APT是如何杜绝软件包被篡改的

admin 2023年2月24日02:45:21评论113 views字数 5079阅读16分55秒阅读模式

0x00 简介

在上一篇文章中,我们介绍了传统包管理器、新型包管理器的工作方式,其中用了大篇幅介绍 APT 包管理器,但是没有对安全人员比较关心的软件包校验问题进行介绍

这篇文章主要介绍 APT 是如何杜绝软件包篡改的

0x01 大众疑问环节

这部分主要是从常规 Linux 使用者的视角,提出一些平时工作过程中的疑问,通过文章内容,最后解决这些疑问

1. 更新源被黑客攻击,软件包被替换,使用这个更新源的 Linux 电脑会中招吗?
2. 官方以及第三方更新源好多都是 http 协议的,这会不会被劫持篡改?
3. 全世界各个更新源的软件包都是一样的吗? 还是各自维护的
4. 如何确定安装后的软件包是否被篡改?

0x02 APT 软件包校验机制

以 Ubuntu 为例

软件包校验本质上就是验证下载的软件包是来自官方的

验证有没有被修改过。这很简单啊,只要官方计算每一个软件包的 hash ,之后公布在网站上就好了。如果软件包被修改过,那么 hash 就会变,不就可以了吗?

但是这里存在一个问题,如果网站被入侵了,攻击者修改软件包后,又篡改了 hash 公示文件怎么办?即使将软件包和 hash 公示文件分别放在不同的网站还是存在同时被入侵的可能

所以此时就需要一个具有唯一性的标志来证明“我是没有被篡改过的我”,此时签名就出现了,官方做一个签名,之后将其赋给每一个官方发布的软件包,这样用户就可以通过签名来判断软件是否被篡改过

签名也不是没有风险的,自古以来就有临摹,伪造签名也是很常见,既然设计了签名,就要保证签名后的软件即使被挨个字节分析,也不能伪造出官方签名

这个时候就要用到  GnuPG 了,GPG 是一个密码学软件,用于加密、签名通信内容及管理非对称密码学的密钥。使用 GPG 就可以让用户验证该文件(软件包)是否为官方原版

1)非对称加密

先说对称加密,对称加密就是通信的两端使用约定好的“密码”将通信信息进行加密

APT是如何杜绝软件包被篡改的

对称加密只要有一方被攻破,整个通信内容就被解密泄漏了,同时中间人还可以通过这个“密码”伪造通信内容

非对称加密则采用密钥对儿的方式,一对儿密钥分为公钥和私钥

公钥发给所有要与你通信的人,公钥用来加密通信内容,只能用私钥来解密,这样只要私钥不泄漏,这个过程就是相对安全的

APT是如何杜绝软件包被篡改的

上面的两个例子都是单向的,如果是双向的通信,可以参考 https 的通信模式

2)GPG

GPG 是加密工具,上面介绍了非对称加密,GPG 就是实际使用非对称加密算法对文件等进行签名、加密的工具

现在的需求是 Ubuntu 官方需要证明软件包是官方发布的,所以就需要使用密钥对软件包进行签名,公钥是要发布给用户的,所以使用私钥签名,使用公钥验证签名

这里就和上面非对称加密通信相反了。也就是说公钥和私钥都可以用来保密,公钥发布给用户,发布方式可以以文件的形式,也可以使用公共的密钥服务器

引用知乎上某个匿名用户的一个回答

RSA的公钥和私钥到底哪个才是用来加密和哪个用来解密?- 知乎 https://www.zhihu.com/question/25912483/answer/46649199

不要去硬记。

你只要想:既然是加密,那肯定是不希望别人知道我的消息,所以只有我才能解密,所以可得出公钥负责加密,私钥负责解密;同理,既然是签名,那肯定是不希望有人冒充我发消息,只有我才能发布这个签名,所以可得出私钥负责签名,公钥负责验证

3)APT 软件包校验机制

a. 设置更新源

软件更新源情况

APT是如何杜绝软件包被篡改的

b. 更新软件包索引

sudo apt update

我这里更换了一个软件源,记录第一次执行 sudo apt update 情况下的通信情况

APT是如何杜绝软件包被篡改的
APT是如何杜绝软件包被篡改的

主要是以下 URL 地址

host:mirrors.aliyun.com


/ubuntu/dists/jammy-security/InRelease
/ubuntu/dists/jammy/InRelease
/ubuntu/dists/jammy-updates/InRelease
/ubuntu/dists/jammy-backports/InRelease

/ubuntu/dists/jammy-updates/main/binary-amd64/Packages.xz
/ubuntu/dists/jammy-updates/universe/binary-amd64/Packages.xz
/ubuntu/dists/jammy-updates/universe/binary-i386/Packages.xz

此时我们观察一下软件源目录结构

APT是如何杜绝软件包被篡改的

这里以 /ubuntu/dists/jammy/InRelease 为例解释一下这个文件的含义

  • Release

  •      该文件记录了当前目录以及子目录各个文件的hash值

  • InRelease

  •      该文件是 GPG 签名后的 Release 文件的 ASCII 可读文件

  • Release.gpg

  •      这个文件就只是 Release 文件的签名,也被称为“分离的GPG签名”

