Программирование -> C/C++ -> Сущность технологии COM

Управление маркерами

Под Windows NT каждый процесс имеет маркер доступа (access token), представляющий полномочия принципала защиты. Этот маркер доступа создается во время инициализации процесса и содержит различные виды информации о пользователе, в том числе его идентификатор защиты NT (SID), список групп, к которым принадлежит пользователь, а также список привилегий, которыми он обладает (например, может ли пользователь прекращать работу системы, может ли он менять значение системных часов). Когда процесс пытается получить доступ к ресурсам ядра безопасности (например, к файлам, ключам реестра, семафорам), контрольный монитор защиты NT (SRM - Security Reference Monitor) использует маркер вызывающей программы в целях аудита (отслеживания действий пользователей путем записи в журнал безопасности выбранных типов событий безопасности) и контроля доступа.

Когда в процесс поступает сообщение об ORPC-запросе, COM организует выполнение вызова соответствующего метода или в RPC-потоке (в случае объектов, расположенных в МТА), или в потоке, созданном пользователем (в случае объектов, расположенных в STA). В любом случае метод выполняется с использованием маркера доступа, соответствующего данному процессу. В целом этого достаточно, так как это позволяет разработчикам объекта прогнозировать, какие привилегии и права будут иметь их объекты, независимо от того, какой пользователь осуществляет запрос. В то же время иногда бывает полезно, чтобы метод выполнялся с использованием прав доступа клиента, вызывающего метод; чтобы можно было либо ограничить, либо усилить обычные права и привилегии объекта. Для поддержки такого стиля программирования в Windows NT допускается присвоение маркеров защиты отдельным потокам. Если поток имеет свой собственный маркер, контрольный монитор защиты не использует маркер процесса. Вместо него для выполнения аудита и контроля доступа используется маркер, присвоенный потоку. Хотя есть возможность программно создавать маркеры и присваивать их потокам, в COM предусмотрен гораздо более прямой механизм создания маркера на основе ORPC-запроса, обслуживаемого текущим потоком. Этот механизм раскрывается разработчикам объекта посредством контекстного объекта вызова, то есть вспомогательного объекта, который содержит информацию об операционном окружении серверного объекта.

Напоминаем, что контекстный объект вызова сопоставляется с потоком, когда ORPC-запрос направляется на интерфейсную заглушку. Разработчики объекта получают доступ к контексту вызова через API-функцию CoGetCallContext. Контекстный объект вызова реализует интерфейс IServerSecurity:

[local, object, uuid(0000013E-0000-0000-C000-000000000046)]
interface IServerSecurity : IUnknown {
      // get caller's security settings
      // получаем установки защиты вызывающей программы HRESULT
    QueryBlanket(
      [out] DWORD *pAuthnSvc, // authentication pkg
                              // модуль аутентификации
      [out] DWORD *pAuthzSvc, // authorization pkg 
                              // модуль авторизации
      [out] OLECHAR **pServerName, // server principal
                                   // серверный принципал
      [out] DWORD *pAuthnLevel,    // authentication level
                                   // уровень аутентификации
      [out] DWORD *pImpLevel,      // impersonation level
                                   // уровень заимствования прав
      [out] void **pPrivs,         // client principal
                                   // клиентский принципал
      [out] DWORD *pCaps           // EOAC flags
                                   // флаги EOAC
);

      // start running with credentials of caller
      // начинаем выполнение с полномочиями вызывающей программы
    HRESULT ImpersonateClient(void);
      // stop running with credentials of caller
      // заканчиваем выполнение с полномочиями вызывающей программы
    HRESULT RevertToSelf(void);
      // test for impersonation
      // проверка заимствования прав
    BOOL IsImpersonating(void);
}

В одном из предыдущих разделов этой главы уже рассматривался метод QueryBlanket. Остальные три метода используются для управления маркерами потока во время выполнения метода. Метод ImpersonateClient создает маркер доступа, основанный на полномочиях клиента, и присваивает этот маркер текущему потоку. Как только возвращается IServerSecurity::ImpersonateClient, все попытки доступа к ресурсам операционной системы будут разрешаться или запрещаться в соответствии с полномочиями клиента, а не объекта. Метод RevertToSelf заставляет текущий процесс вернуться к использованию маркера доступа, принадлежащего процессу. Если текущий вызов метода заканчивает работу во время режима заимствования прав, то COM неявно вернет поток к использованию маркера процесса. И наконец, метод IServerSecurity::IsImpersonating показывает, что использует текущий поток: полномочия клиента или маркер процесса объекта. Подобно методу QueryBlanket, два метода IServerSecurity также имеют удобные оболочки, которые вызывают CoGetCallContext изнутри и затем вызывают соответствующий метод:

HRESULT CoImpersonateClient(void);
HRESULT CoRevertToSelf(void);

В общем случае, если будет использоваться более одного метода IServerSecurity, то эффективнее было бы вызвать CoGetCallContext один раз, а для вызова каждого метода использовать результирующий интерфейс IServerSecurity.

