引言

在物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式開發(fā)日益普及的今天，樹莓派作為一款廣受歡迎的開發(fā)板，被廣泛應(yīng)用于各種項(xiàng)目和應(yīng)用中。對于樹莓派開發(fā)者來說，選擇一個(gè)安全可靠的操作系統(tǒng)至關(guān)重要。Ubuntu作為一款知名的Linux發(fā)行版，不僅功能強(qiáng)大，而且在安全性方面也有諸多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)和機(jī)制。本文將重點(diǎn)介紹Ubuntu的兩個(gè)重要安全特性：Ubuntu軟件商店和AppArmor，以及它們?nèi)绾卧跇漭砷_發(fā)中為用戶提供安全保障。

Ubuntu軟件商店：安全的應(yīng)用獲取與管理

在樹莓派項(xiàng)目開發(fā)中，安裝和管理各種應(yīng)用程序是必不可少的環(huán)節(jié)。Ubuntu軟件商店是Ubuntu系統(tǒng)內(nèi)置的一款應(yīng)用商店，提供了大量的免費(fèi)和付費(fèi)軟件供用戶選擇。它為用戶提供了豐富的軟件資源，涵蓋了辦公軟件、游戲、編程工具、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)工具等各類應(yīng)用。

同時(shí)，該軟件商店還提供了詳細(xì)的軟件描述和用戶評價(jià)，方便用戶了解每個(gè)應(yīng)用的特性和優(yōu)缺點(diǎn)。在Ubuntu軟件商店中，用戶可以通過搜索功能快速找到所需的應(yīng)用。此外，該商店還支持應(yīng)用分類和排序功能，使得用戶能夠更方便地瀏覽和選擇自己需要的軟件。此外，Ubuntu軟件商店還提供了應(yīng)用推薦功能，根據(jù)用戶的使用習(xí)慣和喜好推薦相關(guān)的應(yīng)用，幫助用戶更好地發(fā)現(xiàn)和體驗(yàn)新的應(yīng)用。

豐富的應(yīng)用資源：Ubuntu軟件商店擁有數(shù)以千計(jì)的高質(zhì)量應(yīng)用程序，涵蓋了開發(fā)工具、服務(wù)器應(yīng)用、圖形界面軟件等各個(gè)方面。無論是進(jìn)行Python編程、Web服務(wù)器搭建，還是多媒體處理，用戶都能在軟件商店中找到所需的應(yīng)用，為樹莓派的多樣化開發(fā)提供了有力支持。

安全的應(yīng)用審核機(jī)制：所有在Ubuntu軟件商店上架的應(yīng)用都經(jīng)過了嚴(yán)格的審核流程。專業(yè)的安全團(tuán)隊(duì)會對應(yīng)用程序的代碼、功能和來源進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保它們不包含惡意軟件或安全漏洞。這為樹莓派用戶在安裝和使用這些應(yīng)用時(shí)提供了可靠的安全保障，避免了因安裝不明來源的軟件而導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。

便捷的更新與維護(hù)：Ubuntu軟件商店不僅方便用戶獲取應(yīng)用，還提供了便捷的更新和維護(hù)功能。用戶可以輕松地對已安裝的應(yīng)用進(jìn)行更新，確保始終使用的是最新版本，及時(shí)獲得安全補(bǔ)丁和功能改進(jìn)。這種便捷的管理方式有助于樹莓派用戶保持系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，減少因軟件版本過舊而可能引發(fā)的安全問題。

AppArmor：樹莓派應(yīng)用的細(xì)粒度安全防護(hù)

什么是AppArmor？

AppArmor 是一款 Linux 內(nèi)核安全模塊，它通過 強(qiáng)制訪問控制 (MAC) 來增強(qiáng)傳統(tǒng)的 自主訪問控制 (DAC) 模型。AppArmor 的目標(biāo)是 限制應(yīng)用程序的權(quán)限，從而 保護(hù)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序 免受內(nèi)部和外部威脅，包括零日攻擊。它通過定義 每個(gè)應(yīng)用程序的安全配置文件 來實(shí)現(xiàn)此目的，這些配置文件指定了應(yīng)用程序可以訪問的資源和允許的操作。

