MPE/iX update from Mark Bixby.
[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 (readdir(),
36 readlink(), the variable of shmread(), the messages returned by
37 msgrcv(), the password, gcos and shell fields returned by the
38 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 If you pass more than one argument to either C<system> or C<exec>,
48 the arguments are checked for taintedness B<but> the operation will still
49 be attempted, emitting an optional warning.  This will be fatal in a 
50 future version of perl so do not rely on it to bypass the tainting 
51 mechanism.
52
53 =item *
54
55 Arguments to C<print> and C<syswrite> are B<not> checked for taintedness.
56
57 =back
58
59 The value of an expression containing tainted data will itself be
60 tainted, even if it is logically impossible for the tainted data to
61 affect the value.
62
63 Because taintedness is associated with each scalar value, some
64 elements of an array can be tainted and others not.
65
66 For example:
67
68     $arg = shift;               # $arg is tainted
69     $hid = $arg, 'bar';         # $hid is also tainted
70     $line = <>;                 # Tainted
71     $line = <STDIN>;            # Also tainted
72     open FOO, "/home/me/bar" or die $!;
73     $line = <FOO>;              # Still tainted
74     $path = $ENV{'PATH'};       # Tainted, but see below
75     $data = 'abc';              # Not tainted
76
77     system "echo $arg";         # Insecure
78     system "/bin/echo", $arg;   # Allowed but considered insecure
79                                 # (Perl doesn't know about /bin/echo)
80     system "echo $hid";         # Insecure
81     system "echo $data";        # Insecure until PATH set
82
83     $path = $ENV{'PATH'};       # $path now tainted
84
85     $ENV{'PATH'} = '/bin:/usr/bin';
86     delete @ENV{'IFS', 'CDPATH', 'ENV', 'BASH_ENV'};
87
88     $path = $ENV{'PATH'};       # $path now NOT tainted
89     system "echo $data";        # Is secure now!
90
91     open(FOO, "< $arg");        # OK - read-only file
92     open(FOO, "> $arg");        # Not OK - trying to write
93
94     open(FOO,"echo $arg|");     # Not OK
95     open(FOO,"-|")
96         or exec 'echo', $arg;   # Allowed but not really OK
97
98     $shout = `echo $arg`;       # Insecure, $shout now tainted
99
100     unlink $data, $arg;         # Insecure
101     umask $arg;                 # Insecure
102
103     exec "echo $arg";           # Insecure
104     exec "echo", $arg;          # Allowed but considered insecure
105     exec "sh", '-c', $arg;      # Considered secure, alas!
106
107     @files = <*.c>;             # insecure (uses readdir() or similar)
108     @files = glob('*.c');       # insecure (uses readdir() or similar)
109
110     # In Perl releases older than 5.6.0 the <*.c> and glob('*.c') would
111     # have used an external program to do the filename expansion; but in
112     # either case the result is tainted since the list of filenames comes
113     # from outside of the program.
114
115     $bad = ($arg, 23);          # $bad will be tainted
116     $arg, `true`;               # Insecure (although it isn't really)
117
118 If you try to do something insecure, you will get a fatal error saying
119 something like "Insecure dependency" or "Insecure $ENV{PATH}".  Note that you
120 can still write an insecure B<system> or B<exec>, but only by explicitly
121 doing something like the "considered secure" example above.  This will not
122 be possible in a future version of Perl.
123
124 =head2 Laundering and Detecting Tainted Data
125
126 To test whether a variable contains tainted data, and whose use would
127 thus trigger an "Insecure dependency" message, you can use the
128 tainted() function of the Scalar::Util module, available in your
129 nearby CPAN mirror, and included in Perl starting from the release 5.8.0.
130 Or you may be able to use the following I<is_tainted()> function.
131
132     sub is_tainted {
133         return ! eval { eval("#" . substr(join("", @_), 0, 0)); 1 };
134     }
135
136 This function makes use of the fact that the presence of tainted data
137 anywhere within an expression renders the entire expression tainted.  It
138 would be inefficient for every operator to test every argument for
139 taintedness.  Instead, the slightly more efficient and conservative
140 approach is used that if any tainted value has been accessed within the
141 same expression, the whole expression is considered tainted.
142
143 But testing for taintedness gets you only so far.  Sometimes you have just
144 to clear your data's taintedness.  The only way to bypass the tainting
145 mechanism is by referencing subpatterns from a regular expression match.
146 Perl presumes that if you reference a substring using $1, $2, etc., that
147 you knew what you were doing when you wrote the pattern.  That means using
148 a bit of thought--don't just blindly untaint anything, or you defeat the
149 entire mechanism.  It's better to verify that the variable has only good
150 characters (for certain values of "good") rather than checking whether it
151 has any bad characters.  That's because it's far too easy to miss bad
152 characters that you never thought of.
153
154 Here's a test to make sure that the data contains nothing but "word"
155 characters (alphabetics, numerics, and underscores), a hyphen, an at sign,
156 or a dot.