Следующий код демонстрирует использование контекстного объекта вызова для выполнения части кода метода с полномочиями клиента:

STDMETHODIMP MyClass::ReadWrite(DWORD dwNew, DWORD *pdw0ld)
{
      // execute using server's token to let anyone read the value
      // выполняем с использованием маркера сервера, чтобы
      // все могли прочитать данное значение
    ULONG cb;
    HANDLE hfile = CreateFile("C:\\file1.bin", GENERIC_READ,
                              0, 0, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0);
    if (hfile == INVALID_HANDLE_VALUE)
        return MAKE_HRESULT(SEVERITY_ERROR, FACILITY_WIN32, GetLastError());
    ReadFile(hfile, pdwOld, sizeof(DWORD), &cb, 0);
    CloseHandle(hfile);

      // get call context object
      // получаем контекстный объект вызова
    IServerSecurlty *pss = 0;
    HRESULT hr = CoGetCallContext(IID_IServerSecurity, (void**)&pss);
    if (FAILED(hr)) return hr;
      // set thread token to use caller's credentials
      // устанавливаем маркер потока для использования
      // полномочий вызывающей программы
    hr = pss->ImpersonateClient();
    assert(SUCCEEDED(hr));
      // execute using client's token to let only users that can
      // write to the file change the value
      // выполняем с использованием маркера клиента, чтобы
      // изменять это значение могли только те пользователи,
      // которые имеют право записывать в файл
    hfile = CreateFile("C:\\file2.bin",
                       GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, 0,
                       OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0);
    if (hfile == INVALID_HANDLE_VALUE)
        hr = MAKE_HRESULT(SEVERITY_ERROR, FACILITY_WIN32, GetLastError());
    else {
        WriteFile(hfile, &dwNew, sizeof(DWORD), &cb, 0);
        CloseHandle(hfile);
    }
      // restore thread to use process-level token
      // восстанавливаем режим использования потоком маркера процесса
    pss->RevertToSelf();
      // release call context
      // освобождаем контекст вызова
    pss->Release();
    return hr;
}

Отметим, что первый вызов CreateFile выполняется с использованием полномочий процесса объекта, в то время как второй вызов - с полномочиями клиента. Если клиент имеет права доступа для чтения/записи в соответствующий файл, то второй вызов метода CreateFile может быть успешным, даже если обычно процесс объекта не имеет доступа к этому файлу.

Важно, что хотя методы IServerSecurity::ImpersonateClient всегда достигают цели, исключая катастрофический сбой, клиент объекта контролирует уровень заимствования прав, допускаемый результирующим маркером. Каждый интерфейсный заместитель имеет свой уровень заимствования прав, который должен быть равным одной из четырех констант (RPC_C_IMP_LEVEL_ANONYMOUS, RPC_C_IMP_LEVEL_IDENTIFY, RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE или RPC_C_IMP_LEVEL_DELEGATE). Во время демаршалинга COM устанавливает этот уровень равным величине, определенной в клиентском вызове CoInitializeSecurity; однако данная установка может быть изменена вручную с помощью IClientSecurity::SetBlanket. Когда объект вызывает IServerSecurity::ImpersonateClient, новый маркер будет ограничен уровнем, заданном в интерфейсном заместителе, который использовался в данном вызове. Это означает, что если клиент задал только уровень RPC_C_IMP_LEVEL_IDENTIFY, то объект не может получить доступ к ресурсам ядра во время выполнения с полномочиями клиента. Объект, однако, может применить API-функции Win32 OpenThreadToken или GetTokenInformation для чтения информации о клиенте (например, ID защиты, групповое членство) из маркера режима анонимного воплощения (impersonation token). Важно отметить, что пока клиент не задал уровень RPC_C_IMP_LEVEL_DELEGATE, объект не может получить доступ ни к одному из удаленных ресурсов защиты, используя полномочия клиента. В их число входят открытие файлов в удаленной файловой системе, а также выполнение аутентифицированных COM-вызовов к удаленным объектам. К сожалению, протокол аутентификации NTLM не поддерживает уровень RPC_C_IMP_LEVEL_DELEGATE, так что под Windows NT 4.0 делегирование невозможно.

