mono/metadata/security-core-clr.c

   1 /*
   2  * security-core-clr.c: CoreCLR security
   3  *
   4  * Authors:
   5  *      Mark Probst <mark.probst@gmail.com>
   6  *      Sebastien Pouliot  <sebastien@ximian.com>
   7  *
   8  * Copyright 2007-2009 Novell, Inc (http://www.novell.com)
   9  */
  10
  11 #include <mono/metadata/class-internals.h>
  12 #include <mono/metadata/security-manager.h>
  13 #include <mono/metadata/assembly.h>
  14 #include <mono/metadata/appdomain.h>
  15 #include <mono/metadata/verify-internals.h>
  16 #include <mono/metadata/object.h>
  17 #include <mono/metadata/exception.h>
  18
  19 #include "security-core-clr.h"
  20
  21 gboolean mono_security_core_clr_test = FALSE;
  22
  23 static MonoClass*
  24 security_critical_attribute (void)
  25 {
  26         static MonoClass *class = NULL;
  27
  28         if (!class) {
  29                 class = mono_class_from_name (mono_defaults.corlib, "System.Security",
  30                         "SecurityCriticalAttribute");
  31         }
  32         g_assert (class);
  33         return class;
  34 }
  35
  36 static MonoClass*
  37 security_safe_critical_attribute (void)
  38 {
  39         static MonoClass *class = NULL;
  40
  41         if (!class) {
  42                 class = mono_class_from_name (mono_defaults.corlib, "System.Security",
  43                         "SecuritySafeCriticalAttribute");
  44         }
  45         g_assert (class);
  46         return class;
  47 }
  48
  49 /*
  50  * mono_security_core_clr_check_inheritance:
  51  *
  52  *      Determine if the specified class can inherit from its parent using
  53  *      the CoreCLR inheritance rules.
  54  *
  55  *      Base Type       Allow Derived Type
  56  *      ------------    ------------------
  57  *      Transparent     Transparent, SafeCritical, Critical
  58  *      SafeCritical    SafeCritical, Critical
  59  *      Critical        Critical
  60  *
  61  *      Reference: http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc765416.aspx#id0190030
  62  */
  63 void
  64 mono_security_core_clr_check_inheritance (MonoClass *class)
  65 {
  66         MonoSecurityCoreCLRLevel class_level, parent_level;
  67         MonoClass *parent = class->parent;
  68
  69         if (!parent)
  70                 return;
  71
  72         class_level = mono_security_core_clr_class_level (class);
  73         parent_level = mono_security_core_clr_class_level (parent);
  74
  75         if (class_level < parent_level)
  76                 mono_class_set_failure (class, MONO_EXCEPTION_TYPE_LOAD, NULL);
  77 }
  78
  79 /*
  80  * mono_security_core_clr_check_override:
  81  *
  82  *      Determine if the specified override can "legally" override the
  83  *      specified base method using the CoreCLR inheritance rules.
  84  *
  85  *      Base (virtual/interface)        Allowed override
  86  *      ------------------------        -------------------------
  87  *      Transparent                     Transparent, SafeCritical
  88  *      SafeCritical                    Transparent, SafeCritical
  89  *      Critical                        Critical
  90  *
  91  *      Reference: http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc765416.aspx#id0190030
  92  */
  93 void
  94 mono_security_core_clr_check_override (MonoClass *class, MonoMethod *override, MonoMethod *base)
  95 {
  96         MonoSecurityCoreCLRLevel base_level = mono_security_core_clr_method_level (base, FALSE);
  97         MonoSecurityCoreCLRLevel override_level = mono_security_core_clr_method_level (override, FALSE);
  98         /* if the base method is decorated with [SecurityCritical] then the overrided method MUST be too */
  99         if (base_level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL) {
 100                 if (override_level != MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 101                         mono_class_set_failure (class, MONO_EXCEPTION_TYPE_LOAD, NULL);
 102         } else {
 103                 /* base is [SecuritySafeCritical] or [SecurityTransparent], override MUST NOT be [SecurityCritical] */
 104                 if (override_level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 105                         mono_class_set_failure (class, MONO_EXCEPTION_TYPE_LOAD, NULL);
 106         }
 107 }
 108
 109 /*
 110  * get_caller_no_reflection_related:
 111  *
 112  *      Find the first managed caller that is either:
 113  *      (a) located outside the platform code assemblies; or
 114  *      (b) not related to reflection and delegates
 115  *
 116  *      Returns TRUE to stop the stackwalk, FALSE to continue to the next frame.
