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