Во время предыдущего обсуждения акцент делался на том, что в нормальном режиме методы объекта выполняются с использованием маркера доступа процесса объекта. Однако не обсуждался вопрос о том, как проконтролировать, какой принципал защиты должен использоваться для создания начального маркера серверного процесса. Когда SCM запускает серверный процесс, то он присваивает новому серверному процессу маркер, основанный на конфигурации именованной величины RunAs из AppID. Если же в AppID нет величины RunAs, то считается, что сервер неправильно сконфигурирован для работы в режиме распределенного доступа. Для того чтобы этот тип серверного процесса не внедрял указанные "дыры" в защите в систему, SCM запускает такие процессы с использованием того принципала защиты, который произвел запрос на активацию. Такой тип активации часто называют активацией "как активизатор" ("As Activator"), так как серверный процесс выполняет тот же принципал защиты, что и запускающий пользователь. Активация типа "как активизатор" предназначена для поддержки удаленной активации старых серверов и содержит несколько ловушек. Во-первых, чтобы придерживаться семантики типа "как активизатор", COM запустит отдельный серверный процесс для каждой активационной учетной записи пользователя, независимо от того, используется ли REGCLS_MULTIPLEUSE в CoRegisterClassObject. Это вступает в серьезный конфликт с принципом расширяемости и вдобавок делает невозможным сохранение всех экземпляров класса в одном и том же процессе. Во-вторых, каждый серверный процесс запускается с маркером, ограниченным уровнем RPC_C_IMP_LEVEL_IMPERSONATE, из чего следует, что серверные процессы не имеют доступа ни к каким удаленным ресурсам или объектам¹.

В идеале серверные процессы конфигурируются для запуска как отдельные принципалы защиты. Управлять этим можно, помещая именованную величину RunAs в имя учетной записи в AppID:

[HKCR\AppID\{27EE6A4D-DF65-11d0-8C5F-0080C73925BA}]
RunAs="DomainX\UserY"

Если эта именованная величина присутствует, SCM будет использовать указанное имя учетной записи для создания нового регистрационного маркера (login token) и присвоит этот маркер серверному процессу. Для правильной работы этой схемы требуются два условия. Во-первых, соответствующий пароль должен быть записан в определенном месте реестра в качестве ключа локальных средств защиты (LSA - Local Security Authority). Во-вторых, указанная учетная запись пользователя должна иметь полномочия "Вход в систему как пакетное задание" ("Logon as a batch job"). При установке значения RunAs утилита DCOMCNFG.EXE обеспечивает выполнение обоих этих условий².

Для предотвращения спуфинга (spoofing, получение доступа путем обмана) классов злонамеренными программами CoRegisterClassObject проверяет, зарегистрирован ли AppID данного класса. Если AppID имеет установку RunAs, то COM гарантирует, что принципал вызывающей программы совпадает с именем принципала, записанным в реестре. Если же вызывающая программа не имеет указанной учетной записи RunAs для AppID класса, то вызов метода CoRegisterСlassObject будет отклонен и возвратится известный HRESULT CO_E_WRONG_SERVER_IDENTITY. Поскольку конфигурационные установки COM записаны в защищенной части реестра, только привилегированные пользователи могут изменять список соответствия классов и пользователей.

Важно отметить, что когда в AppID имеется явная учетная запись пользователя RunAs, то SCM всегда будет запускать серверный процесс в его собственной отдельной window-станции (window station)³. Это означает, что серверный процесс не может с легкостью ни создавать окна, видимые для интерактивного пользователя на данной машине, ни принимать информацию с клавиатуры, от мыши или из буфера (clipboard). Вообще говоря, такая защита полезна, поскольку не дает простым (naive) серверам COM влиять на деятельность пользователя, работающего на машине⁴. К сожалению, иногда серверному процессу бывает необходимо связаться с авторизовавшимся (logged on) в данный момент пользователем. Одним из способов достижения этого является использование для управления window-станциями и рабочими столами (desktop) явных API-функций COM, что дает потоку возможность временно выполняться на интерактивном рабочем столе. При выполнении на интерактивном рабочем столе любые окна, которые создает поток, будут видимы интерактивному пользователю, и, кроме того, поток может получать аппаратные сообщения (hardware messages) от клавиатуры и мыши. Если же все, что нужно, - это получить от пользователя ответ типа да/нет, то на этот случай в API-функции Win32 MessageBox имеется флаг MB_SERVICE_NOTIFICATION, при выставлении которого, без какого-либо добавочного кода, на интерактивном рабочем столе появится окно сообщения.