簡單來說，AppArmor 就像是給你的應(yīng)用程序穿上了一層“盔甲”，防止它們在受到攻擊時(shí)“為非作歹”。即使應(yīng)用程序存在漏洞，AppArmor 也能通過限制其行為，來阻止漏洞被利用。AppArmor 的核心思想是將訪問控制屬性綁定到程序而不是用戶。

在傳統(tǒng)的 自主訪問控制 (DAC) 模型中，系統(tǒng)管理員將所有權(quán)和訪問權(quán)限分配給文件系統(tǒng)中的文件和資源。應(yīng)用程序通過其所屬用戶的身份來訪問資源。而在 強(qiáng)制訪問控制 (MAC) 模型下，系統(tǒng)管理員可以為應(yīng)用程序或進(jìn)程定義嚴(yán)格的訪問規(guī)則，應(yīng)用程序無法繞過這些規(guī)則。AppArmor 提供了這種強(qiáng)制訪問控制機(jī)制，使得即使是擁有根權(quán)限的用戶也無法繞過安全策略。

AppArmor的主要功能

在樹莓派的應(yīng)用開發(fā)和運(yùn)行過程中，對應(yīng)用程序的權(quán)限進(jìn)行精細(xì)控制是保障系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。AppArmor作為Ubuntu內(nèi)置的一個(gè)重要安全模塊，為樹莓派用戶提供了強(qiáng)大的應(yīng)用程序權(quán)限管理功能。

隔離 (Isolation):通過將應(yīng)用程序彼此隔離以及與系統(tǒng)的其余部分隔離，AppArmor 有助于控制安全威脅。它可以確保某些應(yīng)用程序受到保護(hù)，不能影響到系統(tǒng)中的其他程序或文件。

細(xì)粒度控制 (Fine-grained control):AppArmor 允許你詳細(xì)指定應(yīng)用程序可以訪問的文件、目錄和功能。這種細(xì)粒度控制不僅提升了安全性，也為系統(tǒng)管理員提供了更大的靈活性。

強(qiáng)制訪問控制 (Mandatory Access Control):AppArmor 提供 MAC，補(bǔ)充了傳統(tǒng)的 Unix DAC 模型，從而增加了一層額外的安全保護(hù)。它通過在配置文件中定義資源訪問規(guī)則，強(qiáng)制執(zhí)行這些規(guī)則，防止任何違規(guī)操作。

預(yù)防已知和未知威脅:AppArmor 通過強(qiáng)制執(zhí)行預(yù)定義的行為模式，可以主動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和應(yīng)用程序免受已知和未知的威脅。即便是新型攻擊或零日漏洞，AppArmor 也能夠減少它們的影響范圍。

易于使用 (Easy-to-use)：與 SELinux 相比，AppArmor 被認(rèn)為更易于設(shè)置和維護(hù)，更易于普通用戶學(xué)習(xí)。AppArmor 基于文件路徑進(jìn)行訪問控制，而 SELinux 基于標(biāo)簽，因此 AppArmor 更容易理解和管理。

靈活性：AppArmor 允許混合使用強(qiáng)制模式和抱怨模式的配置文件。管理員可以選擇在開發(fā)階段使用較寬松的規(guī)則，之后再轉(zhuǎn)為更嚴(yán)格的規(guī)則來加固安全性。

包含文件：AppArmor 使用包含文件簡化配置文件開發(fā)。通過將常見規(guī)則組織到抽象文件中，可以提高配置文件的復(fù)用性和可維護(hù)性。

內(nèi)核集成：AppArmor 的核心功能已集成到 Linux 內(nèi)核中，無需額外安裝模塊即可使用。

AppArmor的應(yīng)用場景

服務(wù)器安全:限制 Web 服務(wù)器 (如 Nginx, Apache) 的權(quán)限，減少服務(wù)器被攻破時(shí)的潛在損害。服務(wù)器上的每個(gè)服務(wù)可以通過 AppArmor 配置文件進(jìn)行權(quán)限控制，確保一旦某個(gè)應(yīng)用程序被攻破，攻擊者的行動(dòng)將受到極大限制。