 117  */
 118 static gboolean
 119 get_caller_no_reflection_related (MonoMethod *m, gint32 no, gint32 ilo, gboolean managed, gpointer data)
 120 {
 121         MonoMethod **dest = data;
 122         const char *ns;
 123
 124         /* skip unmanaged frames */
 125         if (!managed)
 126                 return FALSE;
 127
 128         if (m->wrapper_type != MONO_WRAPPER_NONE)
 129                 return FALSE;
 130
 131         /* quick out (any namespace not starting with an 'S' */
 132         ns = m->klass->name_space;
 133         if (!ns || (*ns != 'S')) {
 134                 *dest = m;
 135                 return TRUE;
 136         }
 137
 138         /* stop if the method is not part of platform code */
 139         if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (m->klass->image)) {
 140                 *dest = m;
 141                 return TRUE;
 142         }
 143
 144         /* any number of calls inside System.Reflection are allowed */
 145         if (strcmp (ns, "System.Reflection") == 0)
 146                 return FALSE;
 147
 148         /* any number of calls inside System.Reflection are allowed */
 149         if (strcmp (ns, "System.Reflection.Emit") == 0)
 150                 return FALSE;
 151
 152         /* calls from System.Delegate are also possible and allowed */
 153         if (strcmp (ns, "System") == 0) {
 154                 const char *kname = m->klass->name;
 155                 if ((*kname == 'D') && (strcmp (kname, "Delegate") == 0))
 156                         return FALSE;
 157                 if ((*kname == 'M') && (strcmp (kname, "MulticastDelegate")) == 0)
 158                         return FALSE;
 159                 if ((*kname == 'A') && (strcmp (kname, "Activator") == 0))
 160                         return FALSE;
 161         }
 162
 163         if (m == *dest) {
 164                 *dest = NULL;
 165                 return FALSE;
 166         }
 167
 168         *dest = m;
 169         return TRUE;
 170 }
 171
 172 /*
 173  * get_reflection_caller:
 174  *
 175  *      Walk to the first managed method outside:
 176  *      - System.Reflection* namespaces
 177  *      - System.[MulticastDelegate]Delegate or Activator type
 178  *      - platform code
 179  *      and return a pointer to its MonoMethod.
 180  *
 181  *      This is required since CoreCLR checks needs to be done on this "real" caller.
 182  */
 183 static MonoMethod*
 184 get_reflection_caller (void)
 185 {
 186         MonoMethod *m = mono_method_get_last_managed ();
 187         mono_stack_walk_no_il (get_caller_no_reflection_related, &m);
 188         return m;
 189 }
 190
 191 /*
 192  * check_field_access:
 193  *
 194  *      Return TRUE if the caller method can access the specified field, FALSE otherwise.
 195  */
 196 static gboolean
 197 check_field_access (MonoMethod *caller, MonoClassField *field)
 198 {
 199         MonoClass *klass = (mono_field_get_flags (field) & FIELD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : mono_field_get_parent (field);
 200         return mono_method_can_access_field_full (caller, field, klass);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * check_method_access:
 205  *
 206  *      Return TRUE if the caller method can access the specified callee method, FALSE otherwise.
 207  */
 208 static gboolean
 209 check_method_access (MonoMethod *caller, MonoMethod *callee)
 210 {
 211         MonoClass *klass = (callee->flags & METHOD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : callee->klass;
 212         return mono_method_can_access_method_full (caller, callee, klass);
 213 }
 214
 215 /*
 216  * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field:
 217  *
 218  *      Ensure that the specified field can be used with reflection since
 219  *      Transparent code cannot access to Critical fields and can only use
 220  *      them if they are visible from it's point of view.
 221  *
 222  *      A FieldAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
 223  */
 224 void
 225 mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field (MonoClassField *field)
 226 {
 227         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 228         /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
 229         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 230                 return;
 231
 232         /* Transparent code cannot [get|set]value on Critical fields */
 233         if (mono_security_core_clr_class_level (mono_field_get_parent (field)) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 234                 mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
 235
 236         /* also it cannot access a fields that is not visible from it's (caller) point of view */
 237         if (!check_field_access (caller, field))
 238                 mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
 239 }
 240
 241 /*
 242  * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method:
 243  *
 244  *      Ensure that the specified method can be used with reflection since
 245  *      Transparent code cannot call Critical methods and can only call them
 246  *      if they are visible from it's point of view.
