浅谈Linux环境下，为什么设置用户ID位对shell脚本无效

前言：

博主在前不久的一个项目中，项目组的组员需要删除由daemon守护进程创建的缓存文件。但是删除这些缓存文件需要超级用户权限。博主用root用户创建了一个设置用户id的shell脚本来实现此功能。但是此脚本并没有如预期那样工作。今天就浅谈一下设置用户id位，为什么对shell脚本无效。

假设我们文件结构如下图所示

 Cache文件目录下有3个缓存文件，分别为cache1、cache2、cache3，这三个文件为daemon用户所有

下面我们来看一下设置用户id位的两种工作方式。

• 对shell脚本文件设置“设置用户id位”

现在我们有一个名为"d_cache.sh"的shell脚本，脚本的功能是删除Cache文件目录中的所有缓存文件

 

 运行脚本，显示无权操作

现在我们更改为root用户，并设置设置用户id位，并执行脚本

 

结果如图所见，虽然把文件所有者更改为了root，并且设置了设置用户id位，但是“然并卵”。

• 对可执行二进制文件设置“设置用户id位”

现在我们在一个名为system.c的C程序中通过execl函数，exec“d_cache.sh”脚本，然后看看会发生什么。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

int main(void)
{
pid_t pid;
if ((pid = fork()) < 0) {
printf("fork error: %s\n", strerror(errno));
exit(0);
} else if (pid == 0) { /* 子进程 */
/* 将实际用户id，有效用户id，保存的设置用户id都设置为0（也就是超级用户） */
setuid(0);
if (execl("/home/paul/test/d_cache.sh", "d_cache.sh", (char *)0) < 0) {
printf("execl error: %s\n", strerror(errno));
exit(0);
}
}
exit(0);
}

 编译system.c文件，生成可执行二进制文件a.out，运行结果如下图

 

把a.out的所有者更改为root，并且启用设置用户id位，然后运行结果如下图

 

成功的把Cache文件目录中的缓存文件删除掉了。

警告：这种实现方法存在巨大的安全隐患，在文件d_cache.sh中的任何命令都将以root权限执行。最好把d_cache.sh文件的访问权限改为755，并且文件所有者改为root所有，即普通用户不能修改此文件。

为什么会出现这种区别呢？

这就涉及与进程相关的三个用户ID（暂不讨论组ID）

• 实际用户ID（登陆ID）
• 有效用户ID（用于检查文件的权限）
• 保存设置用户ID（由exec复制有效用户ID得来）

以上面的二进制可执行文件a.out为例，我们来分析一下，程序在运行中三个用户ID的变化

 进入main后，fork之前，父进程中的三个用户ID

• 实际用户ID = paul（登陆ID）
• 有效用户ID = root （由于设置了设置用户ID位，exec把有效用户ID设置为文件的所有者即root）
• 保存设置用户ID = root（exex复制有效用户ID）

在子进程中，调用setuid(0)之前。子进程继承父进程的属性，这时子进程中三个用户ID

• 实际用户ID = paul
• 有效用户ID = root 
• 保存设置用户ID = root

子进程中调用setuid(0)后，子进程的三个用户ID

• 实际用户ID = root
• 有效用户ID = root 
• 保存设置用户ID = root

此后，子进程中的所有操作都将具有root权限。

在子进程中execl函数定位到文件"/home/paul/test/d_cache.sh"，但该文件不是一个由连接编辑器产生的机器可执行文件，于是execl就认为该文件是一个shell脚本，于是接着调用/bin/sh，并以路径"/home/paul/test/d_cache.sh"作为shell的输入。当/bin/sh是bash版本2以上时，如果有效用户ID不等于实际用户ID时，bash会把有效用户ID设置为实际用户ID。所以在sysyem.c程序子进程中，如果在execl之前没有语句setuid(0)，那么后续执行的d_cache.sh脚本就不具有root权限。

 由于存在巨大的安全漏洞，Linux忽略所有解释器文件（首行以#!开始）的设置用户ID位。这也就是设置用户ID位，对shell脚本无效的原因。

paul@localhost:~/test$ ls -l d_cache.sh
-rwsrwxr-x 1 root root 49 Dec 27 16:09 d_cache.sh
paul@localhost:~/test$ ./d_cache.sh
rm: cannot remove ‘/home/paul/test/Cache/cache1’: Permission denied
rm: cannot remove ‘/home/paul/test/Cache/cache2’: Permission denied
rm: cannot remove ‘/home/paul/test/Cache/cache3’: Permission denied
paul@localhost:~/test$

结束语：以上为本人对setuid为什么对shell脚本无效的一点浅薄认识。由于本人水平所限，如有错误，欢迎批评指正。

参考文献：

1. UNIX环境高级编程（第二版）第八章 进程控制

2. http://unix.stackexchange.com/questions/364/allow-setuid-on-shell-scripts/2910#2910

3. http://www.faqs.org/faqs/unix-faq/faq/part4/section-7.html

4. https://en.wikipedia.org/wiki/Setuid

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