桌面應(yīng)用安全:限制瀏覽器、辦公軟件等應(yīng)用的權(quán)限，保護(hù)用戶數(shù)據(jù)安全。在桌面系統(tǒng)中，AppArmor 可以防止惡意軟件通過應(yīng)用程序的漏洞攻擊操作系統(tǒng)或竊取敏感信息。

容器安全:盡管 AppArmor 不支持多級安全 (MLS) 和多類別安全 (MCS)，在容器間隔離方面不如 SELinux，但它可以將容器與主機(jī)隔離。在容器環(huán)境中，AppArmor 可以限制容器對主機(jī)文件系統(tǒng)的訪問，但默認(rèn)的容器策略可能過于寬松，需要進(jìn)行改進(jìn)。因此，容器化環(huán)境中使用 AppArmor 時(shí)，可能需要對默認(rèn)配置進(jìn)行優(yōu)化和加強(qiáng)。

嵌入式系統(tǒng)安全：AppArmor 可用于保護(hù)嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用程序。嵌入式設(shè)備通常資源有限，而 AppArmor 可以提供高效的安全防護(hù)，避免惡意軟件攻擊系統(tǒng)核心。

限制特定應(yīng)用：AppArmor 可用于限制特定應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)訪問。例如，某些應(yīng)用程序只需要有限的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)限，AppArmor 可以確保它們的訪問范圍不超過所需的最低權(quán)限。

AppArmor的實(shí)際應(yīng)用與操作指南

第一步：更新系統(tǒng)

保持系統(tǒng)更新。

sudo apt-getupdate

第二步：安裝 apparmor-utils

在像 Ubuntu 這樣的基于 Debian 的系統(tǒng)上，你可以使用以下命令安裝 apparmor-utils：

sudo apt-getinstall apparmor-utilssudo apparmor_status

注意：默認(rèn)情況下，AppArmor 安裝在每個(gè)基于 Ubuntu、Debian 的系統(tǒng)中，但 apparmor-utils 包默認(rèn)不安裝。它包含命令行實(shí)用程序，你可以使用它們來更改 AppArmor 的操作模式，查找配置文件的狀態(tài)，創(chuàng)建新的配置文件等。

第三步：了解 AppArmor 配置文件

AppArmor 使用配置文件來定義對應(yīng)用程序的限制。配置文件可以處于以下三種模式之一：

Enforcing (強(qiáng)制執(zhí)行)：配置文件正在主動(dòng)限制應(yīng)用程序。

Complain (抱怨)：違規(guī)行為會被記錄但不會被強(qiáng)制執(zhí)行。

Disabled (禁用)：配置文件未加載。

AppArmor 配置文件是定義 Linux 系統(tǒng)中各個(gè)應(yīng)用程序或進(jìn)程的安全限制的核心組件。這些配置文件描述了應(yīng)用程序可以訪問哪些資源以及它可以執(zhí)行哪些操作，從而將其功能限制在其操作所必需的范圍內(nèi)。

AppArmor 配置文件通常存儲在 /etc/apparmor.d/ 中。每個(gè)配置文件都是一個(gè)文本文件，其名稱是它所管理的的可執(zhí)行文件的路徑，斜杠被點(diǎn)替換（例如，/usr/bin/nginx 將會是 /etc/apparmor.d/usr.bin.nginx）。

配置文件包含指定應(yīng)用程序可以執(zhí)行的操作的規(guī)則，例如：

/usr/bin/nginx { # 允許讀取配置文件 /etc/nginx/** r, # 拒絕寫入配置文件 /etc/nginx/** w, # 允許訪問日志目錄 /var/log/nginx/** rw,}

示例：簡單的 AppArmor 配置文件

這是一個(gè)基本的 AppArmor 配置文件示例，適用于位于 /usr/bin/myapp 的假設(shè)應(yīng)用程序：

/etc/apparmor.d/usr.bin.myapp/usr/bin/myapp { # 允許讀取配置文件 /etc/myapp/config r, # 允許寫入日志文件 /var/log/myapp/** rw, # 拒絕訪問其他所有內(nèi)容 deny /bin/** rw, deny /sbin/** rw, deny /usr/** rw,}

