src/box.c

   1 /*
   2  *      A Simple Testing Sandbox
   3  *
   4  *      (c) 2001 Martin Mares <mj@ucw.cz>
   5  */
   6
   7 #define _LARGEFILE64_SOURCE
   8 #define _GNU_SOURCE
   9
  10 #include <errno.h>
  11 #include <stdio.h>
  12 #include <fcntl.h>
  13 #include <stdlib.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <stdarg.h>
  16 #include <unistd.h>
  17 #include <getopt.h>
  18 #include <time.h>
  19 #include <sys/wait.h>
  20 #include <sys/user.h>
  21 #include <sys/time.h>
  22 #include <sys/ptrace.h>
  23 #include <sys/signal.h>
  24 #include <sys/sysinfo.h>
  25 #include <sys/syscall.h>
  26 #include <sys/resource.h>
  27
  28 #define NONRET __attribute__((noreturn))
  29 #define UNUSED __attribute__((unused))
  30
  31 static int filter_syscalls;             /* 0=off, 1=liberal, 2=totalitarian */
  32 static int timeout;
  33 static int pass_environ;
  34 static int use_wall_clock;
  35 static int file_access;
  36 static int verbose;
  37 static int memory_limit;
  38
  39 static pid_t box_pid;
  40 static int is_ptraced;
  41 static volatile int timer_tick;
  42 static time_t start_time;
  43 static int ticks_per_sec;
  44
  45 #if defined(__GLIBC__) && __GLIBC__ == 2 && __GLIBC_MINOR__ > 0
  46 /* glibc 2.1 or newer -> has lseek64 */
  47 #define long_seek(f,o,w) lseek64(f,o,w)
  48 #else
  49 /* Touching clandestine places in glibc */
  50 extern loff_t llseek(int fd, loff_t pos, int whence);
  51 #define long_seek(f,o,w) llseek(f,o,w)
  52 #endif
  53
  54 static void NONRET
  55 box_exit(void)
  56 {
  57   if (box_pid > 0)
  58     {
  59       if (is_ptraced)
  60         ptrace(PTRACE_KILL, box_pid);
  61       kill(-box_pid, SIGKILL);
  62       kill(box_pid, SIGKILL);
  63     }
  64   exit(1);
  65 }
  66
  67 static void NONRET __attribute__((format(printf,1,2)))
  68 die(char *msg, ...)
  69 {
  70   va_list args;
  71   va_start(args, msg);
  72   vfprintf(stderr, msg, args);
  73   fputc('\n', stderr);
  74   box_exit();
  75 }
  76
  77 static void __attribute__((format(printf,1,2)))
  78 log(char *msg, ...)
  79 {
  80   va_list args;
  81   va_start(args, msg);
  82   if (verbose)
  83     {
  84       vfprintf(stderr, msg, args);
  85       fflush(stderr);
  86     }
  87   va_end(args);
  88 }
  89
  90 static void
  91 valid_filename(unsigned long addr)
  92 {
  93   char namebuf[4096], *p, *end;
  94   static int mem_fd;
  95
  96   if (!file_access)
  97     die("File access forbidden.");
  98   if (file_access >= 9)
  99     return;
 100
 101   if (!mem_fd)
 102     {
 103       sprintf(namebuf, "/proc/%d/mem", (int) box_pid);
 104       mem_fd = open(namebuf, O_RDONLY);
 105       if (mem_fd < 0)
 106         die("open(%s): %m", namebuf);
 107     }
 108   p = end = namebuf;
 109   do
 110     {
 111       if (p >= end)
 112         {
 113           int remains = PAGE_SIZE - (addr & (PAGE_SIZE-1));
 114           int l = namebuf + sizeof(namebuf) - end;
 115           if (l > remains)
 116             l = remains;
 117           if (!l)
 118             die("Access to file with name too long.");
 119           if (long_seek(mem_fd, addr, SEEK_SET) < 0)
 120             die("long_seek(mem): %m");
 121           remains = read(mem_fd, end, l);
 122           if (remains < 0)
 123             die("read(mem): %m");
 124           if (!remains)
 125             die("Access to file with name out of memory.");
 126           end += l;
 127           addr += l;
 128         }
 129     }
 130   while (*p++);
 131
 132   log("[%s] ", namebuf);
 133   if (file_access >= 3)
 134     return;
 135   if (!strchr(namebuf, '/') && strcmp(namebuf, ".."))
