[논문 리뷰] nsroot: Minimalist Process Isolation Tool Implemented With Linux Namespaces

Inge Alexander Raknes, Bjørn Fjukstad외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 13.

Business Process Modeling and Analysis참고 문헌 7인용 수 5

한 줄 요약

nsroot는 Linux 네임스페이스를 활용해 루트 권한이 없이도 공유 HPC 시스템에서 데이터 분석 도구를 안전하고 최소한의 방식으로 샌드박싱할 수 있도록 하는 경량이며 루트리스 프로세스 격리 도구이다. chroot 유사한 명령줄 인터페이스를 제공하며, AppImage와 통합되어 패키지된 애플리케이션의 안전한 실행을 가능하게 하며, 작은 유지보수 가능한 코드베이스로 강력한 격리를 제공한다.

ABSTRACT

Data analyses in the life sciences are moving from tools run on a personal computer to services run on large computing platforms. This creates a need to package tools and dependencies for easy installation, configuration and deployment on distributed platforms. In addition, for secure execution there is a need for process isolation on a shared platform. Existing virtual machine and container technologies are often more complex than traditional Unix utilities, like chroot, and often require root privileges in order to set up or use. This is especially challenging on HPC systems where users typically do not have root access. We therefore present nsroot, a lightweight Linux namespaces based process isolation tool. It allows restricting the runtime environment of data analysis tools that may not have been designed with security as a top priority, in order to reduce the risk and consequences of security breaches, without requiring any special privileges. The codebase of nsroot is small, and it provides a command line interface similar to chroot. It can be used on all Linux kernels that implement user namespaces. In addition, we propose combining nsroot with the AppImage format for secure execution of packaged applications. nsroot is open sourced and available at: https://github.com/uit-no/nsroot

연구 동기 및 목표

• 공유 HPC 플랫폼에서 생명과학 분석 도구의 안전하고 이식 가능한 실행을 위한 점점 증가하는 수요를 해결하기 위해.
• 기존 가상머신 및 컨테이너가 HPC 사용자에게 너무 복잡하고 권한이 높아 루트 접근이 없는 경우에 적합하지 않은 한계를 극복하기 위해.
• chroot의 단순성은 유지하면서 Linux 네임스페이스를 사용해 더 강력한 격리를 제공하는 최소화된 사용자 공간 프로세스 격리 도구를 설계하기 위해.
• 네임스페이스 기반 격리를 통해 프로세스의 시스템 액세스를 제한함으로써 신뢰할 수 없는 또는 보안이 취약한 도구의 안전한 실행을 가능하게 하기 위해.
• 애플리케이션 배포 및 실행을 위한 원활하고 이식 가능하며 안전한 방식으로 AppImage 포맷과 통합하기 위해.

제안 방법

• 루트 권한이 없이도 격리된 프로세스 환경을 만들기 위해 Linux 사용자 네임스페이스를 활용한다.
• 시스템 관리자와 사용자가 익숙한 워크플로우를 제공하기 위해 chroot 유사한 명령줄 인터페이스를 구현한다.
• 파일시스템, UTS, PID, 네트워크, 마운트 네임스페이스에 대한 액세스를 제한하여 프로세스를 정의된 경계 내에 고립시킨다.
• 유지보수성 향상과 공격 표면 감소를 위해 최소한의 코드베이스를 사용한다.
• 애플리케이션과 모든 종속성을 함께 패키징하여 이식 가능하고 안전한 실행을 가능하게 하기 위해 AppImage와 결합한다.
• 모든 사용자 네임스페이스를 지원하는 Linux 커널에서 배포 가능하여 광범위한 호환성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 루트 권한이 없는 HPC 환경에서 어떻게 프로세스 격리를 달성할 수 있는가?
• RQ2 Linux 네임스페이스를 사용해 chroot 유사한 도구를 만들 수 있는가? 이는 기존 chroot보다 더 강력한 격리를 제공할 수 있는가?
• RQ3 안전하고 이식 가능한 데이터 분석 도구 실행을 가능하게 하는 최소한의 기능을 갖춘 구현은 무엇인가?
• RQ4 네임스페이스 기반 격리와 효과적으로 결합해 안전한 애플리케이션 배포를 가능하게 하기 위해 AppImage 포맷을 어떻게 활용할 수 있는가?
• RQ5 복잡한 설정이나 특권 운영 없이도 사용하기 쉬우면서도 안전한 도구를 만들 수 있는가?

주요 결과

• nsroot는 루트 접근 없이도 사용자 네임스페이스만을 사용해 강력한 프로세스 격리를 성공적으로 제공한다.
• 도구의 최소한의 코드베이스는 유지보수성 향상과 취약점 위험 감소에 기여한다.
• chroot와 유사한 사용성 모델을 달성해 HPC 사용자들이 도입하기 쉬운 장벽을 낮춘다.
• AppImage 통합을 통해 모든 종속성이 함께 패키지된 자가 포함된 애플리케이션의 안전한 실행이 가능하다.
• 모든 사용자 네임스페이스를 지원하는 Linux 커널에서 호환되어 넓은 배포 가능성을 확보한다.
• 공유 컴퓨팅 환경에서 신뢰할 수 없는 또는 보안이 취약한 데이터 분석 도구의 위험을 효과적으로 완화한다.