Linux 4.11-rc6
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / prctl / seccomp_filter.txt
blob1e469ef7577835ae690094ec47262912d899727a
1                 SECure COMPuting with filters
2                 =============================
4 Introduction
5 ------------
7 A large number of system calls are exposed to every userland process
8 with many of them going unused for the entire lifetime of the process.
9 As system calls change and mature, bugs are found and eradicated.  A
10 certain subset of userland applications benefit by having a reduced set
11 of available system calls.  The resulting set reduces the total kernel
12 surface exposed to the application.  System call filtering is meant for
13 use with those applications.
15 Seccomp filtering provides a means for a process to specify a filter for
16 incoming system calls.  The filter is expressed as a Berkeley Packet
17 Filter (BPF) program, as with socket filters, except that the data
18 operated on is related to the system call being made: system call
19 number and the system call arguments.  This allows for expressive
20 filtering of system calls using a filter program language with a long
21 history of being exposed to userland and a straightforward data set.
23 Additionally, BPF makes it impossible for users of seccomp to fall prey
24 to time-of-check-time-of-use (TOCTOU) attacks that are common in system
25 call interposition frameworks.  BPF programs may not dereference
26 pointers which constrains all filters to solely evaluating the system
27 call arguments directly.
29 What it isn't
30 -------------
32 System call filtering isn't a sandbox.  It provides a clearly defined
33 mechanism for minimizing the exposed kernel surface.  It is meant to be
34 a tool for sandbox developers to use.  Beyond that, policy for logical
35 behavior and information flow should be managed with a combination of
36 other system hardening techniques and, potentially, an LSM of your
37 choosing.  Expressive, dynamic filters provide further options down this
38 path (avoiding pathological sizes or selecting which of the multiplexed
39 system calls in socketcall() is allowed, for instance) which could be
40 construed, incorrectly, as a more complete sandboxing solution.
42 Usage
43 -----
45 An additional seccomp mode is added and is enabled using the same
46 prctl(2) call as the strict seccomp.  If the architecture has
47 CONFIG_HAVE_ARCH_SECCOMP_FILTER, then filters may be added as below:
49 PR_SET_SECCOMP:
50         Now takes an additional argument which specifies a new filter
51         using a BPF program.
52         The BPF program will be executed over struct seccomp_data
53         reflecting the system call number, arguments, and other
54         metadata.  The BPF program must then return one of the
55         acceptable values to inform the kernel which action should be
56         taken.
58         Usage:
59                 prctl(PR_SET_SECCOMP, SECCOMP_MODE_FILTER, prog);
61         The 'prog' argument is a pointer to a struct sock_fprog which
62         will contain the filter program.  If the program is invalid, the
63         call will return -1 and set errno to EINVAL.
65         If fork/clone and execve are allowed by @prog, any child
66         processes will be constrained to the same filters and system
67         call ABI as the parent.
69         Prior to use, the task must call prctl(PR_SET_NO_NEW_PRIVS, 1) or
70         run with CAP_SYS_ADMIN privileges in its namespace.  If these are not
71         true, -EACCES will be returned.  This requirement ensures that filter
72         programs cannot be applied to child processes with greater privileges
73         than the task that installed them.
75         Additionally, if prctl(2) is allowed by the attached filter,
76         additional filters may be layered on which will increase evaluation
77         time, but allow for further decreasing the attack surface during
78         execution of a process.
80 The above call returns 0 on success and non-zero on error.
82 Return values
83 -------------
84 A seccomp filter may return any of the following values. If multiple
85 filters exist, the return value for the evaluation of a given system
86 call will always use the highest precedent value. (For example,
87 SECCOMP_RET_KILL will always take precedence.)
89 In precedence order, they are:
91 SECCOMP_RET_KILL:
92         Results in the task exiting immediately without executing the
93         system call.  The exit status of the task (status & 0x7f) will
94         be SIGSYS, not SIGKILL.
96 SECCOMP_RET_TRAP:
97         Results in the kernel sending a SIGSYS signal to the triggering
98         task without executing the system call.  siginfo->si_call_addr
99         will show the address of the system call instruction, and
100         siginfo->si_syscall and siginfo->si_arch will indicate which
101         syscall was attempted.  The program counter will be as though
102         the syscall happened (i.e. it will not point to the syscall
103         instruction).  The return value register will contain an arch-
104         dependent value -- if resuming execution, set it to something
105         sensible.  (The architecture dependency is because replacing
106         it with -ENOSYS could overwrite some useful information.)
108         The SECCOMP_RET_DATA portion of the return value will be passed
109         as si_errno.
111         SIGSYS triggered by seccomp will have a si_code of SYS_SECCOMP.
113 SECCOMP_RET_ERRNO:
114         Results in the lower 16-bits of the return value being passed
115         to userland as the errno without executing the system call.