 136     return;
 137   if (file_access >= 2)
 138     {
 139       if ((!strncmp(namebuf, "/etc/", 5) ||
 140            !strncmp(namebuf, "/lib/", 5) ||
 141            !strncmp(namebuf, "/usr/lib/", 9))
 142           && !strstr(namebuf, ".."))
 143         return;
 144       if (!strcmp(namebuf, "/dev/null") ||
 145           !strcmp(namebuf, "/dev/zero"))
 146         return;
 147     }
 148   die("Forbidden access to file `%s'.", namebuf);
 149 }
 150
 151 static int
 152 valid_syscall(struct user *u)
 153 {
 154   switch (u->regs.orig_eax)
 155     {
 156     case SYS_execve:
 157       {
 158         static int exec_counter;
 159         return !exec_counter++;
 160       }
 161     case SYS_open:
 162     case SYS_creat:
 163     case SYS_unlink:
 164     case SYS_oldstat:
 165     case SYS_access:
 166     case SYS_oldlstat:
 167     case SYS_truncate:
 168     case SYS_stat:
 169     case SYS_lstat:
 170     case SYS_truncate64:
 171     case SYS_stat64:
 172     case SYS_lstat64:
 173       valid_filename(u->regs.ebx);
 174       return 1;
 175     case SYS_exit:
 176     case SYS_read:
 177     case SYS_write:
 178     case SYS_close:
 179     case SYS_lseek:
 180     case SYS_getpid:
 181     case SYS_getuid:
 182     case SYS_oldfstat:
 183     case SYS_dup:
 184     case SYS_brk:
 185     case SYS_getgid:
 186     case SYS_geteuid:
 187     case SYS_getegid:
 188     case SYS_dup2:
 189     case SYS_ftruncate:
 190     case SYS_fstat:
 191     case SYS_personality:
 192     case SYS__llseek:
 193     case SYS_readv:
 194     case SYS_writev:
 195     case SYS_getresuid:
 196     case SYS_pread:
 197     case SYS_pwrite:
 198     case SYS_ftruncate64:
 199     case SYS_fstat64:
 200     case SYS_fcntl:
 201     case SYS_mmap:
 202     case SYS_munmap:
 203     case SYS_ioctl:
 204     case SYS_uname:
 205       return 1;
 206     case SYS_time:
 207     case SYS_alarm:
 208     case SYS_pause:
 209     case SYS_signal:
 210     case SYS_fchmod:
 211     case SYS_sigaction:
 212     case SYS_sgetmask:
 213     case SYS_ssetmask:
 214     case SYS_sigsuspend:
 215     case SYS_sigpending:
 216     case SYS_getrlimit:
 217     case SYS_getrusage:
 218     case SYS_gettimeofday:
 219     case SYS_select:
 220     case SYS_readdir:
 221     case SYS_setitimer:
 222     case SYS_getitimer:
 223     case SYS_sigreturn:
 224     case SYS_mprotect:
 225     case SYS_sigprocmask:
 226     case SYS_getdents:
 227     case SYS__newselect:
 228     case SYS_fdatasync:
 229     case SYS_mremap:
 230     case SYS_poll:
 231     case SYS_getcwd:
 232     case SYS_nanosleep:
 233     case SYS_rt_sigreturn:
 234     case SYS_rt_sigaction:
 235     case SYS_rt_sigprocmask:
 236     case SYS_rt_sigpending:
 237     case SYS_rt_sigtimedwait:
 238     case SYS_rt_sigqueueinfo:
 239     case SYS_rt_sigsuspend:
 240     case SYS_mmap2:
 241       return (filter_syscalls == 1);
 242     default:
 243       return 0;
 244     }
 245 }
 246
 247 static void
 248 signal_alarm(int unused UNUSED)
 249 {
 250   /* Time limit checks are synchronous, so we only schedule them there. */
 251   timer_tick = 1;
 252   alarm(1);
 253 }
 254
 255 static void
 256 signal_int(int unused UNUSED)
 257 {
 258   /* Interrupts are fatal, so no synchronization requirements. */
 259   die("Interrupted.");
 260 }
 261
 262 static void
 263 check_timeout(void)
 264 {
 265   int sec;
 266
 267   if (use_wall_clock)
 268     sec = time(NULL) - start_time;
 269   else
 270     {
 271       char buf[4096], *x;
 272       int c, utime, stime;
 273       static int proc_status_fd;
 274       if (!proc_status_fd)
 275         {
 276           sprintf(buf, "/proc/%d/stat", (int) box_pid);
 277           proc_status_fd = open(buf, O_RDONLY);
 278           if (proc_status_fd < 0)
 279             die("open(%s): %m", buf);
 280         }
 281       lseek(proc_status_fd, 0, SEEK_SET);
