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 = NULL;
 187         mono_stack_walk_no_il (get_caller_no_reflection_related, &m);
 188         if (!m)
 189                 g_warning ("could not find a caller outside reflection");
 190         return m;
 191 }
 192
 193 /*
 194  * check_field_access:
 195  *
 196  *      Return TRUE if the caller method can access the specified field, FALSE otherwise.
 197  */
 198 static gboolean
 199 check_field_access (MonoMethod *caller, MonoClassField *field)
 200 {
 201         /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
 202         if (caller) {
 203                 MonoClass *klass = (mono_field_get_flags (field) & FIELD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : mono_field_get_parent (field);
 204                 return mono_method_can_access_field_full (caller, field, klass);
 205         }
 206         return FALSE;
 207 }
 208
 209 /*
 210  * check_method_access:
 211  *
 212  *      Return TRUE if the caller method can access the specified callee method, FALSE otherwise.
 213  */
 214 static gboolean
 215 check_method_access (MonoMethod *caller, MonoMethod *callee)
 216 {
 217         /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
 218         if (caller) {
 219                 MonoClass *klass = (callee->flags & METHOD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : callee->klass;
 220                 return mono_method_can_access_method_full (caller, callee, klass);
 221         }
 222         return FALSE;
 223 }
 224
 225 /*
 226  * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field:
 227  *
 228  *      Ensure that the specified field can be used with reflection since
 229  *      Transparent code cannot access to Critical fields and can only use
 230  *      them if they are visible from it's point of view.
 231  *
 232  *      A FieldAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
 233  */
 234 void
 235 mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field (MonoClassField *field)
 236 {
 237         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 238         /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
 239         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 240                 return;
 241
 242         /* Transparent code cannot [get|set]value on Critical fields */
 243         if (mono_security_core_clr_class_level (mono_field_get_parent (field)) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 244                 mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
 245
 246         /* also it cannot access a fields that is not visible from it's (caller) point of view */
 247         if (!check_field_access (caller, field))
 248                 mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
 249 }
 250
 251 /*
 252  * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method:
 253  *
 254  *      Ensure that the specified method can be used with reflection since
 255  *      Transparent code cannot call Critical methods and can only call them
 256  *      if they are visible from it's point of view.
 257  *
 258  *      A MethodAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
 259  */
 260 void
 261 mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method (MonoMethod *method)
 262 {
 263         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 264         /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
 265         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 266                 return;
 267
 268         /* Transparent code cannot invoke, even using reflection, Critical code */
 269         if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 270                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 271
 272         /* also it cannot invoke a method that is not visible from it's (caller) point of view */
 273         if (!check_method_access (caller, method))
 274                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 275 }
 276
 277 /*
 278  * can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization:
 279  *
 280  *      Mono's mscorlib use delegates to optimize PropertyInfo and EventInfo
 281  *      reflection calls. This requires either a bunch of additional, and not
 282  *      really required, [SecuritySafeCritical] in the class libraries or
 283  *      (like this) a way to skip them. As a bonus we also avoid the stack
 284  *      walk to find the caller.
 285  *
 286  *      Return TRUE if we can skip this "internal" delegate creation, FALSE
 287  *      otherwise.
 288  */
 289 static gboolean
 290 can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (MonoMethod *method)
 291 {
 292         if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
 293                 return FALSE;
 294
 295         if (strcmp (method->klass->name_space, "System.Reflection") != 0)
 296                 return FALSE;
 297
 298         if (strcmp (method->klass->name, "MonoProperty") == 0) {
 299                 if ((strcmp (method->name, "GetterAdapterFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticGetterAdapterFrame") == 0)
 300                         return TRUE;
 301         } else if (strcmp (method->klass->name, "EventInfo") == 0) {
 302                 if ((strcmp (method->name, "AddEventFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticAddEventAdapterFrame") == 0)
 303                         return TRUE;
 304         }
 305
 306         return FALSE;
 307 }
 308
 309 /*
 310  * mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation:
 311  *
 312  *      Return TRUE if a delegate can be created on the specified method.
 313  *      CoreCLR also affect the binding, so throwOnBindFailure must be
 314  *      FALSE to let this function return (FALSE) normally, otherwise (if
 315  *      throwOnBindFailure is TRUE) itwill throw an ArgumentException.
 316  *
 317  *      A MethodAccessException is thrown if the specified method is not
 318  *      visible from the caller point of view.
