系统安全及应用

一:账号安全控制

用户账号是计算机使用者的身份凭证或标识，每个要访问系统资源的人，必须凭借其用户账号才能进入计算机。在 Linux 系统中，提供了多种机制来确保用户账号的正当、安全使用。

1:基本安全措施

(1)系统账号清理

在 Linux 系统中，除了用户手动创建的各种账号之外，还包括随系统或程序安装过程而生成的其他大量账号。除了超级用户 root 之外，其他大量账号只是用来维护系统运作、启动或保持服务进程，一般是不允许登录的，因此也称为非登录用户账号。

常见的非登录用户账号包括 bin、daemon、adm、lp、mail 等。为了确保系统安全，这些用户账号的登录 Shell 通常是/sbin/nologin，表示禁止终端登录，应确保不被人为改动，如下所示。

各种非登录用户账号中,还有相当一部分是很少用到的,如 games。这些用户账号可以视为冗余账号,直接删除即可。除此之外，还有一些随应用程序安装的用户账号，若卸载程序以后未能自动删除，则需要管理员手动进行清理。

对于 Linux 服务器中长期不用的用户账号，若无法确定是否应该删除，可以暂时将其锁定。例如,若要锁定、解锁名为 zhangsan 的用户账号，可以执行以下操作(passwd、usermod 命令都可用来锁定、解锁账号)。

如果服务器中的用户账号已经固定，不再进行更改，还可以采取锁定账号配置文件的方法。使用chattr 命令，分别结合"+i""-i"选项来锁定、解锁文件，使用lsattr命令可以査看文件锁定情况。

在账号文件被锁定的情况下，其内容将不允许变更，因此无法添加、删除账号，也不能更改用户的密码、登录 Shell、宿主目录等属性信息。

(2)密码安全控制

在不安全的网络环境中,为了降低密码被猜出或被暴力破解的风险,用户应养成定期更改密码的习惯,避免长期使用同一个密码。管理员可以在服务器端限制用户密码的最大有效天数,对于密码已过期的用户，登录时将被要求重新设置密码，否则将拒绝登录。

执行以下操作可将密码的有效期设为30天(chage 命令用于设置密码时限)。

在某些特殊情况下，如要求批量创建的用户初次登录时必须自设密码，根据安全规划统一要求所有用户更新密码等，可以由管理员执行强制策略，以便用户在下次登录时必须更改密码。例如，执行以下操作可强制要求用户 zhangsan 下次登录时重设密码。

(3)命令历史、自动注销

Shell 环境的命令历史机制为用户提供了极大的便利，但另一方面也给用户带来了潜在的风险。只要获得用户的命令历史文件，该用户的命令操作过程将会一览无余，如果曾经在命令行输入明文的密码，则无意之中服务器的安全壁垒又多了一个缺口。

Bash 终端环境中，历史命令的记录条数由变量 HISTSIZE 控制，默认为 1000 条。通过修改/etc/profile 文件中的 HISTSIZE 变量值，可以影响系统中的所有用户。例如，可以设置最多只记录200 条历史命令。

除此之外，还可以修改用户宿主目录中的~/.bash_logout 文件，添加清空历史命令的操作语句。这样，当用户退出已登录 Bash 环境以后，所记录的历史命令将自动清空。

Bash 终端环境中，还可以设置一个闲置超时时间，当超过指定的时间没有任何输入时即自动注销终端，这样可以有效避免当管理员不在时其他人员对服务器的误操作风险。闲置超时由变量 TMOUT 来控制,默认单位为秒(s)。

2:用户切换与提权

大多数 Linux 服务器并不建议用户直接以 root 用户进行登录。一方面可以大大减少因误操作而导

致的破坏，另一方面也降低了特权密码在不安全的网络中被泄露的风险。鉴于这些原因，需要为普通用户提供一种身份切换或权限提升机制，以便在必要的时候执行管理任务。

Linux 系统为我们提供了 su、sudo 两种命令，其中 su 命令主要用来切换用户，而 sudo 命令用来提升执行权限。

(1)su 命令的用法

默认情况下，任何用户都允许使用 su 命令，从而有机会反复尝试其他用户(如 root)的登录密码，这样带来了安全风险。为了加强 su 命令的使用控制，可以借助于 pam_wheel 认证模块，只允许极个别用户使用 su 命令进行切换。实现过程如下:将授权使用 su 命令的用户添加到 wheel 组，修改/etc/pam.d/su 认证配置以启用 pam_wheel 认证。

启用 pam_wheel 认证以后，未加入到 wheel 组内的其他用户将无法使用 su 命令，尝试进行切换时将提示"拒绝权限"，从而将切换用户的权限控制在最小范围内。

(2)PAM 认证

PAM(Pluggable Authentication Modules)，是 Linux 系统可插拔认证模块，是一种高效而且灵活便利的用户级别的认证方式，它也是当前Linux 服务器普遍使用的认证方式。

