Systemd Hardening Workshop

Vorwort

• In diesem Workshop geht es darum einen systemd Dienst sicherer zumachen

Debuggen

• Wir benutzen hierzu systemd-analyze
• Dieses Tool analysiert die Sicherheit und die Sandboxing-Einstellungen der Dienste.
• Der Befehl prüft auf verschiedene sicherheitsrelevante Diensteinstellungen
• Er weist jeder einen numerischen „Exposure Level“-Wert zu, je nachdem, wie wichtig die Einstellung ist.
• Anschließend berechnet es ein Gesamtexpositionsniveau für die gesamte Einheit durch eine Schätzung
• Diese lieht im Bereich von 0.0 bis 10.0, die uns sagt, wie exponiert ein Dienst sicherheitstechnisch ist.
• systemd-analyze security

UNIT                                 EXPOSURE PREDICATE HAPPY
cron.service                              9.6 UNSAFE    😨
dbus.service                              9.6 UNSAFE    😨
emergency.service                         9.5 UNSAFE    😨
getty@tty1.service                        9.6 UNSAFE    😨
rc-local.service                          9.6 UNSAFE    😨
rescue.service                            9.5 UNSAFE    😨
rsyslog.service                           9.6 UNSAFE    😨
ssh.service                               9.6 UNSAFE    😨
strongswan-starter.service                9.6 UNSAFE    😨
systemd-ask-password-console.service      9.4 UNSAFE    😨
systemd-ask-password-wall.service         9.4 UNSAFE    😨
systemd-fsckd.service                     9.5 UNSAFE    😨
systemd-initctl.service                   9.4 UNSAFE    😨
systemd-journald.service                  4.3 OK        🙂
systemd-logind.service                    2.6 OK        🙂
systemd-networkd.service                  2.9 OK        🙂
systemd-timesyncd.service                 2.1 OK        🙂
systemd-udevd.service                     8.0 EXPOSED   🙁
user@0.service                            9.8 UNSAFE    😨
user@1000.service                         9.4 UNSAFE    😨
webserver.service                         9.6 UNSAFE    😨

Vorgehensweise

• Wir können nun Schritt für Schritt die Verbesserungen überprüfen, die an unserem systemd-Dienst vorgenommen wurden.
• Wie Sie sehen können, sind jetzt mehrere Dienste als UNSAFE gekennzeichnet, was wahrscheinlich daran liegt, dass nicht alle Anwendungen die von systemd bereitgestellten Funktionen anwenden.

Einstieg

• Beginnen wir mit einem einfachen Beispiel.
• Wir wollen eine systemd-Unit erstellen, um den Befehl python3 -m http.server als Dienst zu starten:

[Unit]
Description=Simple Http Server
Documentation=https://docs.python.org/3/library/http.server.html

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/python3 -m http.server
ExecStop=/bin/kill -9 $MAINPID

[Install]
WantedBy=multi-user.target

• Wir speichern diese Datei unter /etc/systemd/system/simplehttp.service ab

Wir starten den Dienst

• systemctl start simplehttp.service

Überprüfung

• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        9.6 UNSAFE    😨

PrivateTmp

• Es erstellt einen Dateisystem-Namensraum unter /tmp/systemd-private-*-[Unit-Name]-*/tmp
• Dies wird anstelle eines gemeinsam genutzten /tmp oder /var/tmp benutzt.
• Viele der mit Red Hat Enterprise Linux veröffentlichten Unit-Dateien enthalten diese Einstellung.
• Dies entfernt die eine ganze Klasse von Schwachstellen im Zusammenhang mit der Vorhersage und Ersetzung von Dateien entfernt, die in /tmp verwendet werden.

Die Änderung

[Unit]
Description=Simple Http Server
Documentation=https://docs.python.org/3/library/http.server.html 

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/python3 -m http.server
ExecStop=/bin/kill -9 $MAINPID

#Secure Features
PrivateTmp=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Neu einlesen und restart

• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service

Neue Untersuchung

• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        9.2 UNSAFE    😨

Der Wert hat sich von 9.6 auf 9.2 verbessert

NoNewPrivileges

• Es verhindert, dass der Dienst und zugehörige untergeordnete Prozesse Berechtigungen eskalieren.

NoNewPrivileges=true

Umsetzung

• SECURE='NoNewPrivileges=true'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        9.0 UNSAFE    😨

Namensräume einschränken

• Es begrenzt alle oder eine Teilmenge von Namespaces auf den Dienst.
• Die Direktive akzeptiert cgroup, ipc, net, mnt, pid, user und uts.

RestrictNamespaces=uts ipc pid user cgroup

• Wie Sie oben sehen können, wurde der net-Namespace nicht festgelegt, da sich der Dienst an eine Netzwerkschnittstelle binden muss.
• Das Isolieren von net von einem Netzwerkdienst macht es nutzlos.

Umsetzung

• SECURE='RestrictNamespaces=uts ipc pid user cgroup'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        8.9 EXPOSED   🙁

ProtectSystem=strict

• Die erste Option zur Härtung eines Service ist ProtectSystem.
• Diese kennt mehrere Werte: true oder yes lassen wir mal außen vor, da sie aus meiner Sicht zu schwach ist und wenig mit Härtung zu tun hat.
• Wer Näheres wissen möchte kann die Man-Page systemd.exec befragen. Bleiben noch full und strict.

Option	Beschreibung
full	Mounted /usr, /boot und /etc als nicht beschreibbar.
strict	Mounted das gesamte Dateisystem (außer /dev, /proc und /sys) als nicht beschreibbar.