117 SECCOMP_RET_TRACE:
118         When returned, this value will cause the kernel to attempt to
119         notify a ptrace()-based tracer prior to executing the system
120         call.  If there is no tracer present, -ENOSYS is returned to
121         userland and the system call is not executed.
123         A tracer will be notified if it requests PTRACE_O_TRACESECCOMP
124         using ptrace(PTRACE_SETOPTIONS).  The tracer will be notified
125         of a PTRACE_EVENT_SECCOMP and the SECCOMP_RET_DATA portion of
126         the BPF program return value will be available to the tracer
127         via PTRACE_GETEVENTMSG.
129         The tracer can skip the system call by changing the syscall number
130         to -1.  Alternatively, the tracer can change the system call
131         requested by changing the system call to a valid syscall number.  If
132         the tracer asks to skip the system call, then the system call will
133         appear to return the value that the tracer puts in the return value
134         register.
136         The seccomp check will not be run again after the tracer is
137         notified.  (This means that seccomp-based sandboxes MUST NOT
138         allow use of ptrace, even of other sandboxed processes, without
139         extreme care; ptracers can use this mechanism to escape.)
141 SECCOMP_RET_ALLOW:
142         Results in the system call being executed.
144 If multiple filters exist, the return value for the evaluation of a
145 given system call will always use the highest precedent value.
147 Precedence is only determined using the SECCOMP_RET_ACTION mask.  When
148 multiple filters return values of the same precedence, only the
149 SECCOMP_RET_DATA from the most recently installed filter will be
150 returned.
152 Pitfalls
153 --------
155 The biggest pitfall to avoid during use is filtering on system call
156 number without checking the architecture value.  Why?  On any
157 architecture that supports multiple system call invocation conventions,
158 the system call numbers may vary based on the specific invocation.  If
159 the numbers in the different calling conventions overlap, then checks in
160 the filters may be abused.  Always check the arch value!
162 Example
163 -------
165 The samples/seccomp/ directory contains both an x86-specific example
166 and a more generic example of a higher level macro interface for BPF
167 program generation.
171 Adding architecture support
172 -----------------------
174 See arch/Kconfig for the authoritative requirements.  In general, if an
175 architecture supports both ptrace_event and seccomp, it will be able to
176 support seccomp filter with minor fixup: SIGSYS support and seccomp return
177 value checking.  Then it must just add CONFIG_HAVE_ARCH_SECCOMP_FILTER
178 to its arch-specific Kconfig.
182 Caveats
183 -------
185 The vDSO can cause some system calls to run entirely in userspace,
186 leading to surprises when you run programs on different machines that
187 fall back to real syscalls.  To minimize these surprises on x86, make
188 sure you test with
189 /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource set to
190 something like acpi_pm.
192 On x86-64, vsyscall emulation is enabled by default.  (vsyscalls are
193 legacy variants on vDSO calls.)  Currently, emulated vsyscalls will honor seccomp, with a few oddities:
195 - A return value of SECCOMP_RET_TRAP will set a si_call_addr pointing to
196   the vsyscall entry for the given call and not the address after the
197   'syscall' instruction.  Any code which wants to restart the call
198   should be aware that (a) a ret instruction has been emulated and (b)
199   trying to resume the syscall will again trigger the standard vsyscall
200   emulation security checks, making resuming the syscall mostly
201   pointless.
203 - A return value of SECCOMP_RET_TRACE will signal the tracer as usual,
204   but the syscall may not be changed to another system call using the
205   orig_rax register. It may only be changed to -1 order to skip the
206   currently emulated call. Any other change MAY terminate the process.
207   The rip value seen by the tracer will be the syscall entry address;
208   this is different from normal behavior.  The tracer MUST NOT modify
209   rip or rsp.  (Do not rely on other changes terminating the process.
210   They might work.  For example, on some kernels, choosing a syscall
211   that only exists in future kernels will be correctly emulated (by
212   returning -ENOSYS).
214 To detect this quirky behavior, check for addr & ~0x0C00 ==
215 0xFFFFFFFFFF600000.  (For SECCOMP_RET_TRACE, use rip.  For
216 SECCOMP_RET_TRAP, use siginfo->si_call_addr.)  Do not check any other
217 condition: future kernels may improve vsyscall emulation and current
218 kernels in vsyscall=native mode will behave differently, but the
219 instructions at 0xF...F600{0,4,8,C}00 will not be system calls in these
220 cases.
222 Note that modern systems are unlikely to use vsyscalls at all -- they
223 are a legacy feature and they are considerably slower than standard
224 syscalls.  New code will use the vDSO, and vDSO-issued system calls
225 are indistinguishable from normal system calls.