157
158     if ($data =~ /^([-\@\w.]+)$/) {
159         $data = $1;                     # $data now untainted
160     } else {
161         die "Bad data in $data";        # log this somewhere
162     }
163
164 This is fairly secure because C</\w+/> doesn't normally match shell
165 metacharacters, nor are dot, dash, or at going to mean something special
166 to the shell.  Use of C</.+/> would have been insecure in theory because
167 it lets everything through, but Perl doesn't check for that.  The lesson
168 is that when untainting, you must be exceedingly careful with your patterns.
169 Laundering data using regular expression is the I<only> mechanism for
170 untainting dirty data, unless you use the strategy detailed below to fork
171 a child of lesser privilege.
172
173 The example does not untaint $data if C<use locale> is in effect,
174 because the characters matched by C<\w> are determined by the locale.
175 Perl considers that locale definitions are untrustworthy because they
176 contain data from outside the program.  If you are writing a
177 locale-aware program, and want to launder data with a regular expression
178 containing C<\w>, put C<no locale> ahead of the expression in the same
179 block.  See L<perllocale/SECURITY> for further discussion and examples.
180
181 =head2 Switches On the "#!" Line
182
183 When you make a script executable, in order to make it usable as a
184 command, the system will pass switches to perl from the script's #!
185 line.  Perl checks that any command line switches given to a setuid
186 (or setgid) script actually match the ones set on the #! line.  Some
187 Unix and Unix-like environments impose a one-switch limit on the #!
188 line, so you may need to use something like C<-wU> instead of C<-w -U>
189 under such systems.  (This issue should arise only in Unix or
190 Unix-like environments that support #! and setuid or setgid scripts.)
191
192 =head2 Cleaning Up Your Path
193
194 For "Insecure C<$ENV{PATH}>" messages, you need to set C<$ENV{'PATH'}> to a
195 known value, and each directory in the path must be non-writable by others
196 than its owner and group.  You may be surprised to get this message even
197 if the pathname to your executable is fully qualified.  This is I<not>
198 generated because you didn't supply a full path to the program; instead,
199 it's generated because you never set your PATH environment variable, or
200 you didn't set it to something that was safe.  Because Perl can't
201 guarantee that the executable in question isn't itself going to turn
202 around and execute some other program that is dependent on your PATH, it
203 makes sure you set the PATH.
204
205 The PATH isn't the only environment variable which can cause problems.
206 Because some shells may use the variables IFS, CDPATH, ENV, and
207 BASH_ENV, Perl checks that those are either empty or untainted when
208 starting subprocesses. You may wish to add something like this to your
209 setid and taint-checking scripts.
210
211     delete @ENV{qw(IFS CDPATH ENV BASH_ENV)};   # Make %ENV safer
212
213 It's also possible to get into trouble with other operations that don't
214 care whether they use tainted values.  Make judicious use of the file
215 tests in dealing with any user-supplied filenames.  When possible, do
216 opens and such B<after> properly dropping any special user (or group!)
217 privileges. Perl doesn't prevent you from opening tainted filenames for reading,
218 so be careful what you print out.  The tainting mechanism is intended to
219 prevent stupid mistakes, not to remove the need for thought.
220
221 Perl does not call the shell to expand wild cards when you pass B<system>
222 and B<exec> explicit parameter lists instead of strings with possible shell
223 wildcards in them.  Unfortunately, the B<open>, B<glob>, and
224 backtick functions provide no such alternate calling convention, so more
225 subterfuge will be required.
226
227 Perl provides a reasonably safe way to open a file or pipe from a setuid
228 or setgid program: just create a child process with reduced privilege who
229 does the dirty work for you.  First, fork a child using the special
230 B<open> syntax that connects the parent and child by a pipe.  Now the
231 child resets its ID set and any other per-process attributes, like
232 environment variables, umasks, current working directories, back to the
233 originals or known safe values.  Then the child process, which no longer
234 has any special permissions, does the B<open> or other system call.
235 Finally, the child passes the data it managed to access back to the
236 parent.  Because the file or pipe was opened in the child while running
237 under less privilege than the parent, it's not apt to be tricked into
238 doing something it shouldn't.
239
240 Here's a way to do backticks reasonably safely.  Notice how the B<exec> is
241 not called with a string that the shell could expand.  This is by far the
242 best way to call something that might be subjected to shell escapes: just
243 never call the shell at all.  
244
245         use English '-no_match_vars';
246         die "Can't fork: $!" unless defined($pid = open(KID, "-|"));
247         if ($pid) {           # parent
248             while (<KID>) {
249                 # do something
250             }
251             close KID;
252         } else {
253             my @temp     = ($EUID, $EGID);
254             my $orig_uid = $UID;
255             my $orig_gid = $GID;
256             $EUID = $UID;
257             $EGID = $GID;
258             # Drop privileges
259             $UID  = $orig_uid;
260             $GID  = $orig_gid;
261             # Make sure privs are really gone
262             ($EUID, $EGID) = @temp;
263             die "Can't drop privileges"
264                 unless $UID == $EUID  && $GID eq $EGID;
265             $ENV{PATH} = "/bin:/usr/bin"; # Minimal PATH.
266             # Consider sanitizing the environment even more.