PAM 提供了对所有服务进行认证的中央机制，适用于 login,远程登录(telnet,rlogin,fsh,ftp),su 等应用程序中。系统管理员通过 PAM 配置文件来制定不同应用程序的不同认证策略。

PAM 认证原理如下所示:

PAM 认证一般遵循的顺序:Service(服务)→PAM(配置文件)→pam_*.so;

PAM 认证首先要确定哪一项服务，然后加载相应的 PAM 的配置文件(位于/etc/pam.d下)，最后调用认证文件(位于/lib/security 下)进行安全认证;

用户访问服务器的时候，服务器的某一个服务程序把用户的请求发送到 PAM 模块进行认证。不

同的应用程序所对应的 PAM 模块也是不同的。

如果想査看某个程序是否支持 PAM 认证，可以用 ls 命令进行査看,例如执行以下命令可以査看 su是否支持 PAM 模块认证。

su 的 PAM 配置文件的具体内容如下所示。

每一行都是一个独立的认证过程;

每一行可以区分为三个字段:

认证类型

控制类型

PAM 模块及其参数

认证管理(authentication management):接受用户名和密码，进而对该用户的密码进行认证;

帐户管理(account management):检查帐户是否被允许登录系统，帐号是否已经过期，帐号的登

录是否有时间段的限制等;

密码管理(password management):主要是用来修改用户的密码;

会话管理(session management):主要是提供对会话的管理和记账。

控制类型也可以称做Control Flags，用于 PAM 验证类型的返回结果,

required 验证失败时仍然继续，但返回 Fail

requisite 验证失败则立即结束整个验证过程，返回 Fail

sufficient 验证成功则立即返回，不再继续，否则忽略结果并继续

optional 不用于验证，只是显示信息(通常用于 session 类型)

3:sudo 命令 -- 提升执行权限

通过 su 命令可以非常方便地切换为另一个用户,但前提条件是必须知道目标用户的登录密码。例如,若要从 jerry 用户切换为 root 用户,必须知道 root 用户的密码。对于生产环境中的 Linux 服务器,每多一个人知道特权密码，其安全风险也就增加一分。

(1)在配置文件/etc/sudoers 中添加授权

sudo 机制的配置文件为/etc/sudoers，文件的默认权限为 440，需使用专门的 visudo 工具进行

编辑。虽然也可以用 vi 进行编辑，但保存时必须执行":w!"命令来强制操作，否则系统将提示为只读文件而拒绝保存。

配置文件/etc/sudoers 中，授权记录的基本配置格式如下所示。

user MACHINE=COMMANDS

授权配置主要包括用户、主机、命令三个部分，即授权哪些人在哪些主机上执行哪些命令。各部分的具体含义如下。

用户(user):直接授权指定的用户名，或采用"%组名"的形式(授权一个组的所有用户)。

主机(MACHINE):使用此配置文件的主机名称。此部分主要是方便在多个主机间共用同一份sudoers 文件，一般设为 localhost 或者实际的主机名即可。

命令(COMMANDS):允许授权的用户通过 sudo 方式执行的特权命令，需填写命令程序的完整路径，多个命令之间以逗号","进行分隔。

典型的 sudo 配置记录中,每行对应一个用户或组的 sudo 授权配置。例如,若要授权用户 jerry 能够执行 ifconfig 命令来修改 IP 地址，而 wheel 组的用户无需验证密码即可执行任何命令，可以执行以下操作。

默认情况下，通过 sudo 方式执行的操作并不记录。若要启用 sudo 日志记录以备管理员查看，应在/etc/sudoers 文件中增加"Defaults logfile"设置。

(2)通过 sudo 执行特权命令

对于已获得授权的用户，通过 sudo 方式执行特权命令时，只需要将正常的命令行作为 sudo 命令的参数即可。由于特权命令程序通常位于/sbin、/usr/sbin 等目录下，普通用户执行时应使用绝对路径。以下操作验证了使用 sudo 方式执行命令的过程。

在当前会话过程中，第一次通过 sudo 执行命令时，必须以用户自己的密码(不是 root 用户或其他用户的密码)进行验证。此后再次通过 sudo 执行命令时，只要与前一次 sudo 操作的间隔时间不超过5min(分)，则不再重复验证。

若要查看用户自己获得哪些 sudo 授权,可以执行"sudo -l"命令。未授权的用户将会得到"may notrun sudo"的提示，已授权的用户则可以看到自己的 sudo 配置。

用户 syrianer 可以在该主机上运行以下命令:

(root)/sbin/*,(root)!/sbin/ifconfig,(root)!/sbin/route

二:系统引导和登录控制

在互联网环境中，大部分服务器是通过远程登录的方式来进行管理的，而本地引导和终端登录过程往往容易被忽视，从而留下安全隐患。特别是当服务器所在的机房环境缺乏严格、安全的管控制度时，如何防止其他用户的非授权介入就成为必须重视的问题。