Если требуется расширенное взаимодействие с интерактивным пользователем, то использование Win32 API window-станции может стать весьма громоздким. Лучшим подходом могло бы стать выделение компонентов пользовательского интерфейса во второй внепроцессный сервер, который сможет работать на window-станции, отличной от той, на который запущена основная иерархия объектов. Чтобы заставить серверный процесс, содержащий компоненты пользовательского интерфейса, работать при интерактивной пользовательской window-станции, COM распознает характерное значение RunAs "Interactive User" ("Интерактивный пользователь"):

[HKCR\AppID\{27EE6A4D-DF65-11d0-8C5F-0080C73925BA}]
RunAs="Interactive User"

При использовании этого значения COM запускает новый серверный процесс в window-станции, соответствующей подсоединенному в текущий момент пользователю. Для запроса полномочий для нового серверного процесса COM при создании этого нового серверного процесса просто копирует маркер текущего интерактивного сеанса. Это означает, что в реестр не требуется записывать никаких паролей. К сожалению, и этот режим активации не обходится без ловушек. Во-первых, если активационный запрос поступает в момент, когда на хост-машине не зарегистрировано ни одного пользователя, то активационный запрос даст сбой с результатом E_ACCESSDENIED. Кроме того, если интерактивный пользователь выйдет из сети в тот момент, когда у серверного процесса еще есть подключенные клиенты, то серверный процесс будет преждевременно прерван, что приведет к грубому отсоединению всех существующих в тот момент заместителей. И наконец, часто невозможно предсказать, какой пользователь будет подсоединен во время активации, что усложняет обеспечение достаточных прав и привилегий доступа ко всем необходимым ресурсам для данного объекта. Эти ограничения сводят применимость такого режима активации к простым компонентам пользовательского интерфейса⁵.

Одна интересная разновидность управления маркером и window-станцией серверного процесса относится к службам NT. Напомним, что наличие именованной величины LocalService заставляет SCM использовать для запуска серверного процесса NT Service Control Manager вместо CreateProcess или CreateProcessAsUser. При запуске серверных процессов как сервисов NT COM не контролирует, с каким принципалом запускается этот процесс просто потому, что это жестко запрограммировано в конфигурации соответствующей запущенной службы NT. В этом случае COM игнорирует именованную величину RunAs, чтобы убедиться, что случайные процессы не могут имитировать вызовы CoRegisterClassObject. Наличие именованной величины LocalService требует, чтобы вызывающая программа выполнялась как сервис NT. Если сам этот сервис сконфигурирован на запуск как встроенная учетная запись SYSTEM, то серверный процесс либо запустит интерактивную window- станцию, либо будет запущена заранее определенная window-станция, совместно используемая всеми сервисами NT в качестве SYSTEM (это зависит от того, как именно сконфигурирован сервис NT). Если вместо этого сервис NT сконфигурирован для выполнения как отдельная учетная запись пользователя, то NT Service Control Manager будет всегда запускать сервис NT под новой window- станцией, специфической для данного серверного процесса.

Одно общее соображение в пользу реализации сервера COM как сервиса NT заключается в том, что только сервисы NT способны выполняться со встроенной учетной записью SYSTEM. Эта учетная запись обыкновенно имеет больший доступ к таким локальным ресурсам, как файлы и ключи реестра. Кроме того, эта учетная запись часто является единственной, которая может выступать как часть доверительной компьютерной базы (trusted computing base) и использовать низкоуровневые службы защиты, доступ к которым был бы опасен из обычных пользовательских учетных записей. К сожалению, хотя учетная запись SYSTEM воистину всемогуща в локальной системе, она полностью бессильна для доступа к защищенным удаленным ресурсам, в том числе к удаленным файловым системам и к удаленным объектам COM. Это обстоятельство делает учетную запись SYSTEM отчасти менее полезной для построения распределенных систем, чем можно было бы ожидать. Вне зависимости от того, используется ли сервер как сервис NT или в качестве традиционного процесса Win32, принято создавать отдельную учетную запись пользователя для каждого приложения COM, которое имеет полные полномочия для доступа в сеть.

Где мы находимся?