Linux系统文件权限隐藏的细节深入分析

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：

可以看到，文件权限的含义是比较广的，先来看-rwxr-xr-x，第一位是文件的类型，它定义了用户只能某种方式来操作文件，后面九位是文件的存取控制信息，linux的文件许可机制将用户分为三类：文件属主u(user)、文件属组g(group)和其它用户o(other)。三类不同的用户可以对文件拥有三种不同级别的权限：读r(read)、写w(write)和运行x(execute)。于是形成了九位的权限信息，分为三组，分别对应u，g， o。除此之外，用户还可以设置setuid与setgid位来改变程序的执行身份。用lsattr命令则可以看到文件的属性，控制位包括 asacddiijsttu，这些也是能控制文件的存取的。


　　$ stat file1　　file: `file1'
　　size: 11904 blocks: 24 io block: 4096 regular file
　　device: 301h/769d inode: 355982 links: 1
　　access: (0755/-rwxr-xr-x) uid: ( 503/ jack) gid: ( 503/ general)
　　access: 2003-10-19 09:14:12.000000000 +0800
　　modify: 2003-10-14 20:41:21.000000000 +0800
　　change: 2003-10-19 18:56:25.000000000 +0800
　　　　$ lsattr file　　----i--a----- file


由于篇幅有限，不可能就这些一一进行分析，本文着力分析文件权限中w(write)的真正含义，挖出其背后隐藏的细节，力图使读者能正确用好这个关键的权限位，不至于在系统管理中出现差漏。

为了能更直观的说明问题，本文采用实验操作的方式，一步一步的进行分析。为了简化操作,我们用o(other)这组权限来做实验。实验中用到的权限位均属于o(other), 进行操作的用户均非root用户，属于o(other)。

在实验之前，必须澄清一个概念，目录也是一种文件，它主要包括了两方面的信息，该目录下文件的文件名称与文件inode编号，它们之间有一一对应的关系。不过目录文件比较特殊，不能用常规的方法进行读写，必须用系统的专用命令来操作。命令ls其实是对目录文件进行读操作，命令mv,rm则是对目录文件进行写操作。

好了，该说说w(write)的真正含义了，一句话，linux文件权限中的w是对该文件的*内容*进行限定。下面的实验可以验证。

实验1, 目录文件: /test(rwx), 普通文件: /test/file(r--). 当前目录：/test

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：


　　　　$ echo "abc" >file　　bash: file: permission denied


试图对file的内容进行改写, 但file的权限是只读，很显然，操作失败。

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：　


　　　$ cat file　　hello world!


没有问题, 可以读出file的内容。

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：　


　　　$ mv file file2　　$ ls　　file2


　　
这是怎么回事呢, file的权限明明是只读啊, 请注意, 前面提到了, 文件中的rw权限只是针对当前文件的内容进行限定, 文件名不属于当前文件的内容, 它是保存在上一级的目录文件的内容中。而mv命令表面上是针对file的，其实是对/test的内容进行改写，再看看/test的权限, 是可写的(rwx)。许多用户为了保护文件，将其权限设成只读就不管了，这是非常危险的，诚然，可以达到保护文件内容的目的(其实也未必，补充内容中有论述)，但你却不能保证文件是否会被更名或被删除，保险的方法是将文件父目录的权限也设为只读。当然，也有其他的方法，比如用chattr +i命令或将文件系统用ro方式挂载等等，但这些不在本文论述范围。

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：　


　　　$ rm -f file2　　$ ls　　$


　　
同样的原因, 我们可以删除file2, 与上一次操作不同的是，我们不是改写/test的一条纪录，而是在删除/test的一条纪录。

实验2, 目录文件: /test(r-x), 普通文件: /test/file(rw-), 当前目录：/test

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：


　　　　$ echo "abc" >file　　$ cat file　　abc


　　
/test的权限虽然是只读，但我们改写的是file的内容, 它的权限是可写，当然没有问题。

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：　


　　　$ mv file file2
　　mv: cannot move 'file' to 'file2': permission denied
　　$ rm -f file　　rm: cannot remove 'file': permission denied