267             exec 'myprog', 'arg1', 'arg2'
268                 or die "can't exec myprog: $!";
269         }
270
271 A similar strategy would work for wildcard expansion via C<glob>, although
272 you can use C<readdir> instead.
273
274 Taint checking is most useful when although you trust yourself not to have
275 written a program to give away the farm, you don't necessarily trust those
276 who end up using it not to try to trick it into doing something bad.  This
277 is the kind of security checking that's useful for set-id programs and
278 programs launched on someone else's behalf, like CGI programs.
279
280 This is quite different, however, from not even trusting the writer of the
281 code not to try to do something evil.  That's the kind of trust needed
282 when someone hands you a program you've never seen before and says, "Here,
283 run this."  For that kind of safety, check out the Safe module,
284 included standard in the Perl distribution.  This module allows the
285 programmer to set up special compartments in which all system operations
286 are trapped and namespace access is carefully controlled.
287
288 =head2 Security Bugs
289
290 Beyond the obvious problems that stem from giving special privileges to
291 systems as flexible as scripts, on many versions of Unix, set-id scripts
292 are inherently insecure right from the start.  The problem is a race
293 condition in the kernel.  Between the time the kernel opens the file to
294 see which interpreter to run and when the (now-set-id) interpreter turns
295 around and reopens the file to interpret it, the file in question may have
296 changed, especially if you have symbolic links on your system.
297
298 Fortunately, sometimes this kernel "feature" can be disabled.
299 Unfortunately, there are two ways to disable it.  The system can simply
300 outlaw scripts with any set-id bit set, which doesn't help much.
301 Alternately, it can simply ignore the set-id bits on scripts.  If the
302 latter is true, Perl can emulate the setuid and setgid mechanism when it
303 notices the otherwise useless setuid/gid bits on Perl scripts.  It does
304 this via a special executable called B<suidperl> that is automatically
305 invoked for you if it's needed.
306
307 However, if the kernel set-id script feature isn't disabled, Perl will
308 complain loudly that your set-id script is insecure.  You'll need to
309 either disable the kernel set-id script feature, or put a C wrapper around
310 the script.  A C wrapper is just a compiled program that does nothing
311 except call your Perl program.   Compiled programs are not subject to the
312 kernel bug that plagues set-id scripts.  Here's a simple wrapper, written
313 in C:
314
315     #define REAL_PATH "/path/to/script"
316     main(ac, av)
317         char **av;
318     {
319         execv(REAL_PATH, av);
320     }
321
322 Compile this wrapper into a binary executable and then make I<it> rather
323 than your script setuid or setgid.
324
325 In recent years, vendors have begun to supply systems free of this
326 inherent security bug.  On such systems, when the kernel passes the name
327 of the set-id script to open to the interpreter, rather than using a
328 pathname subject to meddling, it instead passes I</dev/fd/3>.  This is a
329 special file already opened on the script, so that there can be no race
330 condition for evil scripts to exploit.  On these systems, Perl should be
331 compiled with C<-DSETUID_SCRIPTS_ARE_SECURE_NOW>.  The B<Configure>
332 program that builds Perl tries to figure this out for itself, so you
333 should never have to specify this yourself.  Most modern releases of
334 SysVr4 and BSD 4.4 use this approach to avoid the kernel race condition.
335
336 Prior to release 5.6.1 of Perl, bugs in the code of B<suidperl> could
337 introduce a security hole.
338
339 =head2 Protecting Your Programs
340
341 There are a number of ways to hide the source to your Perl programs,
342 with varying levels of "security".
343
344 First of all, however, you I<can't> take away read permission, because
345 the source code has to be readable in order to be compiled and
346 interpreted.  (That doesn't mean that a CGI script's source is
347 readable by people on the web, though.)  So you have to leave the
348 permissions at the socially friendly 0755 level.  This lets 
349 people on your local system only see your source.
350
351 Some people mistakenly regard this as a security problem.  If your program does
352 insecure things, and relies on people not knowing how to exploit those
353 insecurities, it is not secure.  It is often possible for someone to
354 determine the insecure things and exploit them without viewing the
355 source.  Security through obscurity, the name for hiding your bugs
356 instead of fixing them, is little security indeed.
357
358 You can try using encryption via source filters (Filter::* from CPAN,
359 or Filter::Util::Call and Filter::Simple since Perl 5.8).
360 But crackers might be able to decrypt it.  You can try using the byte
361 code compiler and interpreter described below, but crackers might be
362 able to de-compile it.  You can try using the native-code compiler
363 described below, but crackers might be able to disassemble it.  These
364 pose varying degrees of difficulty to people wanting to get at your
365 code, but none can definitively conceal it (this is true of every
366 language, not just Perl).
367
368 If you're concerned about people profiting from your code, then the
369 bottom line is that nothing but a restrictive licence will give you
370 legal security.  License your software and pepper it with threatening
371 statements like "This is unpublished proprietary software of XYZ Corp.
372 Your access to it does not give you permission to use it blah blah
373 blah."  You should see a lawyer to be sure your licence's wording will
374 stand up in court.
375
376 =head1 SEE ALSO
377
378 L<perlrun> for its description of cleaning up environment variables.