1:开关机安全控制

对于服务器主机，其物理环境的安全防护是非常重要的，不仅要保持机箱完好、机柜锁闭，还要严格控制机房的人员进出、硬件设备的现场接触等过程。在开关机安全控制方面，除了要做好物理安全防护以外，还要做好系统本身的一些安全措施。

(1)调整 BIOS 引导设置

将第一优先引导设备(First Boot Device)设为当前系统所在磁盘

禁止从其他设备(如光盘、U 盘、网络等)引导系统，对应的项设为"Disabled"

将 BIOS 的安全级别改为"setup"，并设置好管理密码，以防止未授权的修改。

(2)限制更改 GRUB 引导参数

在之前的课程中介绍过通过修改 GRUB 引导参数,对一些系统问题进行修复。从系统安全的角度来看,如果任何人都能够修改 GRUB 引导参数，对服务器本身显然是一个极大的威胁。为了加强对引导过程的安全控制，可以为 GRUB 菜单设置一个密码，只有提供正确的密码才被允许修改引导参数。

为 GRUB 菜单设置的密码建议采用"grub2-mkpasswd-pbkdf2"命令生成，表现为经过 PBKDF2 算法加密的字符串，安全性更好。生成密码后在/etc/grub.d/08 header 配置文件中，添加对应的用户、密码等配置，具体添加内容如下所示。

使用 grub2-mkconfig 命令生成新的 grub.cfg 配置文件。

通过上述配置，重新开机进入 GRUB 菜单时，按E键将无法修改引导参数。若要获得编辑权限，必须根据提示输入正确的 GRUB 密码，如图所示。

三:弱口令检测、端口扫描

1:弱口令检测--John the Ripper

在 Internet 环境中，过于简单的口令是服务器面临的最大风险。尽管大家都知道设置一个更长、更复杂的口令会更加安全，但总是会有一些用户因贪图方便而采用简单、易记的口令字串。对于任何一个承担着安全责任的管理员，及时找出这些弱口令账号是非常必要的，这样便于采取进一步的安全措施(如提醒用户重设更安全的口令)。

John the Ripper 是一款开源的密码破解工具，能够在已知密文的情况下快速分析出明文的密码字串，支持 DES、MD5 等多种加密算法，而且允许使用密码字典(包含各种密码组合的列表文件)来进行暴力破解。通过使用 John the Ripper，可以检测 Linux/UNIX 系统用户账号的密码强度。

(1)下载井安装 John the Ripper

John the Ripper 的官方网站是 http://www.openwa11.com/john/，通过该网站可以获取稳定版源码包，如 john-1.8.0.tar.gz。

以源码包 john-1.8.0.tar.gz 为例，解压后可看到三个子目录--doc、run、src，分别表示手册文档、运行程序、源码文件,除此之外还有一个链接的说明文件 README。其中，doc 目录下包括 README、INSTALL、EXAMPLES 等多个文档，提供了较全面的使用指导。

切换到 src 子目录并执行"make clean linux-x86-64"命令,即可执行编译过程。若单独执行 make命令，将列出可用的编译操作、支持的系统类型。编译完成以后，run 子目录下会生成一个名为 john 的可执行程序。

(2)检测弱口令账号

在安装有 John the Ripper 的服务器中,可以直接对/etc/shadow 文件进行检测。对于其他 Linux服务器,可以对 shadow 文件进行复制,并传递给 john 程序进行检测。只需执行 run 目录下的 john 程

序，将待检测的 shadow 文件作为命令行参数，就可以开始弱口令分析了。

在执行过程中，分析出来的弱口令账号将即时输出，第一列为密码字串，第二列的括号内为相应的用户名(如用户 kadmin 的密码为"123456")。默认情况下，john 将针对常见的弱口令设置特点，尝试破解已识别的所有密文字串，如果检测的时间太长，可以按 ctr1+C组合键强行终止。破解出的密码信息自动保存到 john.pot 文件中，可以结合"--show"选项进行査看。

(3)使用密码字典文件

对于密码的暴力破解，字典文件的选择很关键。只要字典文件足够完整,密码破解只是时间上的问题。因此，"什么样的密码才足够强壮"取决于用户的承受能力，有人认为超过 72,小时仍无法破解的密码才算安全，也可能有人认为至少暴力分析一个月仍无法破解的密码才足够安全。

John the Ripper 默认提供的字典文件为 password.lst，其列出了 3000 多个常见的弱口令。如果有必要，用户可以在字典文件中添加更多的密码组合，也可以直接使用更加完整的其他字典文件。执行john 程序时，可以结合"--wordlist="选项来指定字典文件的位置，以便对指定的密码文件进行暴力分析。