目前 APT 主要使用的就是 InRelease 文件


Release

APT是如何杜绝软件包被篡改的

InRelease

APT是如何杜绝软件包被篡改的
APT是如何杜绝软件包被篡改的

Release.gpg

APT是如何杜绝软件包被篡改的

通过检查  InRelease  文件,可以确定该文件是否为官方签名文件,并且获取各个Packages.xz 的 hash 值

由于本次下载的都是 jammy-updates 目录下的 Packages.xz,所以我们先获取  jammy-updates 目录下的 InRelease 文件

之后下载对应支持的CPU架构的 Packages.xz 文件,这里以 /ubuntu/dists/jammy-updates/main/binary-amd64/Packages.xz 为例

APT是如何杜绝软件包被篡改的
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我们查看一下 Packages.xz 中的内容

APT是如何杜绝软件包被篡改的
Package: accountsservice
Architecture: amd64
Version: 0.6.45-1ubuntu1.3
Priority: standard
Section: gnome
Origin: Ubuntu
Maintainer: Ubuntu Developers <[email protected]>
Original-Maintainer: Debian freedesktop.org maintainers <[email protected]>
Bugs: https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+filebug
Installed-Size: 440
Depends: dbus, libaccountsservice0 (= 0.6.45-1ubuntu1.3), libc6 (>= 2.4), libglib2.0-0 (>= 2.37.3), libpolkit-gobject-1-0 (>= 0.99)
Suggests: gnome-control-center
Filename: pool/main/a/accountsservice/accountsservice_0.6.45-1ubuntu1.3_amd64.deb
Size: 62420
MD5sum: ae68808224b8386f0ee66aefa3e27103
SHA1: a3df4c138960ad2547b4aa8e3f3f1e58fb27ef92
SHA256: 3d76bac7ae425b8eff2599da2b02b2874ad2df6603d0b7b645cf8cc1f830c9a1
SHA512: e8db8f52ee6b04475d2de596179d5a2c64645a134f0426937bfd2771880b9b739cdd126617043b48933e80ff4fa11db3934e8a8d2a574692e753fc5f9c21edb3
Homepage: https://www.freedesktop.org/wiki/Software/AccountsService/
Description: query and manipulate user account information
Task: standard
Description-md5: 8aeed0a03c7cd494f0c4b8d977483d7e
Supported: 5y

Packages 文件中标记了该分类目录下软件包的元信息,其中包括依赖信息、软件包位置、大小、hash信息等

c. 安装软件包

以 nmap 为例

sudo apt install nmap 
APT是如何杜绝软件包被篡改的
/ubuntu/pool/main/l/lapack/libblas3_3.10.0-2ubuntu1_amd64.deb
/ubuntu/pool/universe/libl/liblinear/liblinear4_2.3.0+dfsg-5_amd64.deb
/ubuntu/pool/universe/l/lua-lpeg/lua-lpeg_1.0.2-1_amd64.deb
/ubuntu/pool/universe/n/nmap/nmap-common_7.91+dfsg1+really7.80+dfsg1-2ubuntu0.1_all.deb
/ubuntu/pool/universe/n/nmap/nmap_7.91+dfsg1+really7.80+dfsg1-2ubuntu0.1_amd64.deb

这一步就直接下载并安装软件包以及其依赖了

d. Ubuntu 默认公钥位置

sudo apt-key list
APT是如何杜绝软件包被篡改的

0x03 答疑环节

现在我们回顾最开始的问题

1. 更新源被黑客攻击,软件包被替换,使用这个更新源的 Linux 电脑会中招吗?

按照当前的 GPG 验证来说,即使更新源被黑客控制,默认情况下篡改的软件包也安装不上。但是可能有大聪明设置什么忽略提醒、忽略安全问题之类的,导致中招

2. 官方以及第三方更新源好多都是 http 协议的,这会不会被劫持篡改?

不会,http篡改后的软件包hash值校验不过去,篡改后的软件包无法通过验证,那为什么很多更新源还是默认使用了 https 呢?这里引用中科大软件源的一个说法

APT是如何杜绝软件包被篡改的

https://mirrors.ustc.edu.cn/help/ubuntu.html#

3. 全世界各个更新源的软件包都是一样的吗? 还是各自维护的

全世界各地的更新源都是从官方源同步的,但是同步的进度不一样,所以会导致有部分延迟,这里还是要引用中科大的帮助说明文档

APT是如何杜绝软件包被篡改的

https://mirrors.ustc.edu.cn/help/ubuntu.html#

可以通过各个更新源的官方站点的同步状态处获取当前同步情况,以清华更新源为例

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/status/#syncing-status

APT是如何杜绝软件包被篡改的
4. 如何确定安装后的软件包是否被篡改?

这个内容在 《Linux 应急响应手册》中可以查到,位于 小技巧 -> 0x04 系统完整性检查 章节

> sudo apt install debsums 
> debsums --all --changed

根据具体结果进行分析

参考资料

https://zh.wikipedia.org/zh-hans/GnuPG

https://juejin.cn/post/7114260471733534727

https://cloud.google.com/kms/docs/asymmetric-encryption?hl=zh-cn

https://www.ruanyifeng.com/blog/2013/07/gpg.html

https://help.ubuntu.com/community/GnuPrivacyGuardHowto#Reading_OpenPGP_E-mail

https://www.rmnof.com/article/openpgp-gnupg-introduction/

https://www.zhihu.com/question/25912483

https://www.zhihu.com/question/538446534

https://mirrors.ustc.edu.cn/help/ubuntu.html#

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原文始发于微信公众号(NOP Team):APT是如何杜绝软件包被篡改的

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