　　
我们已经知道, 这两条指令其实与file的权限无关, 而是在改写/test的内容, 当然操作失败。通过前面几个操作，我们应该要分清楚指令真正的操作对象是谁，这样才能对文件权限作出正确的设定。

实验3, 目录文件: /test(rwx), 普通文件: /test/file(r--), 目录文件: /test/dir(r-x), 普通文件: /test/dir/file(rw-), 当前目录：/test

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：


　　　　$ mv file file2　　$ mv dir dir2　　$ ls　　dir2 file2


　　
很顺利, 因为/test/file与/test/dir的父目录/test的权限给的太宽松了，是rwx。

linux是一个安全的操作系统，她是以文件为基础而设计的，其文件权限是比较复杂的，可以用stat命令以及lsattr命令来显示某个文件的详细信息：　


　　$ rm -f file2
　　$ rm -rf dir2
　　rm: cannot remove 'dir2/file': permission denied
　　$ ls -r　　.:　　dir2　　　　./dir2:　　file


到这里, 我们已经丝毫不奇怪普通文件/test/file2被删除, 但具有同等地位的目录文件/test/dir2却安然无恙。当执行rm -rf dir2时, 由于存在普通文件/test/dir2/file, 系统便尝试先删除它, 也就相当于修改目录文件/test/dir2的内容, 但它的权限是只读, 不能进行修改，也就相当于不能删除/test/dir2/file, 又由于/test/dir2与/test/dir2/file有依存关系, /test/dir2也就自然会被保留下来。

回顾上一个操作（mv dir dir2），为什么目录文件/test/dir却可以被更名呢？由于更名操作并不涉及到自身的内容被修改，修改的只是父目录的内容，而进行删除操作时，父目录的内容固然要被修改，但也同时也要修改自身的内容(因为要删除该目录下的文件)，这就不被允许了。如果/test/dir2的权限是可写, 或者目录下没有子文件, 那么它的下场就和/test/file2一样, 被删除。

通过前面的几个操作，可以看到，文件有这么几个关键状态：被读、被改写、被改名、被删除、被执行。然而系统只区分三种权限，即读、写、执行(rwx)。那么改名与删除这两个操作是否系统就置之不理了呢？不是的，系统将这两个操作归入被操作文件的上一级目录来管理。那么又是以何种方式来管理的呢？答案是目录将其下的所有文件看作是它的内容。这样，当用户更名或删除某个文件时，执行的是对上一级目录的写操作，属于rwx三种权限之一的w操作，并没有逃出系统的管理范围。

我们的大脑总是活跃的, 能想象出各种各样的事情, 能把许多简单的东西组合成很复杂东西, 上面几个实验不正是这样吗, 象这样的实验我们还可以设计出许多, 但做的越多, 脑子似乎越乱(我已经有一点了), 你能记的住这么多吗? ok, 我们也许能将它想的简单一些, 只需注意两个方面, 一是要清楚目录的内容是什么；二是要明白文件权限中的w(write)的真正含义。仔细想想, 不是吗?

补充:

在实验1中, 如果用vim对file进行编辑, 并且强制保存(w!), 是可以成功的。这并不是说vim就可以绕开系统的安全机制，而是vim耍了一个小小的把戏，它是先删除这个文件，而后又生成一个同名的新文件。但有一个情况例外，就是当这个文件有另外一个硬链接文件存在时，vim会拒绝强制保存，仔细想想，当进行删除操作后，文件还存在，并没有被真正删除，而这时再新建一个文件，虽然同名，但已经不是原来的那个文件了！笔者曾对此事也颇为疑惑，为了求证，仔细阅读了vim6.2的源代码，才找到答案。有兴趣的读者也可看一看，具体内容在src/fileio.c中。