Correct change 23437 - as Config isn't imported, need to use a fully
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlsec.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlsec - Perl security
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 Perl is designed to make it easy to program securely even when running
8 with extra privileges, like setuid or setgid programs.  Unlike most
9 command line shells, which are based on multiple substitution passes on
10 each line of the script, Perl uses a more conventional evaluation scheme
11 with fewer hidden snags.  Additionally, because the language has more
12 builtin functionality, it can rely less upon external (and possibly
13 untrustworthy) programs to accomplish its purposes.
14
15 Perl automatically enables a set of special security checks, called I<taint
16 mode>, when it detects its program running with differing real and effective
17 user or group IDs.  The setuid bit in Unix permissions is mode 04000, the
18 setgid bit mode 02000; either or both may be set.  You can also enable taint
19 mode explicitly by using the B<-T> command line flag. This flag is
20 I<strongly> suggested for server programs and any program run on behalf of
21 someone else, such as a CGI script. Once taint mode is on, it's on for
22 the remainder of your script.
23
24 While in this mode, Perl takes special precautions called I<taint
25 checks> to prevent both obvious and subtle traps.  Some of these checks
26 are reasonably simple, such as verifying that path directories aren't
27 writable by others; careful programmers have always used checks like
28 these.  Other checks, however, are best supported by the language itself,
29 and it is these checks especially that contribute to making a set-id Perl
30 program more secure than the corresponding C program.
31
32 You may not use data derived from outside your program to affect
33 something else outside your program--at least, not by accident.  All
34 command line arguments, environment variables, locale information (see
35 L<perllocale>), results of certain system calls (C<readdir()>,
36 C<readlink()>, the variable of C<shmread()>, the messages returned by
37 C<msgrcv()>, the password, gcos and shell fields returned by the
38 C<getpwxxx()> calls), and all file input are marked as "tainted".
39 Tainted data may not be used directly or indirectly in any command
40 that invokes a sub-shell, nor in any command that modifies files,
41 directories, or processes, B<with the following exceptions>:
42
43 =over 4
44
45 =item *
46
47 Arguments to C<print> and C<syswrite> are B<not> checked for taintedness.
48
49 =item *
50
51 Symbolic methods
52
53     $obj->$method(@args);
54
55 and symbolic sub references
56
57     &{$foo}(@args);
58     $foo->(@args);
59
60 are not checked for taintedness.  This requires extra carefulness
61 unless you want external data to affect your control flow.  Unless
62 you carefully limit what these symbolic values are, people are able
63 to call functions B<outside> your Perl code, such as POSIX::system,
64 in which case they are able to run arbitrary external code.
65
66 =back
67
68 For efficiency reasons, Perl takes a conservative view of
69 whether data is tainted.  If an expression contains tainted data,
70 any subexpression may be considered tainted, even if the value
71 of the subexpression is not itself affected by the tainted data.
72
73 Because taintedness is associated with each scalar value, some
74 elements of an array or hash can be tainted and others not.
75 The keys of a hash are never tainted.
76
77 For example:
78
79     $arg = shift;               # $arg is tainted
80     $hid = $arg, 'bar';         # $hid is also tainted
81     $line = <>;                 # Tainted
82     $line = <STDIN>;            # Also tainted
83     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
84     $line = <FOO>;              # Still tainted
85     $path = $ENV{'PATH'};       # Tainted, but see below
86     $data = 'abc';              # Not tainted
87
88     system "echo $arg";         # Insecure
89     system "/bin/echo", $arg;   # Considered insecure
90                                 # (Perl doesn't know about /bin/echo)
91     system "echo $hid";         # Insecure
92     system "echo $data";        # Insecure until PATH set
93
94     $path = $ENV{'PATH'};       # $path now tainted
95
96     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
97     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
98
99     $path = $ENV{'PATH'};       # $path now NOT tainted
100     system "echo $data";        # Is secure now!
101
102     open(FOO, "< $arg");        # OK - read-only file
103     open(FOO, "> $arg");        # Not OK - trying to write
104
105     open(FOO,"echo $arg|");     # Not OK
106     open(FOO,"-|")
107         or exec 'echo', $arg;   # Also not OK
108
109     $shout = `echo $arg`;       # Insecure, $shout now tainted
110
111     unlink $data, $arg;         # Insecure
112     umask $arg;                 # Insecure
113
114     exec "echo $arg";           # Insecure
115     exec "echo", $arg;          # Insecure
116     exec "sh", '-c', $arg;      # Very insecure!
