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CLR 4.0 安全模型

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在公共语言运行时(CLR)过往的版本中，安全模型一直是最为复杂的模块之一，由于涉及Evidence，CAS策略等机制，难以被用户使用。在Silverlight中，CLR团队提出了三层安全级别，大大简化了安全模型，得到了很多积极的反馈。所以CLR4.0对之加以改进，希望能帮助用户开发出更为安全的应用程序。

三层安全级别及其运作机制

CLR4.0中的安全级别，从低到高排列如下：

  • Transparent
  • SafeCritical
  • Critical

其运作机制如下图所示，可以用三个箭头加以说明：

  • Transparent的代码可以调用SafeCritical的代码
  • SafeCritical的代码可以调用Critical的代码
  • Transparent的代码不可以调用Critical的代码

image

下面的代码展示了安全级别的运作机制:

   1: using System;

  2: using System.Security;

  3: 

  4: // 这个属性使得assembly中没有Security标记的方法默认为Transparent方法

  5: [assembly:AllowPartiallyTrustedCallers]

  6: 

  7: namespace SecurityLevel

  8: {

  9:     public class Program

 10:     {

 11:         // 标记Foo为Critical方法。

 12:         [SecurityCritical]

 13:         static void Foo()

 14:         {

 15:             Console.WriteLine("Hello Foo");

 16:         }

 17: 

 18:         static void Main()

 19:         {

 20:             // 这个调用会导致以下的异常:

 21:             // Unhandled Exception: System.MethodAccessException: SecurityLevel.Program.Foo()

 22:             // at SecurityLevel.Program.Main()

 23:             Foo();

 24:         }

 25:     }

 26: }

Main函数由于没有任何安全属性，而且在assembly上有AllowPartiallyTrustedCallers属性，所以他的安全级别是Transparent，根据前文提及的安全机制，不能直接调用Critical函数Foo，于是命令行上显示了异常信息。

应用安全级别构筑体用程序

CLR提供了这样的一个机制，用户只有正确使用这些机制，才能构筑健壮的应用程序。在这里，“正确的使用”指的是合理的设置函数的安全级别，对三个安全级别设置的指导原则如下：

  • Critical：通常用来执行高危操作，比如对文件系统的读写。
  • SafeCritical：用来做安全方面的检验，或者只做限制性的操作。
  • Transparent：来自任何部分信任的程序代码。

举例来说，我们把三层模型应用到cookie的读写上，最底层可以有一个Critical的函数，用来在文件系统上写一个cookie文件。中间层有一个SafeCritical，用于检验cookie操作的文件是否属于特定的文件夹，就好像做一个安全检查：如果通过了，则允许操作；否则的话就拒绝之。

下面的例子展示了一个简化后的应用，从D盘的temp文件夹中删除文件。请参见代码中的注释理解程序。

   1: using System;

  2: using System.IO;

  3: using System.Security;

  4: 

  5: // 这个属性使得assembly没有Security标记的方法默认为Transparent方法

  6: [assembly:AllowPartiallyTrustedCallers]

  7: 

  8: namespace SecurityLevel

  9: {

 10:     public class Program

 11:     {

 12:         /// <summary>

 13:         /// 该函数可以删除文件系统上的任意函数。具有最高的安全级别

 14:         /// </summary>

 15:         /// <param name="fileName">文件名</param>

 16:         [SecurityCritical]

 17:         static void DeleteFile(string fileName)

 18:         {

 19:             File.Delete(fileName);

 20:         }

 21: 

 22:         /// <summary>

 23:         /// 该函数验证待删文件是否在d:\temp中

 24:         /// </summary>

 25:         /// <param name="fileName">待删文件名</param>

 26:         [SecuritySafeCritical]

 27:         static void DeleteFileFromTemp(string fileName)

 28:         {

 29:             if (fileName.StartsWith(@"d:\temp", StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase)

 30:             {

 31:                 DeleteFile(fileName);

 32:             }

 33:             else

 34:             {

 35:                 throw new Exception("待删文件不在temp文件夹中");

 36:             }

 37:         }

 38: 

 39:         static void Main()

 40:         {

 41:             // 该语句运行正常

 42:             DeleteFileFromTemp(@"d:\temp\a.txt");

 43: 

 44:             // 该语句抛出异常

 45:             DeleteFileFromTemp(@"d:\a.txt");

 46:         }

 47:     }

 48: }

 49:

安全级别和.NET类型系统

理解了安全级别的应用之后，我们来看看安全级别和.NET类型系统之间的关系：

  1. 安全级别和反射

    反射机制提供了这样三个属性来探测一个类型(Type)和方法(MethodInfo)的安全级别

    • IsSecurityCritical { get; }
    • IsSecuritySafeCritical { get; }
    • IsSecurityTransparent { get; }

    大家可以观察到，这三个属性是只读的，因为通常境况下，编译器会写入了相关信息。

  2. 安全级别和继承

    以下两点值得注意：关于类型，子类型的安全级别必须等于或者高于父类型的安全级别；关于方法，继承的方法不能改变基类型方法的安全级别

  3. 安全级别和委托(Delegate)

    调用者不能创建一个安全级别更高的Delegate，也不能创建一个指向安全级别更高方法的Delegate。

小结

本文介绍了CLR4.0中引入的三层安全级别以及运作机制，示例了安全级别的设置原则，讲述了安全级别和类型系统的关联。