 247  *
 248  *      A MethodAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
 249  */
 250 void
 251 mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method (MonoMethod *method)
 252 {
 253         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 254         /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
 255         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 256                 return;
 257
 258         /* Transparent code cannot invoke, even using reflection, Critical code */
 259         if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 260                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 261
 262         /* also it cannot invoke a method that is not visible from it's (caller) point of view */
 263         if (!check_method_access (caller, method))
 264                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 265 }
 266
 267 /*
 268  * can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization:
 269  *
 270  *      Mono's mscorlib use delegates to optimize PropertyInfo and EventInfo
 271  *      reflection calls. This requires either a bunch of additional, and not
 272  *      really required, [SecuritySafeCritical] in the class libraries or
 273  *      (like this) a way to skip them. As a bonus we also avoid the stack
 274  *      walk to find the caller.
 275  *
 276  *      Return TRUE if we can skip this "internal" delegate creation, FALSE
 277  *      otherwise.
 278  */
 279 static gboolean
 280 can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (MonoMethod *method)
 281 {
 282         if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
 283                 return FALSE;
 284
 285         if (strcmp (method->klass->name_space, "System.Reflection") != 0)
 286                 return FALSE;
 287
 288         if (strcmp (method->klass->name, "MonoProperty") == 0) {
 289                 if ((strcmp (method->name, "GetterAdapterFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticGetterAdapterFrame"))
 290                         return TRUE;
 291         } else if (strcmp (method->klass->name, "EvenInfo") == 0) {
 292                 if ((strcmp (method->name, "AddEventFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticAddEventAdapterFrame"))
 293                         return TRUE;
 294         }
 295
 296         return FALSE;
 297 }
 298
 299 /*
 300  * mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation:
 301  *
 302  *      Return TRUE if a delegate can be created on the specified method.
 303  *      CoreCLR also affect the binding, so throwOnBindFailure must be
 304  *      FALSE to let this function return (FALSE) normally, otherwise (if
 305  *      throwOnBindFailure is TRUE) itwill throw an ArgumentException.
 306  *
 307  *      A MethodAccessException is thrown if the specified method is not
 308  *      visible from the caller point of view.
 309  */
 310 gboolean
 311 mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation (MonoMethod *method, gboolean throwOnBindFailure)
 312 {
 313         MonoMethod *caller;
 314
 315         /* note: mscorlib creates delegates to avoid reflection (optimization), we ignore those cases */
 316         if (can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (method))
 317                 return TRUE;
 318
 319         caller = get_reflection_caller ();
 320         /* if the "real" caller is not Transparent then it do can anything */
 321         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 322                 return TRUE;
 323
 324         /* otherwise it (as a Transparent caller) cannot create a delegate on a Critical method... */
 325         if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL) {
 326                 /* but this throws only if 'throwOnBindFailure' is TRUE */
 327                 if (!throwOnBindFailure)
 328                         return FALSE;
 329
 330                 mono_raise_exception (mono_get_exception_argument ("method", "Transparent code cannot call Critical code"));
 331         }
 332
 333         /* also it cannot create the delegate on a method that is not visible from it's (caller) point of view */
 334         if (!check_method_access (caller, method))
 335                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 336
 337         return TRUE;
 338 }
 339
 340 /*
 341  * mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object:
 342  *
 343  *      Called from mono_reflection_create_dynamic_method (reflection.c) to add some extra checks required for CoreCLR.
 344  *      Dynamic methods needs to check to see if the objects being used (e.g. methods, fields) comes from platform code
 345  *      and do an accessibility check in this case. Otherwise (i.e. user/application code) can be used without this extra
 346  *      accessbility check.
 347  */
 348 MonoException*
 349 mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object (gpointer ref, MonoClass *handle_class)
 350 {
 351         /* XXX find/create test cases for other handle_class XXX */
 352         if (handle_class == mono_defaults.fieldhandle_class) {
 353                 MonoClassField *field = (MonoClassField*) ref;
 354                 MonoClass *klass = mono_field_get_parent (field);
 355                 /* fields coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
 356                 if (mono_security_core_clr_is_platform_image (klass->image)) {
 357                         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 358                         /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
 359                         if (!check_field_access (caller, field))
 360                                 return mono_get_exception_field_access ();
 361                 }
 362         } else if (handle_class == mono_defaults.methodhandle_class) {
 363                 MonoMethod *method = (MonoMethod*) ref;
 364                 /* methods coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
 365                 if (mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image)) {
 366                         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 367                         /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
 368                         if (!check_method_access (caller, method))
 369                                 return mono_get_exception_method_access ();
 370                 }
 371         }
 372         return NULL;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * mono_security_core_clr_level_from_cinfo:
 377  *
 378  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel that match the attribute located
 379  *      in the specified custom attributes. If no attribute is present it
 380  *      defaults to MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT, which is the default
 381  *      level for all code under the CoreCLR.