Umsetzung

• SECURE='ProtectSystem=strict'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        8.7 EXPOSED   🙁

CapabilityBoundingSet=CAP_NET_BIND_SERVICE CAP_DAC_READ_SEARCH

• Das CapabilityBoundingSet sollte für normale Dienste auf einen leeren Wert gesetzt werden.
• Zusätzlich mit der Option NoNewPrivileges verhindert es zuverlässig, dass ein Prozess seine eigenen Privilegien ändert oder eine der in den vorausgehenden Kapiteln gemachten Einschränkungen umgeht.

Umsetzung

• SECURE='CapabilityBoundingSet=CAP_NET_BIND_SERVICE CAP_DAC_READ_SEARCH'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        6.5 MEDIUM    😐

ProtectKernelTunables=yes

• Die Option die sich auf das Dateisystem bezieht: ProtectKernelTunables
• Sie macht /proc/sys, /sys, /proc/sysrq-trigger, /proc/latency_stats, /proc/acpi, /proc/timer_stats, /proc/fs und /proc/irq einfach nicht beschreibbar.
• Damit kann der Service keine Kernel-Einstellungen mehr ändern. Für einen Webserver oder eine Datenbank ist das hoffentlich auch nicht nötig.

Umsetzung

• SECURE='ProtectKernelTunables=yes'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        6.3 MEDIUM    😐

ProtectKernelModules=yes

• Verhindert das Laden neuer Kernel-Module.
• Hierfür wird zum einen das CapabilityBoundSet entsprechend modifiziert und zum anderen ein System-Call-Filter aktiviert, welcher das Aufrufen von Funktionen zur Modulverwaltung blockiert.
• Diese Option kann häufig ohne weitere Nebenwirkungen gesetzt werden, da nur wenige Dienste wirklich Kernel-Module laden müssen.

Umsetzung

• SECURE='ProtectKernelModules=yes'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        6.1 MEDIUM    😐

ProtectControlGroups=yes

• Verhindert Schreibzugriff auf alle Einstellungen der Kernel-Control-Groups (unter /sys/fs/cgroup).
• Die meisten Dienste (außer Container-Manager) brauchen diesen Zugriff nicht.
• Systemd verwendet jedoch Control-Groups um einige Einschränkungen für die laufenden Dienste umzusetzen.
• Daher sollte der Schreibzugriff fast immer mit ProtectControlGroups=yes blockiert werden, damit der Prozess nicht doch noch aus seinem Gefängnis entkommen kann.

Umsetzung

• SECURE='ProtectControlGroups=yes'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        5.9 MEDIUM    😐

PrivateDevices=yes

• Ein PrivateDevices=yes erzeugt für den Service ein eigenes /dev Verzeichnis
• In diesem nur noch die für den Betrieb eines Linux-Programmes nötigen Geräte vorhanden sind:

Umsetzung

• SECURE='PrivateDevices=yes'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        5.6 MEDIUM    😐

RestrictSUIDSGID=true

• SECURE='RestrictSUIDSGID=true'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        5.4 MEDIUM    😐

IPAddressDnex=0.0.0.0/0

• SECURE='IPAddressDeny=0.0.0.0/0'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        5.4 MEDIUM    😐

IPAddressAllow=10.0.10.0/24

• SECURE='IPAddressAllow=10.0.10.0/24'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        5.4 MEDIUM    😐

SystemCallFilter=yes

• Mit dieser Option können einzelne System-Calls verboten werden.
• Aufgrund der Menge und des durch die Weiterentwicklung von Linux dynamischen Angebots an Systemaufrufen sollte man es sich hier tunlichst verkneifen eigene Listen zu pflegen.
• Systemd bietet hierfür einige Standardsets an Systemaufrufen an, welche man deaktivieren kann.
• Die Liste findet sich in der Man-Page von systemd.exec.
• Für den Normalbetrieb bringt systemd ein Set von Systemaufrufen mit, welches normalerweise für alle gängigen Dienste ausreicht:

• SECURE='SystemCallErrorNumber=EPERM'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        4.0 OK        🙂

• SECURE='SystemCallFilter=@system-service'
• sed -ie "/#Secure Features/a$SECURE" /etc/systemd/system/simplehttp.service
• systemctl daemon-reload && systemctl restart simplehttp.service
• systemd-analyze security | grep simp

simplehttp.service                        4.0 OK        🙂

Läuft der Dienst überhaupt noch?

• ss -lntp | grep 8000

LISTEN 0      5            0.0.0.0:8000      0.0.0.0:*    users:(("python3",pid=3333,fd=3)) 

Ergebnis

[Unit]
Description=Simple Http Server
Documentation=https://docs.python.org/3/library/http.server.html

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/python3 -m http.server
ExecStop=/bin/kill -9 $MAINPID

#Secure Features
SystemCallFilter=@system-service
IPAddressDeny=0.0.0.0/0
IPAddressAllow=192.168.0.0/16
RestrictSUIDSGID=true
PrivateDevices=yes
ProtectControlGroups=yes
ProtectKernelModules=yes
ProtectKernelTunables=yes
CapabilityBoundingSet=CAP_NET_BIND_SERVICE CAP_DAC_READ_SEARCH
ProtectSystem=strict
RestrictNamespaces=uts ipc pid user cgroup
NoNewPrivileges=true
PrivateTmp=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Links

• https://www.linuxjournal.com/content/systemd-service-strengthening
• https://www.flashsystems.de/articles/systemd-hardening/