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从 Linux 权限管理历史看 sudo、SUID 和 Capability 的演进

article 2025/2/22 13:25:21

1. 引言

在 Linux 操作系统中，权限管理是安全体系的核心。从最早的 超级用户（root） 管理一切，到 SUID（SetUID） 机制的引入，再到 sudo 的精细化权限管理，最终发展到 Capability（能力） 机制以实现最小权限原则，权限控制方式逐步演进，以满足不同安全需求。

本文将从 Linux 权限管理的历史出发，介绍 sudo、SUID 和 Capability 的发展过程，并详细分析它们的区别和应用场景。

2. Linux 早期权限管理：超级用户（root）

2.1 传统 Unix/Linux 权限模型

在 Linux 的最初设计中，所有权限都围绕 UID（用户 ID） 和 GID（组 ID） 进行管理：

UID=0（root）：代表超级用户，拥有最高权限，可执行任何操作。
普通用户（非 root）：只能访问自己权限范围内的文件和进程，无法修改系统配置。

2.2 root 权限的局限

在这种模式下，许多管理任务必须由 root 执行，例如：

service apache2 restart
mount /dev/sdb1 /mnt

但如果所有管理员都直接使用 root，可能会带来极大的安全风险：

误操作风险：任何操作都可能影响整个系统，例如误删 /etc/passwd 可能导致系统崩溃。
权限滥用：普通用户获取 root 权限后可执行任何操作，难以审计和管理。
安全漏洞：如果黑客获取 root 权限，整个系统将完全失守。

为了让普通用户在有限范围内使用高权限，Linux 引入了 SUID、sudo 和 Capability 等机制。

3. SUID（SetUID）：二进制文件的权限提升

3.1 什么是 SUID

SUID（Set User ID） 是 Linux 文件权限中的一种特殊标志，允许普通用户 以 文件所有者的身份 运行二进制程序。通常用于允许普通用户执行部分管理任务，而无需手动提升权限。

3.2 SUID 的使用

可以用 ls -l 命令查看 SUID 标志：

ls -l /bin/passwd

输出示例：

-rwsr-xr-x 1 root root 54256 Jan  1 12:00 /bin/passwd

s（SetUID）位：rwsr-xr-x 表示 passwd 文件启用了 SUID。
root 所有：文件所有者是 root。
普通用户运行 /bin/passwd 时，将以 root 权限执行。

3.3 SUID 的问题

尽管 SUID 允许普通用户执行特定管理任务，但它存在安全隐患：

SUID 程序漏洞
- 如果 SUID 程序有缓冲区溢出或命令注入漏洞，攻击者可能利用它获取 root 权限。
权限范围不灵活
- SUID 只能绑定到可执行文件，不能进行更细粒度的权限管理。例如，ping 需要 root 权限访问 ICMP，但 SUID 只能让 ping 拥有全部 root 权限，而不是仅限 ICMP 访问。
难以管理
- 任何 SUID 程序都可能成为攻击目标，因此管理员需要定期检查：
```
find / -perm -4000 -type f 2>/dev/null
```

由于 SUID 过于粗放，sudo 机制被引入，以提供更细化的权限管理。

4. sudo：基于用户身份的精细化授权

4.1 sudo 的作用

sudo 允许普通用户 在特定范围内以 root 或其他用户身份 执行命令，而无需完全切换到 root。例如：

sudo systemctl restart nginx
sudo mount /dev/sdb1 /mnt

管理员可以通过 /etc/sudoers 规则，精准控制 用户可以执行哪些命令。例如：

user1 ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/bin/systemctl restart nginx

user1 只能使用 sudo 重启 nginx，但不能执行 sudo rm -rf /.

4.2 sudo 相比 SUID 的优势

特性	SUID	sudo
权限粒度	只能针对整个二进制文件	可控制单个命令
安全性	一旦存在漏洞，可能直接提权	命令执行受控，安全性更高
审计日志	无日志记录	通过 `/var/log/auth.log` 记录执行情况
动态配置	需要修改文件权限	通过 `/etc/sudoers` 统一管理

4.3 sudo 的不足

仍然是基于用户身份，而不是基于能力的权限控制。
不能对某些底层特权（如端口绑定、文件权限管理）做精细控制。

为了进一步细化权限管理，Linux 引入了 Capability（能力） 机制。

5. Capability：最小权限分离

5.1 什么是 Capability

Capability 允许将 root 的权限拆分成多个小权限，然后只赋予程序所需的特定权限，而不是整个 root 权限。这样可以大大降低安全风险。

5.2 Capability 示例

ping 使用 Capability
- 传统情况下，ping 需要 root 权限才能发送 ICMP 数据包，因此以前 ping 使用 SUID：
```
-rwsr-xr-x 1 root root /bin/ping
```
- 现代 Linux 使用 Capability 让 ping 仅拥有 CAP_NET_RAW 权限，而无需 SUID：
```
getcap /bin/ping
/bin/ping = cap_net_raw+ep
```
- 这样即使 ping 发生漏洞，攻击者也无法提升到 root 权限。
让普通用户监听 80 端口
- 传统方法（需要 root 权限）：
```
sudo python3 -m http.server 80
```
- 使用 Capability 赋予 CAP_NET_BIND_SERVICE，让非 root 用户也能绑定 80 端口：
```
sudo setcap cap_net_bind_service=+ep /usr/bin/python3
python3 -m http.server 80
```

5.3 Capability 相比 sudo 和 SUID 的优势

特性	sudo	SUID	Capability
控制粒度	以用户为单位	以程序为单位	以特定权限为单位
安全性	比 SUID 更安全，但权限仍较大	高权限，安全风险大	最小权限原则，最高安全性
典型应用	系统管理命令	`passwd`, `ping`	`ping`, `httpd`, `docker`