Linux文件權限隱藏的細節深入分析

linux是一個安全的操作系統，她是以文件為基礎而設計的，其文件權限是比較復雜的，可以用stat命令以及lsattr命令來顯示某個文件的詳細信息：

$ 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

可以看到，文件權限的含義是比較廣的，先來看-rwxr-xr-x，第一位是文件的類型，它定義了用戶只能某種方式來操作文件，後面九位是文件的存取控制信息，linux的文件許可機制將用戶分為三類：文件屬主u(user)、文件屬組g(group)和其它用戶o(other)。三類不同的用戶可以對文件擁有三種不同級別的權限：讀r(read)、寫w(write)和運行x(execute)。於是形成了九位的權限信息，分為三組，分別對應u，g， o。除此之外，用戶還可以設置setuid與setgid位來改變程序的執行身份。用lsattr命令則可以看到文件的屬性，控制位包括 asacddiijsttu，這些也是能控制文件的存取的。

由於篇幅有限，不可能就這些一一進行分析，本文著力分析文件權限中w(write)的真正含義，挖出其背後隱藏的細節，力圖使讀者能正確用好這個關鍵的權限位，不至於在系統管理中出現差漏。

為了能更直觀的說明問題，本文采用實驗操作的方式，一步一步的進行分析。為了簡化操作,我們用o(other)這組權限來做實驗。實驗中用到的權限位均屬於o(other), 進行操作的用戶均非root用戶，屬於o(other)。

在實驗之前，必須澄清一個概念，目錄也是一種文件，它主要包括了兩方面的信息，該目錄下文件的文件名稱與文件inode編號，它們之間有一一對應的關系。不過目錄文件比較特殊，不能用常規的方法進行讀寫，必須用系統的專用命令來操作。命令ls其實是對目錄文件進行讀操作，命令mv,rm則是對目錄文件進行寫操作。

好了，該說說w(write)的真正含義了，一句話，linux文件權限中的w是對該文件的*內容*進行限定。下面的實驗可以驗證。

◆實驗1, 目錄文件: /test(rwx), 普通文件: /test/file(r--). 當前目錄：/test

$ echo "abc" >file

bash: file: permission denied

試圖對file的內容進行改寫, 但file的權限是只讀，很顯然，操作失敗。

$ cat file

hello world!

沒有問題, 可以讀出file的內容。

$ mv file file2

$ ls

file2

這是怎麼回事呢, file的權限明明是只讀啊, 請注意, 前面提到了, 文件中的rw權限只是針對當前文件的內容進行限定, 文件名不屬於當前文件的內容, 它是保存在上一級的目錄文件的內容中。而mv命令表面上是針對file的，其實是對/test的內容進行改寫，再看看/test的權限, 是可寫的(rwx)。

許多用戶為了保護文件，將其權限設成只讀就不管了，這是非常危險的，誠然，可以達到保護文件內容的目的(其實也未必，補充內容中有論述)，但你卻不能保證文件是否會被更名或被刪除，保險的方法是將文件父目錄的權限也設為只讀。當然，也有其他的方法，比如用chattr +i命令或將文件系統用ro方式掛載等等，但這些不在本文論述范圍。

$ rm -f file2

$ ls

$

同樣的原因, 我們可以刪除file2, 與上一次操作不同的是，我們不是改寫/test的一條紀錄，而是在刪除/test的一條紀錄。

◆實驗2, 目錄文件: /test(r-x), 普通文件: /test/file(rw-), 當前目錄：/test

$ echo "abc" >file

$ cat file

abc

/test的權限雖然是只讀，但我們改寫的是file的內容, 它的權限是可寫，當然沒有問題。

$ mv file file2

mv: cannot move 'file' to 'file2': permission denied

$ rm -f file

rm: cannot remove 'file': permission denied

我們已經知道, 這兩條指令其實與file的權限無關, 而是在改寫/test的內容, 當然操作失敗。通過前面幾個操作，我們應該要分清楚指令真正的操作對象是誰，這樣才能對文件權限作出正確的設定。

◆實驗3, 目錄文件: /test(rwx), 普通文件: /test/file(r--), 目錄文件: /test/dir(r-x), 普通文件: /test/dir/file(rw-), 當前目錄：/test

$ mv file file2

$ mv dir dir2

$ ls

dir2 file2

很順利, 因為/test/file與/test/dir的父目錄/test的權限給的太寬松了，是rwx。

$ rm -f file2

$ rm -rf dir2

rm: cannot remove 'dir2/file': permission denied

$ ls -r

.:

dir2

./dir2:

file

到這裡, 我們已經絲毫不奇怪普通文件/test/file2被刪除, 但具有同等地位的目錄文件/test/dir2卻安然無恙。當執行rm -rf dir2時, 由於存在普通文件/test/dir2/file, 系統便嘗試先刪除它, 也就相當於修改目錄文件/test/dir2的內容, 但它的權限是只讀, 不能進行修改，也就相當於不能刪除/test/dir2/file, 又由於/test/dir2與/test/dir2/file有依存關系, /test/dir2也就自然會被保留下來。

回顧上一個操作（mv dir dir2），為什麼目錄文件/test/dir卻可以被更名呢？由於更名操作並不涉及到自身的內容被修改，修改的只是父目錄的內容，而進行刪除操作時，父目錄的內容固然要被修改，但也同時也要修改自身的內容(因為要刪除該目錄下的文件)，這就不被允許了。如果/test/dir2的權限是可寫, 或者目錄下沒有子文件, 那麼它的下場就和/test/file2一樣, 被刪除。

通過前面的幾個操作，可以看到，文件有這麼幾個關鍵狀態：被讀、被改寫、被改名、被刪除、被執行。然而系統只區分三種權限，即讀、寫、執行(rwx)。那麼改名與刪除這兩個操作是否系統就置之不理了呢？不是的，系統將這兩個操作歸入被操作文件的上一級目錄來管理。那麼又是以何種方式來管理的呢？答案是目錄將其下的所有文件看作是它的內容。這樣，當用戶更名或刪除某個文件時，執行的是對上一級目錄的寫操作，屬於rwx三種權限之一的w操作，並沒有逃出系統的管理范圍。

我們的大腦總是活躍的, 能想象出各種各樣的事情, 能把許多簡單的東西組合成很復雜東西, 上面幾個實驗不正是這樣嗎, 象這樣的實驗我們還可以設計出許多, 但做的越多, 腦子似乎越亂(我已經有一點了), 你能記的住這麼多嗎? ok, 我們也許能將它想的簡單一些, 只需注意兩個方面, 一是要清楚目錄的內容是什麼；二是要明白文件權限中的w(write)的真正含義。仔細想想, 不是嗎?

◆補充:

在實驗1中, 如果用vim對file進行編輯, 並且強制保存(w!), 是可以成功的。這並不是說vim就可以繞開系統的安全機制，而是vim耍了一個小小的把戲，它是先刪除這個文件，而後又生成一個同名的新文件。但有一個情況例外，就是當這個文件有另外一個硬鏈接文件存在時，vim會拒絕強制保存，仔細想想，當進行刪除操作後，文件還存在，並沒有被真正刪除，而這時再新建一個文件，雖然同名，但已經不是原來的那個文件了！筆者曾對此事也頗為疑惑，為了求證，仔細閱讀了vim6.2的源代碼，才找到答案。有興趣的讀者也可看一看，具體內容在src/fileio.c中。