117
118     @files = <*.c>;             # insecure (uses readdir() or similar)
119     @files = glob('*.c');       # insecure (uses readdir() or similar)
120
121     # In Perl releases older than 5.6.0 the <*.c> and glob('*.c') would
122     # have used an external program to do the filename expansion; but in
123     # either case the result is tainted since the list of filenames comes
124     # from outside of the program.
125
126     $bad = ($arg, 23);          # $bad will be tainted
127     $arg, `true`;               # Insecure (although it isn't really)
128
129 If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
130 something like "Insecure dependency" or "Insecure $ENV{PATH}".
131
132 The exception to the principle of "one tainted value taints the whole
133 expression" is with the ternary conditional operator C<?:>.  Since code
134 with a ternary conditional
135
136     $result = $tainted_value ? "Untainted" : "Also untainted";
137
138 is effectively
139
140     if ( $tainted_value ) {
141         $result = "Untainted";
142     } else {
143         $result = "Also untainted";
144     }
145
146 it doesn't make sense for C<$result> to be tainted.
147
148 =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
149
150 To test whether a variable contains tainted data, and whose use would
151 thus trigger an "Insecure dependency" message, you can use the
152 C<tainted()> function of the Scalar::Util module, available in your
153 nearby CPAN mirror, and included in Perl starting from the release 5.8.0.
154 Or you may be able to use the following C<is_tainted()> function.
155
156     sub is_tainted {
157         return ! eval { eval("#" . substr(join("", @_), 0, 0)); 1 };
158     }
159
160 This function makes use of the fact that the presence of tainted data
161 anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
162 would be inefficient for every operator to test every argument for
163 taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
164 approach is used that if any tainted value has been accessed within the
165 same expression, the whole expression is considered tainted.
166
167 But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
168 to clear your data's taintedness.  Values may be untainted by using them
169 as keys in a hash; otherwise the only way to bypass the tainting
170 mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
171 Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
172 you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
173 a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
174 entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
175 characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
176 has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
177 characters that you never thought of.
178
179 Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
180 characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
181 or a dot.
182
183     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
184         $data = $1;                     # $data now untainted
185     } else {
186         die "Bad data in '$data'";      # log this somewhere
187     }
188
189 This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
190 metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
191 to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
192 it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
193 is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
194 Laundering data using regular expression is the I<only> mechanism for
195 untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
196 a child of lesser privilege.
197
198 The example does not untaint C<$data> if C<use locale> is in effect,
199 because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
200 Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
201 contain data from outside the program.  If you are writing a
202 locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
203 containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
204 block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
205
206 =head2 Switches On the "#!" Line
207
208 When you make a script executable, in order to make it usable as a
209 command, the system will pass switches to perl from the script's #!
210 line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
211 (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
212 Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
213 line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
214 under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
215 Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
216
217 =head2 Taint mode and @INC
218
219 When the taint mode (C<-T>) is in effect, the "." directory is removed
220 from C<@INC>, and the environment variables C<PERL5LIB> and C<PERLLIB>
221 are ignored by Perl. You can still adjust C<@INC> from outside the
222 program by using the C<-I> command line option as explained in
223 L<perlrun>. The two environment variables are ignored because
224 they are obscured, and a user running a program could be unaware that
225 they are set, whereas the C<-I> option is clearly visible and
226 therefore permitted.
227
228 Another way to modify C<@INC> without modifying the program, is to use
229 the C<lib> pragma, e.g.:
230
231   perl -Mlib=/foo program
232
233 The benefit of using C<-Mlib=/foo> over C<-I/foo>, is that the former
234 will automagically remove any duplicated directories, while the later
235 will not.
236
237 =head2 Cleaning Up Your Path
238
239 For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to
240 a known value, and each directory in the path must be absolute and
241 non-writable by others than its owner and group.  You may be surprised to
242 get this message even if the pathname to your executable is fully
243 qualified.  This is I<not> generated because you didn't supply a full path
244 to the program; instead, it's generated because you never set your PATH
245 environment variable, or you didn't set it to something that was safe.
