一、背景介紹

    這張圖是飛天的體系結構介紹。整個的飛天系統(tǒng)，最基礎的兩大系統(tǒng)，盤古和伏羲。如果大家之前了解過這方面的資料，應該對這張圖非常熟悉。飛天基礎系統(tǒng)上承載著多個云產品，ECS/SLB、OSS、OTS、OSPS、包括ODPS的系統(tǒng)。安全機制在飛天及飛天承載的云產品中起著至關重要的作用。

    主要的工作包括幾個方面，一個是訪問控制機制另一方面是安全沙箱。訪問控制機制包括從盤古文件的訪問、讀取和認證機構，還有ODPS、OTS、OSS等系統(tǒng)基于飛天做，飛天會幫它們做所有上層的安全措施基礎機制支撐工作。尤其是ODPS系統(tǒng)，其所有的訪問控制機制和安全沙箱的系統(tǒng)，都是由飛天安全提供機制來支持的。

    今天我們要講的議題，首先會從攻擊者的角度看一下云上的計算系統(tǒng)有哪些Attack Surfaces可以利用。然后看一下目前開源的產品，比較著名的產品從這個角度來看是如何解決安全問題的。以及l(fā)inux系統(tǒng)提供了那些安全機制可供安全沙箱使用。最后，我們具體了解一下飛天安全沙箱的方案。

    首先，我們看一下典型的云計算環(huán)境中，為支撐用戶代碼的運行，從上到下的結構。通常為了讓用戶代碼能夠執(zhí)行高級語言，我們都會有一層高級語言的虛擬機，比如JVM,Cpython。我們以后有些系統(tǒng)會跑JS，這里對應的是V8。這些虛擬器通常是C語言來開發(fā)的，相對來說是一個獨立的系統(tǒng)，再下一層是Libc的庫，這個對應的是C語言的so。再往下一層是LinuxKernel。再往下其實還有，如果是說這個系統(tǒng)用的是虛機，往下還會有物理機，本次分享不討論這個問題。對于這樣的系統(tǒng)來說，如果User code的惡意代碼，為了拿到Linux Kernel的root權限需要一步步的滲透。入侵者如果想要到達最終目標，首先要突破高級語言虛擬機的安全防護，比如Java的SecurityManager機制。不過根據最近幾年的漏洞情況判斷， JVM安全沙箱對入侵來說是并沒有太大的難度，可以假定一定會被突破。通過JVM提供的Navtive調用，它可以直接調用到Libc。Libc對入侵者來說，主要目的是要拿到當前進程的權限。最后一層是Linux Kernel，我們在云計算平臺上來說，跑用戶代碼的進程不會是root，大家想像一下也知道，root不會給最終用戶區(qū)跑這個代碼的。當入侵者真的通過前基層的安全防護機制，并成功攻破root權限，那么這臺機器已經被他控制在手里了。我們可以想像一下，在云計算這樣一個集群里面，我們通常來說會跑成千上萬的實例，如果我們把這個實例數放到最大，這樣的代碼被執(zhí)行完之后，是不是整個集群所有機器的權限都可以拿到了。這是非�？膳碌氖虑椤＞退阄覀冊谀骋环矫婵梢钥刂朴脩籼峤粩盗浚�云計算平臺上通常會使用相同一臺機器同時處理多個用戶，如果有一臺機器被用戶集權到root，上面的所有數據和密鑰，對于入侵者來說都是可見的了。

    接下來我們看一下，業(yè)內有一些做得比較好的安全產品，在安全方面沙箱方面如何解決的用戶隔離問題。

    首先我們看一下Docker目前使用哪些機制，這張圖主要是使用了三個緯度，有兩個緯度產生了LXC，使用了Namespaces，Namespaces它可以在多個方面實現一定的隔離能力。這個能力需要在2.6.x以后才能部分開始使用。Cgroups機制保證操作系統(tǒng)資源的合理管理。另外，Docker啟用了AUSF的分層文件系統(tǒng)。傳統(tǒng)文件系統(tǒng)，我們可以認為是縱向的文件系統(tǒng)，你寫哪個文件，這個文件一直到硬件，而AUSF是可以進行疊加的。一層層的文件夾疊加，會映射成一個相同的文件夾。Docker里面，最下面的image用來做系統(tǒng)環(huán)境，中間會做APP，最上面是用戶運行期的東西，這些東西會被Docker封裝成一層層，實現了類似于集裝箱式的部署能力。

    對于Docker來說，對一個攻擊者來說，眼中看到的Docker應用有哪些東西？從剛才的圖上也是類似的，整個系統(tǒng)有一個Docker container，右邊是DockerEngine。如果你在Docker上直接部署C進程，下面兩層就是C的程序。對于惡意用戶來說，如果想得到所在機器的root權限，要突破你在Iibc上做的措施，還需要突破kernel中seccomp-bpf，這是kernel提供的一個安全機制，允許你定義某一個進程所能進行的系統(tǒng)過濾。第二、第三層攻破，seccomp-bpf可以進行額外的安全判斷。你如果把這個也突破了，其實這臺機器也直接root掉了。

    接下來我們看googlechrome的沙箱。Chrome使用過SUID/Namespaces sandbox,這也是對linx container機制的利用。使用過seccomp-legacy。在沒有seccomp-bpf之前google使用seccomp-legacy。seccomp-legacy使用限制非常大。也同樣使用過seccomp-bpf。

    我們剛才看了兩個業(yè)內的安全產品，可以簡單的總結一下，對于沙箱來說，我們有哪些安全機制可以使用？參考這張圖，首先對于JVM來說，我們可以用Java security Manager 以及 Classloader機制。如果是Linux Kernel，那么我們還可以直接利用Kernel Namespaces，Cgroup ，Chroot、umount。這些東西在LXC已經封裝好了可以用，而且通常它們在一起使用才可以產生比較好的效果。然后是aufs，2.6才開始支持。Seccomp-bpf是3.5，如果版本不夠你就要使用其他方案來做內核層的一些過濾了。

    另外一個角度，對云計算上的安全沙箱來說有哪些層次可以做防御？JVM內的防御是否有必要？Java的安全沙箱攻破的難度不是很大，它是不是不要了？剛才我們說了，安全沙箱沒有絕對安全的設計，如何在安全上做到盡可能可靠的防護？多層防御可以有效提高安全防護能力。

    第二是進層隔離，用于提供安全機制。

    第三層要在kernel space里面要有安全過慮。

    前面做完了，基于現有的安全機制來說，至少可以認為在目前，可以直接使用的防護措施就這些了。

    剛才我們看到了一些安全機制，接下來看看飛天安全在沙箱方面使用哪些機制？其實前面我們說的這些，該用的都用到了。

    飛天安全沙箱，是這樣的一個系統(tǒng)。簡單來看，這張圖和我們之前的兩張圖有相似的地方。最終的方案，我們方案融合了前兩個的優(yōu)點。我們這一層的User code可以放到C語言下進行，Iibc可以有一些攔截。這個地方是基于IPC的，所以你在當前進程要做的破壞或者說做的事情，是無法影響到另一個進程的。最后是Linux container，我們有一層內核過濾機制來保證。

    我們今天的分享還是比較聚焦的，就是講沙箱和安全機制。我們看了一些業(yè)內主要的安全產品實現，以及它使用的安全機制。最后針對一個具體的案例-飛天安全沙箱，我們了解了該如何實現融合多種安全機制來實現與著名安全產品相同等級防護能力的安全沙箱。

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