 282       if ((c = read(proc_status_fd, buf, sizeof(buf)-1)) < 0)
 283         die("read on /proc/$pid/stat: %m");
 284       if (c >= (int) sizeof(buf) - 1)
 285         die("/proc/$pid/stat too long");
 286       buf[c] = 0;
 287       x = buf;
 288       while (*x && *x != ' ')
 289         x++;
 290       while (*x == ' ')
 291         x++;
 292       if (*x++ != '(')
 293         die("proc syntax error 1");
 294       while (*x && (*x != ')' || x[1] != ' '))
 295         x++;
 296       while (*x == ')' || *x == ' ')
 297         x++;
 298       if (sscanf(x, "%*c %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %d %d", &utime, &stime) != 2)
 299         die("proc syntax error 2");
 300       sec = (utime + stime)/ticks_per_sec;
 301     }
 302   if (verbose > 1)
 303     fprintf(stderr, "[timecheck: %d seconds]\n", sec);
 304   if (sec > timeout)
 305     die("Time limit exceeded.");
 306 }
 307
 308 static void
 309 boxkeeper(void)
 310 {
 311   int syscall_count = 0;
 312   struct sigaction sa;
 313
 314   is_ptraced = 1;
 315   bzero(&sa, sizeof(sa));
 316   sa.sa_handler = signal_int;
 317   sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
 318   start_time = time(NULL);
 319   ticks_per_sec = sysconf(_SC_CLK_TCK);
 320   if (ticks_per_sec <= 0)
 321     die("Invalid ticks_per_sec!");
 322   if (timeout)
 323     {
 324       sa.sa_handler = signal_alarm;
 325       sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);
 326       alarm(1);
 327     }
 328   for(;;)
 329     {
 330       struct rusage rus;
 331       int stat;
 332       pid_t p;
 333       if (timer_tick)
 334         {
 335           check_timeout();
 336           timer_tick = 0;
 337         }
 338       p = wait4(box_pid, &stat, WUNTRACED, &rus);
 339       if (p < 0)
 340         {
 341           if (errno == EINTR)
 342             continue;
 343           die("wait4: %m");
 344         }
 345       if (p != box_pid)
 346         die("wait4: unknown pid %d exited!", p);
 347       if (WIFEXITED(stat))
 348         {
 349           struct timeval total;
 350           int wall;
 351           box_pid = 0;
 352           if (WEXITSTATUS(stat))
 353             die("Exited with error status %d.", WEXITSTATUS(stat));
 354           timeradd(&rus.ru_utime, &rus.ru_stime, &total);
 355           wall = time(NULL) - start_time;
 356           if ((use_wall_clock ? wall : total.tv_sec) > timeout)
 357             die("Timeout exceeded (after exit).");
 358           fprintf(stderr, "OK (%d sec real, %d sec wall, %d syscalls)\n", (int) total.tv_sec, wall, syscall_count);
 359           exit(0);
 360         }
 361       if (WIFSIGNALED(stat))
 362         {
 363           box_pid = 0;
 364           die("Caught fatal signal %d.", WTERMSIG(stat));
 365         }
 366       if (WIFSTOPPED(stat))
 367         {
 368           int sig = WSTOPSIG(stat);
 369           if (sig == SIGTRAP)
 370             {
 371               struct user u;
 372               static int stop_count = -1;
 373               if (ptrace(PTRACE_GETREGS, box_pid, NULL, &u) < 0)
 374                 die("ptrace(PTRACE_GETREGS): %m");
 375               stop_count++;
 376               if (!stop_count)                  /* Traceme request */
 377                 log(">> Traceme request caught\n");
 378               else if (stop_count & 1)          /* Syscall entry */
 379                 {
 380                   log(">> Syscall %3ld (%08lx,%08lx,%08lx) ", u.regs.orig_eax, u.regs.ebx, u.regs.ecx, u.regs.edx);
 381                   syscall_count++;
 382                   if (!valid_syscall(&u))
 383                     {
 384                       /*
 385                        * Unfortunately, PTRACE_KILL kills _after_ the syscall completes,
 386                        * so we have to change it to something harmless (e.g., an undefined
 387                        * syscall) and make the program continue.