 382  */
 383 static MonoSecurityCoreCLRLevel
 384 mono_security_core_clr_level_from_cinfo (MonoCustomAttrInfo *cinfo, MonoImage *image)
 385 {
 386         int level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 387
 388         if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_safe_critical_attribute ()))
 389                 level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_SAFE_CRITICAL;
 390         if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_critical_attribute ()))
 391                 level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL;
 392
 393         return level;
 394 }
 395
 396 /*
 397  * mono_security_core_clr_class_level:
 398  *
 399  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified class.
 400  */
 401 MonoSecurityCoreCLRLevel
 402 mono_security_core_clr_class_level (MonoClass *class)
 403 {
 404         MonoCustomAttrInfo *cinfo;
 405         MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 406
 407         /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
 408         if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (class->image))
 409                 return level;
 410
 411         cinfo = mono_custom_attrs_from_class (class);
 412         if (cinfo) {
 413                 level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, class->image);
 414                 mono_custom_attrs_free (cinfo);
 415         }
 416
 417         if (level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT && class->nested_in)
 418                 level = mono_security_core_clr_class_level (class->nested_in);
 419
 420         return level;
 421 }
 422
 423 /*
 424  * mono_security_core_clr_method_level:
 425  *
 426  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified method.
 427  *      If with_class_level is TRUE then the type (class) will also be
 428  *      checked, otherwise this will only report the information about
 429  *      the method itself.
 430  */
 431 MonoSecurityCoreCLRLevel
 432 mono_security_core_clr_method_level (MonoMethod *method, gboolean with_class_level)
 433 {
 434         MonoCustomAttrInfo *cinfo;
 435         MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 436
 437         /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
 438         if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
 439                 return level;
 440
 441         cinfo = mono_custom_attrs_from_method (method);
 442         if (cinfo) {
 443                 level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, method->klass->image);
 444                 mono_custom_attrs_free (cinfo);
 445         }
 446
 447         if (with_class_level && level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 448                 level = mono_security_core_clr_class_level (method->klass);
 449
 450         return level;
 451 }
 452
 453 /*
 454  * mono_security_core_clr_is_platform_image:
 455  *
 456  *   Return the (cached) boolean value indicating if this image represent platform code
 457  */
 458 gboolean
 459 mono_security_core_clr_is_platform_image (MonoImage *image)
 460 {
 461         return image->core_clr_platform_code;
 462 }
 463
 464 /*
 465  * default_platform_check:
 466  *
 467  *      Default platform check. Always return FALSE.
 468  */
 469 static gboolean
 470 default_platform_check (const char *image_name)
 471 {
 472         return FALSE;
 473 }
 474
 475 static MonoCoreClrPlatformCB platform_callback = default_platform_check;
 476
 477 /*
 478  * mono_security_core_clr_determine_platform_image:
 479  *
 480  *      Call the supplied callback (from mono_security_set_core_clr_platform_callback)
 481  *      to determine if this image represents platform code.
 482  */
 483 gboolean
 484 mono_security_core_clr_determine_platform_image (MonoImage *image)
 485 {
 486         return platform_callback (image->name);
 487 }
 488
 489 /*
 490  * mono_security_enable_core_clr:
 491  *
 492  *   Enable the verifier and the CoreCLR security model
 493  */
 494 void
 495 mono_security_enable_core_clr ()
 496 {
 497         mono_verifier_set_mode (MONO_VERIFIER_MODE_VERIFIABLE);
 498         mono_security_set_mode (MONO_SECURITY_MODE_CORE_CLR);
 499 }
 500
 501 /*
 502  * mono_security_set_core_clr_platform_callback:
 503  *
 504  *      Set the callback function that will be used to determine if an image
 505  *      is part, or not, of the platform code.
 506  */
 507 void
 508 mono_security_set_core_clr_platform_callback (MonoCoreClrPlatformCB callback)
 509 {
 510         platform_callback = callback;
 511 }
 512