在這個(gè)配置文件中：

應(yīng)用程序可以從 /etc/myapp/config 讀取。

它可以讀取和寫入 /var/log/myapp/ 中的文件。

它被拒絕訪問文件系統(tǒng)的大部分其余部分，通過限制其功能來增強(qiáng)安全性。

這是 AppArmor 配置文件的概述。在 官方文檔 頁面了解有關(guān) AppArmor 的更多信息。

要查看可用配置文件的列表，請使用以下命令：

sudoaa-status

第四步：創(chuàng)建一個(gè)新配置文件

你可以使用 aa-genprof 實(shí)用程序?yàn)閼?yīng)用程序創(chuàng)建一個(gè)新的配置文件。

開始為應(yīng)用程序創(chuàng)建配置文件：

sudo aa-genprof /usr/bin/myapp

該實(shí)用程序?qū)⒁龑?dǎo)你完成整個(gè)過程。它會要求你運(yùn)行該應(yīng)用程序，以便它可以觀察其行為并建議規(guī)則。

運(yùn)行完應(yīng)用程序后，返回到終端并回答提示以完善配置文件。

保存配置文件并退出。

第五步：設(shè)置配置文件模式

創(chuàng)建配置文件后，你可以設(shè)置其模式：

要強(qiáng)制執(zhí)行配置文件：

sudo aa-enforce /etc/apparmor.d/usr.bin.myapp

要將配置文件設(shè)置為抱怨模式：

sudo aa-complain /etc/apparmor.d/usr.bin.myapp

第六步：管理配置文件

你可以使用以下命令手動(dòng)管理配置文件：

加載配置文件：

sudo apparmor_parser -r /etc/apparmor.d/usr.bin.myapp

卸載配置文件：

sudo apparmor_parser -R /etc/apparmor.d/usr.bin.myapp

重新加載所有配置文件：

sudosystemctl reload apparmor

第七步：監(jiān)控日志

AppArmor 將違規(guī)行為記錄在 /var/log/syslog 或 /var/log/audit/audit.log 中。你可以監(jiān)控這些日志來微調(diào)你的配置文件：

sudotail-f /var/log/syslog | grep apparmor

第八步：微調(diào)配置文件

如果你注意到問題或違規(guī)行為，你可以通過直接編輯來完善你的配置文件：

sudo nano /etc/apparmor.d/usr.bin.myapp

更改后，重新加載配置文件：

sudo apparmor_parser -r /etc/apparmor.d/usr.bin.myapp

第九步：禁用 AppArmor（如果需要）

如果你出于任何原因需要禁用 AppArmor，你可以將所有配置文件設(shè)置為抱怨模式：

sudo aa-complain /etc/apparmor.d/*

或者，你可以通過編輯 GRUB 配置并刪除 security=apparmor 選項(xiàng)來完全禁用 AppArmor，然后更新 GRUB 并重新啟動(dòng)。