246 Because Perl can't guarantee that the executable in question isn't itself
247 going to turn around and execute some other program that is dependent on
248 your PATH, it makes sure you set the PATH.
249
250 The PATH isn't the only environment variable which can cause problems.
251 Because some shells may use the variables IFS, CDPATH, ENV, and
252 BASH_ENV, Perl checks that those are either empty or untainted when
253 starting subprocesses. You may wish to add something like this to your
254 setid and taint-checking scripts.
255
256     delete @ENV{qw(IFS CDPATH ENV BASH_ENV)};   # Make %ENV safer
257
258 It's also possible to get into trouble with other operations that don't
259 care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
260 tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
261 opens and such B<after> properly dropping any special user (or group!)
262 privileges. Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
263 so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
264 prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
265
266 Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass C<system>
267 and C<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
268 wildcards in them.  Unfortunately, the C<open>, C<glob>, and
269 backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
270 subterfuge will be required.
271
272 Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
273 or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
274 does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
275 C<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
276 child resets its ID set and any other per-process attributes, like
277 environment variables, umasks, current working directories, back to the
278 originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
279 has any special permissions, does the C<open> or other system call.
280 Finally, the child passes the data it managed to access back to the
281 parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
282 under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
283 doing something it shouldn't.
284
285 Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the C<exec> is
286 not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
287 best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
288 never call the shell at all.  
289
290         use English '-no_match_vars';
291         die "Can't fork: $!" unless defined($pid = open(KID, "-|"));
292         if ($pid) {           # parent
293             while (<KID>) {
294                 # do something
295             }
296             close KID;
297         } else {
298             my @temp     = ($EUID, $EGID);
299             my $orig_uid = $UID;
300             my $orig_gid = $GID;
301             $EUID = $UID;
302             $EGID = $GID;
303             # Drop privileges
304             $UID  = $orig_uid;
305             $GID  = $orig_gid;
306             # Make sure privs are really gone
307             ($EUID, $EGID) = @temp;
308             die "Can't drop privileges"
309                 unless $UID == $EUID  && $GID eq $EGID;
310             $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin"; # Minimal PATH.
311             # Consider sanitizing the environment even more.
312             exec 'myprog', 'arg1', 'arg2'
313                 or die "can't exec myprog: $!";
314         }
315
316 A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>, although
317 you can use C<readdir> instead.
318
319 Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
320 written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
321 who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
322 is the kind of security checking that's useful for set-id programs and
323 programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
324
325 This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
326 code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
327 when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
328 run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
329 included standard in the Perl distribution.  This module allows the
330 programmer to set up special compartments in which all system operations
331 are trapped and namespace access is carefully controlled.
332
333 =head2 Security Bugs
334
335 Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
336 systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, set-id scripts
337 are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
338 condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
339 see which interpreter to run and when the (now-set-id) interpreter turns
340 around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
341 changed, especially if you have symbolic links on your system.
342
343 Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
344 Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
345 outlaw scripts with any set-id bit set, which doesn't help much.
346 Alternately, it can simply ignore the set-id bits on scripts.  If the
347 latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
348 notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
349 this via a special executable called F<suidperl> that is automatically
350 invoked for you if it's needed.
351
352 However, if the kernel set-id script feature isn't disabled, Perl will
353 complain loudly that your set-id script is insecure.  You'll need to
354 either disable the kernel set-id script feature, or put a C wrapper around
355 the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
356 except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
357 kernel bug that plagues set-id scripts.  Here's a simple wrapper, written
358 in C:
359
360     #define REAL_PATH "/path/to/script"
361     main(ac, av)
362         char **av;
363     {
364         execv(REAL_PATH, av);
365     }
366
367 Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
368 than your script setuid or setgid.
369
370 In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
371 inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
372 of the set-id script to open to the interpreter, rather than using a
373 pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
374 special file already opened on the script, so that there can be no race
375 condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
376 compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The F<Configure>
377 program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
378 should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
379 SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
380
381 Prior to release 5.6.1 of Perl, bugs in the code of F<suidperl> could
382 introduce a security hole.
383
384 =head2 Protecting Your Programs
385
386 There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
387 with varying levels of "security".
388
389 First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
390 the source code has to be readable in order to be compiled and
391 interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
392 readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
393 permissions at the socially friendly 0755 level.  This lets 
394 people on your local system only see your source.
