmap()也是一个系统调用），以及（3）加载内核模块（但我猜是lsmod还调用一些系统调用）。我对么？还有其他方法我错过了吗？

3. 有多少种攻击内核的方法？我可以简要介绍一下他们吗？

4. 如果我获得了root权限，是否意味着我完全控制了内核？也就是说，我可以对内核和硬件做任何我想做的事情？还是我对内核的权力仍然有限？

如果有人能帮我找出这些问题的答案，我将不胜感激。

Answer 1

我会尽量简短地回答问题。你问的问题通常在大学的操作系统入门课程中得到解决，但我假设你没有上过这样的课程。

1. 用户空间进程的内存隔离是非常可取的——不仅可以保护内核免受恶意用户空间程序的攻击，还可以保护用户空间程序之间的相互隔离。这通常称为虚拟内存。它还可以更容易地实现分页，这对于其他原因也是可取的（更简单的碎片，更简单的链接器/加载器等）。

2. 中断（并非所有中断都由用户级应用程序控制）。放弃处理器也会从进程中夺走“控制”（例如wait，也是系统调用的等等）。内核可能自己决定取消调度应用程序。

3. 这是一个非常广泛的问题。系统调用执行不当的内核很容易受到攻击。写入物理内存的能力将是另一种方式。执行不当的指令可能会导致其他漏洞（例如 Intel 处理器中的 sysret 漏洞）。

4. root 权限与内核权限不同。以 root 用户身份运行的应用程序仍在使用虚拟内存，仍然必须进行系统调用，仍然必须遵守任何用户级应用程序必须遵守的其他规则。

如果您希望我提供有关某些答案的更多详细信息，请告诉我。

如果有人可以改进某些答案，请随时指出。