AppArmor配置文件詳解

AppArmor 配置文件是簡單的文本文件，位于 /etc/apparmor.d/ 目錄中。它們包含以下主要元素：

Include 語句:使用 #include 指令可以包含其他文件中的規(guī)則，以便重用配置。例如：#include 。

路徑條目 (Path Entries):這些條目定義應(yīng)用程序可以訪問的文件和目錄。

例如：/bin/ping mixr 表示允許 /bin/ping 文件具有讀 (r)、執(zhí)行 (x) 和內(nèi)存映射 (m) 的權(quán)限。

AppArmor 使用路徑來標(biāo)識文件系統(tǒng)對象，而不是像 SELinux 那樣使用 inode 號。

能力條目 (Capability Entries):這些條目定義應(yīng)用程序可以使用的內(nèi)核特權(quán)。

例如：capability net_raw 表示允許應(yīng)用程序訪問 CAP_NET_RAW 功能。

訪問模式 (Access Modes)：

r: 讀取權(quán)限。

w: 寫入權(quán)限。

x: 執(zhí)行權(quán)限。

m: 允許 mmap(2) 調(diào)用時(shí)使用 PROT_EXEC。

l: 鏈接權(quán)限。

ux: 無約束執(zhí)行。

Ux: 無約束執(zhí)行，并清除環(huán)境。

px: 離散配置文件執(zhí)行。

Px: 離散配置文件執(zhí)行，并清除環(huán)境。

ix: 繼承執(zhí)行權(quán)限。

deny: 明確拒絕指定的訪問權(quán)限。

例如，一個(gè)簡單的 /etc/apparmor.d/bin.ping 配置文件可能如下所示：

#include/bin/ping flags=(complain) { #include #include #include capability net_raw, capability setuid, network inet raw, /bin/ping mixr, /etc/modules.conf r,}

#include ： 包含 tunables/global 文件中的規(guī)則。

/bin/ping flags=(complain)： 指定 /bin/ping 的路徑，并將模式設(shè)置為 “抱怨”。

capability net_raw： 允許應(yīng)用程序訪問 CAP_NET_RAW 功能。

/bin/ping mixr： 允許應(yīng)用程序?qū)?/bin/ping 文件進(jìn)行讀取、執(zhí)行和內(nèi)存映射。

/etc/modules.conf r: 允許應(yīng)用程序讀取 /etc/modules.conf 文件。

在配置文件中，可以使用 owner 關(guān)鍵字來指定對特定文件或目錄的訪問權(quán)限，例如 owner /etc/nginx/modules-enabled/ r 表示只有 /etc/nginx/modules-enabled/ 的所有者才能讀取該目錄。

通過AppArmor的這些功能和操作指南，樹莓派開發(fā)者可以有效地為自己的應(yīng)用程序設(shè)置精細(xì)的訪問控制，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，防止?jié)撛诘膼阂夤艉蜋?quán)限濫用，從而確保樹莓派設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)安全。

常見問題

1.AppArmor 和 SELinux 有什么區(qū)別？

AppArmor 和 SELinux 都是 Linux 的強(qiáng)制訪問控制系統(tǒng)，但它們的工作方式不同。

SELinux 基于 標(biāo)簽 (labels) 來標(biāo)識文件，而 AppArmor 基于 文件路徑 (file paths) 來標(biāo)識文件。

AppArmor 被認(rèn)為比 SELinux 更容易設(shè)置和使用，對現(xiàn)有系統(tǒng)的修改也更少。

SELinux 比 AppArmor 更復(fù)雜，控制更多的操作，并且支持多級安全 (MLS) 和多類別安全 (MCS)，可以實(shí)現(xiàn)更細(xì)粒度的安全控制。AppArmor 不支持 MLS/MCS，這使其在需要高安全性的環(huán)境中使用受限。SELinux 默認(rèn)情況下可以隔離容器，而 AppArmor 不能在容器之間進(jìn)行隔離。

2.如何在 AppArmor 中調(diào)試問題？

當(dāng)應(yīng)用程序出現(xiàn)問題時(shí)，首先應(yīng)禁用該應(yīng)用程序的 AppArmor 配置文件，并檢查是否有效。如果問題仍然存在，則問題與 AppArmor 無關(guān)。

AppArmor 將拒絕的操作記錄到系統(tǒng)日志 (syslog, auditd, kernel log, journald) 中。 你可以使用 aa-logprof 工具來分析日志，并根據(jù)需要更新配置文件。

可以使用 dmesg 或其他收集內(nèi)核消息的日志來查看 AppArmor 拒絕訪問的記錄。注意，只有非顯式拒絕的訪問會被記錄。

桌面系統(tǒng)可以使用 aa-notify 工具顯示圖形通知。

3.如何自定義 AppArmor 配置文件？

可以直接修改配置文件，但要注意配置文件會被視為 conffiles ，在相關(guān)包更新后，可能會收到 conffile 提示，或被自動(dòng)更新覆蓋。

可以使用 tunables 文件來定義變量，以便在多個(gè)配置文件中使用。例如，可以在 /etc/apparmor.d/tunables/home 中定義自定義的 “home” 目錄規(guī)則。