395
396 Some people mistakenly regard this as a security problem.  If your program does
397 insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
398 insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
399 determine the insecure things and exploit them without viewing the
400 source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
401 instead of fixing them, is little security indeed.
402
403 You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN,
404 or Filter::Util::Call and Filter::Simple since Perl 5.8).
405 But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the byte
406 code compiler and interpreter described below, but crackers might be
407 able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
408 described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
409 pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
410 code, but none can definitively conceal it (this is true of every
411 language, not just Perl).
412
413 If you're concerned about people profiting from your code, then the
414 bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
415 legal security.  License your software and pepper it with threatening
416 statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
417 Your access to it does not give you permission to use it blah blah
418 blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
419 stand up in court.
420
421 =head2 Unicode
422
423 Unicode is a new and complex technology and one may easily overlook
424 certain security pitfalls.  See L<perluniintro> for an overview and
425 L<perlunicode> for details, and L<perlunicode/"Security Implications
426 of Unicode"> for security implications in particular.
427
428 =head2 Algorithmic Complexity Attacks
429
430 Certain internal algorithms used in the implementation of Perl can
431 be attacked by choosing the input carefully to consume large amounts
432 of either time or space or both.  This can lead into the so-called
433 I<Denial of Service> (DoS) attacks.
434
435 =over 4
436
437 =item *
438
439 Hash Function - the algorithm used to "order" hash elements has been
440 changed several times during the development of Perl, mainly to be
441 reasonably fast.  In Perl 5.8.1 also the security aspect was taken
442 into account.
443
444 In Perls before 5.8.1 one could rather easily generate data that as
445 hash keys would cause Perl to consume large amounts of time because
446 internal structure of hashes would badly degenerate.  In Perl 5.8.1
447 the hash function is randomly perturbed by a pseudorandom seed which
448 makes generating such naughty hash keys harder.
449 See L<perlrun/PERL_HASH_SEED> for more information.
450
451 The random perturbation is done by default but if one wants for some
452 reason emulate the old behaviour one can set the environment variable
453 PERL_HASH_SEED to zero (or any other integer).  One possible reason
454 for wanting to emulate the old behaviour is that in the new behaviour
455 consecutive runs of Perl will order hash keys differently, which may
456 confuse some applications (like Data::Dumper: the outputs of two
457 different runs are no more identical).
458
459 B<Perl has never guaranteed any ordering of the hash keys>, and the
460 ordering has already changed several times during the lifetime of
461 Perl 5.  Also, the ordering of hash keys has always been, and
462 continues to be, affected by the insertion order.
463
464 Also note that while the order of the hash elements might be
465 randomised, this "pseudoordering" should B<not> be used for
466 applications like shuffling a list randomly (use List::Util::shuffle()
467 for that, see L<List::Util>, a standard core module since Perl 5.8.0;
468 or the CPAN module Algorithm::Numerical::Shuffle), or for generating
469 permutations (use e.g. the CPAN modules Algorithm::Permute or
470 Algorithm::FastPermute), or for any cryptographic applications.
471
472 =item *
473
474 Regular expressions - Perl's regular expression engine is so called
475 NFA (Non-Finite Automaton), which among other things means that it can
476 rather easily consume large amounts of both time and space if the
477 regular expression may match in several ways.  Careful crafting of the
478 regular expressions can help but quite often there really isn't much
479 one can do (the book "Mastering Regular Expressions" is required
480 reading, see L<perlfaq2>).  Running out of space manifests itself by
481 Perl running out of memory.
482
483 =item *
484
485 Sorting - the quicksort algorithm used in Perls before 5.8.0 to
486 implement the sort() function is very easy to trick into misbehaving
487 so that it consumes a lot of time.  Nothing more is required than
488 resorting a list already sorted.  Starting from Perl 5.8.0 a different
489 sorting algorithm, mergesort, is used.  Mergesort is insensitive to
490 its input data, so it cannot be similarly fooled.
491
492 =back
493
494 See L<http://www.cs.rice.edu/~scrosby/hash/> for more information,
495 and any computer science text book on the algorithmic complexity.
496
497 =head1 SEE ALSO
498
499 L<perlrun> for its description of cleaning up environment variables.