 388                        */
 389                       unsigned int sys = u.regs.orig_eax;
 390                       u.regs.orig_eax = 0xffffffff;
 391                       if (ptrace(PTRACE_SETREGS, box_pid, NULL, &u) < 0)
 392                         die("ptrace(PTRACE_SETREGS): %m");
 393                       die("Forbidden syscall %d.", sys);
 394                     }
 395                 }
 396               else                                      /* Syscall return */
 397                 log("= %ld\n", u.regs.eax);
 398               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, 0);
 399             }
 400           else if (sig != SIGSTOP && sig != SIGXCPU && sig != SIGXFSZ)
 401             {
 402               log(">> Signal %d\n", sig);
 403               ptrace(PTRACE_SYSCALL, box_pid, 0, sig);
 404             }
 405           else
 406             die("Received signal %d.", sig);
 407         }
 408       else
 409         die("wait4: unknown status %x, giving up!", stat);
 410     }
 411 }
 412
 413 static void
 414 box_inside(int argc, char **argv)
 415 {
 416   struct rlimit rl;
 417   char *args[argc+1];
 418   char *env[1] = { NULL };
 419
 420   memcpy(args, argv, argc * sizeof(char *));
 421   args[argc] = NULL;
 422   close(2);
 423   dup(1);
 424   setpgrp();
 425   if (memory_limit)
 426     {
 427       rl.rlim_cur = rl.rlim_max = memory_limit * 1024;
 428       if (setrlimit(RLIMIT_AS, &rl) < 0)
 429         die("setrlimit: %m");
 430     }
 431   rl.rlim_cur = rl.rlim_max = 64;
 432   if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) < 0)
 433     die("setrlimit: %m");
 434   if (filter_syscalls && ptrace(PTRACE_TRACEME) < 0)
 435     die("ptrace(PTRACE_TRACEME): %m");
 436   execve(args[0], args, (pass_environ ? environ : env));
 437   die("execve(\"%s\"): %m", args[0]);
 438 }
 439
 440 static void
 441 usage(void)
 442 {
 443   fprintf(stderr, "Invalid arguments!\n");
 444   printf("\
 445 Usage: box [<options>] -- <command> <arguments>\n\
 446 \n\
 447 Options:\n\
 448 -a <level>\tSet file access level (0=none, 1=cwd, 2=/etc,/lib,..., 3=whole fs, 9=no checks; needs -f)\n\
 449 -c <dir>\tChange directory to <dir> first\n\
 450 -e\t\tPass full environment of parent process\n\
 451 -f\t\tFilter system calls (-ff=very restricted)\n\
 452 -m <size>\tLimit address space to <size> KB\n\
 453 -t <time>\tStop after <time> seconds\n\
 454 -v\t\tBe verbose\n\
 455 -w\t\tMeasure wall clock time instead of run time\n\
 456 ");
 457   exit(1);
 458 }
 459
 460 int
 461 main(int argc, char **argv)
 462 {
 463   int c;
 464   uid_t uid;
 465   char *cwd = NULL;
 466
 467   while ((c = getopt(argc, argv, "a:c:efm:t:vw")) >= 0)
 468     switch (c)
 469       {
 470       case 'a':
 471         file_access = atol(optarg);
 472         break;
 473       case 'c':
 474         cwd = optarg;
 475         break;
 476       case 'e':
 477         pass_environ = 1;
 478         break;
 479       case 'f':
 480         filter_syscalls++;
 481         break;
 482       case 'm':
 483         memory_limit = atol(optarg);
 484         break;
 485       case 't':
 486         timeout = atol(optarg);
 487         break;
 488       case 'v':
 489         verbose++;
 490         break;
 491       case 'w':
 492         use_wall_clock = 1;
 493         break;
 494       default:
 495         usage();
 496       }
 497   if (optind >= argc)
 498     usage();
 499
 500   uid = geteuid();
 501   if (setreuid(uid, uid) < 0)
 502     die("setreuid: %m");
 503   if (cwd && chdir(cwd))
 504     die("chdir: %m");
 505   box_pid = fork();
 506   if (box_pid < 0)
 507     die("fork: %m");
 508   if (!box_pid)
 509     box_inside(argc-optind, argv+optind);
 510   else
 511     boxkeeper();
 512   die("Internal error: fell over edge of the world");
 513 }