可以使用 本地包含 (local includes) 功能，在 /etc/apparmor.d/local/ 目錄中創(chuàng)建本地覆蓋規(guī)則，從而避免在更新時(shí)丟失自定義規(guī)則。

4.AppArmor 是否可以阻止所有互聯(lián)網(wǎng)連接？

AppArmor 可以用來限制應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)訪問，但它主要關(guān)注對文件系統(tǒng)和系統(tǒng)資源的訪問控制，而不是像防火墻那樣專門用于網(wǎng)絡(luò)流量過濾。AppArmor 可以限制應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)能力（例如使用 network inet raw 來允許程序使用原始套接字），但是，它不能像防火墻一樣阻止所有網(wǎng)絡(luò)連接。

5.AppArmor 的性能如何？

AppArmor 的性能開銷很小，通常不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生明顯影響。

6.AppArmor 的發(fā)展歷史？

AppArmor 最初由 Immunix 開發(fā)，名為 SubDomain，后來被 Novell 收購并更名為 AppArmor。目前，AppArmor 的開發(fā)由 Canonical Ltd 支持。

AppArmor 的核心功能已集成到 Linux 2.6.36 及更高版本的內(nèi)核中。

Ubuntu與其他操作系統(tǒng)的安全性比較

與其他常見的操作系統(tǒng)相比，Ubuntu在安全性方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，特別是在軟件商店和應(yīng)用程序權(quán)限管理方面。

與Windows系統(tǒng)的比較：Windows系統(tǒng)雖然擁有豐富的軟件資源和廣泛的用戶基礎(chǔ)，但由于其閉源特性，軟件的安全審核和漏洞修復(fù)過程相對不夠透明和及時(shí)。相比之下，Ubuntu的軟件商店具有嚴(yán)格的安全審核機(jī)制，應(yīng)用程序的來源更加可靠，更新更加便捷。此外，Windows系統(tǒng)的應(yīng)用程序權(quán)限管理相對較為寬松，用戶往往需要依賴第三方安全軟件來增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。而Ubuntu的AppArmor提供了更細(xì)粒度的權(quán)限控制，能夠更好地保護(hù)系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)安全，這對于樹莓派等嵌入式設(shè)備來說，是一種更安全、更可靠的選擇。

與macOS系統(tǒng)的比較：macOS以其良好的安全性和用戶體驗(yàn)受到許多用戶的喜愛。然而，macOS主要針對蘋果自家的硬件設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，對樹莓派等第三方硬件的支持不夠友好。而且，macOS的應(yīng)用商店雖然也有一定的安全審核，但在應(yīng)用程序權(quán)限管理方面，其靈活性和細(xì)粒度不如Ubuntu的AppArmor。Ubuntu在樹莓派上的應(yīng)用更加靈活，用戶可以根據(jù)自己的需求自由定制安全策略，更好地適應(yīng)各種開發(fā)和應(yīng)用場景，從而在安全性與靈活性之間取得了更好的平衡。

結(jié)論

對于樹莓派開發(fā)者來說，Ubuntu憑借其軟件商店和AppArmor等強(qiáng)大的安全特性，為設(shè)備提供了可靠的安全保障。在軟件獲取與管理方面，Ubuntu軟件商店的嚴(yán)格審核和便捷更新機(jī)制確保了應(yīng)用程序的安全性和穩(wěn)定性；在應(yīng)用程序權(quán)限管理方面，AppArmor的細(xì)粒度權(quán)限控制有效限制了潛在的安全威脅，保護(hù)了系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)的安全。與Windows、macOS等其他操作系統(tǒng)相比，Ubuntu在安全性方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，特別是在樹莓派等嵌入式開發(fā)場景中，能夠更好地滿足開發(fā)者對安全性和靈活性的需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，選擇Ubuntu作為樹莓派的操作系統(tǒng)，將為開發(fā)者的項(xiàng)目提供堅(jiān)實(shí)的安全基礎(chǔ)，助力他們創(chuàng)造出更加安全、可靠的智能應(yīng)用。