 319  */
 320 gboolean
 321 mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation (MonoMethod *method, gboolean throwOnBindFailure)
 322 {
 323         MonoMethod *caller;
 324
 325         /* note: mscorlib creates delegates to avoid reflection (optimization), we ignore those cases */
 326         if (can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (method))
 327                 return TRUE;
 328
 329         caller = get_reflection_caller ();
 330         /* if the "real" caller is not Transparent then it do can anything */
 331         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 332                 return TRUE;
 333
 334         /* otherwise it (as a Transparent caller) cannot create a delegate on a Critical method... */
 335         if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL) {
 336                 /* but this throws only if 'throwOnBindFailure' is TRUE */
 337                 if (!throwOnBindFailure)
 338                         return FALSE;
 339
 340                 mono_raise_exception (mono_get_exception_argument ("method", "Transparent code cannot call Critical code"));
 341         }
 342
 343         /* also it cannot create the delegate on a method that is not visible from it's (caller) point of view */
 344         if (!check_method_access (caller, method))
 345                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 346
 347         return TRUE;
 348 }
 349
 350 /*
 351  * mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object:
 352  *
 353  *      Called from mono_reflection_create_dynamic_method (reflection.c) to add some extra checks required for CoreCLR.
 354  *      Dynamic methods needs to check to see if the objects being used (e.g. methods, fields) comes from platform code
 355  *      and do an accessibility check in this case. Otherwise (i.e. user/application code) can be used without this extra
 356  *      accessbility check.
 357  */
 358 MonoException*
 359 mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object (gpointer ref, MonoClass *handle_class)
 360 {
 361         /* XXX find/create test cases for other handle_class XXX */
 362         if (handle_class == mono_defaults.fieldhandle_class) {
 363                 MonoClassField *field = (MonoClassField*) ref;
 364                 MonoClass *klass = mono_field_get_parent (field);
 365                 /* fields coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
 366                 if (mono_security_core_clr_is_platform_image (klass->image)) {
 367                         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 368                         /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
 369                         if (!check_field_access (caller, field))
 370                                 return mono_get_exception_field_access ();
 371                 }
 372         } else if (handle_class == mono_defaults.methodhandle_class) {
 373                 MonoMethod *method = (MonoMethod*) ref;
 374                 /* methods coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
 375                 if (mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image)) {
 376                         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 377                         /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
 378                         if (!check_method_access (caller, method))
 379                                 return mono_get_exception_method_access ();
 380                 }
 381         }
 382         return NULL;
 383 }
 384
 385 /*
 386  * mono_security_core_clr_level_from_cinfo:
 387  *
 388  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel that match the attribute located
 389  *      in the specified custom attributes. If no attribute is present it
 390  *      defaults to MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT, which is the default
 391  *      level for all code under the CoreCLR.
 392  */
 393 static MonoSecurityCoreCLRLevel
 394 mono_security_core_clr_level_from_cinfo (MonoCustomAttrInfo *cinfo, MonoImage *image)
 395 {
 396         int level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 397
 398         if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_safe_critical_attribute ()))
 399                 level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_SAFE_CRITICAL;
 400         if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_critical_attribute ()))
 401                 level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL;
 402
 403         return level;
 404 }
 405
 406 /*
 407  * mono_security_core_clr_class_level:
 408  *
 409  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified class.
 410  */
 411 MonoSecurityCoreCLRLevel
 412 mono_security_core_clr_class_level (MonoClass *class)
 413 {
 414         MonoCustomAttrInfo *cinfo;
 415         MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 416
 417         /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
 418         if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (class->image))
 419                 return level;
 420
 421         cinfo = mono_custom_attrs_from_class (class);
 422         if (cinfo) {
 423                 level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, class->image);
 424                 mono_custom_attrs_free (cinfo);
 425         }
 426
 427         if (level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT && class->nested_in)
 428                 level = mono_security_core_clr_class_level (class->nested_in);
 429
 430         return level;
 431 }
 432
 433 /*
 434  * mono_security_core_clr_method_level:
 435  *
 436  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified method.
 437  *      If with_class_level is TRUE then the type (class) will also be
 438  *      checked, otherwise this will only report the information about
 439  *      the method itself.
 440  */
 441 MonoSecurityCoreCLRLevel
 442 mono_security_core_clr_method_level (MonoMethod *method, gboolean with_class_level)
 443 {
 444         MonoCustomAttrInfo *cinfo;
 445         MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 446
 447         /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
 448         if (!method)
 449                 return level;
 450
 451         /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
 452         if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
 453                 return level;
 454
 455         cinfo = mono_custom_attrs_from_method (method);
 456         if (cinfo) {
 457                 level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, method->klass->image);
 458                 mono_custom_attrs_free (cinfo);
 459         }
 460
 461         if (with_class_level && level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 462                 level = mono_security_core_clr_class_level (method->klass);
 463
 464         return level;
 465 }
 466
 467 /*
 468  * mono_security_core_clr_is_platform_image:
 469  *
 470  *   Return the (cached) boolean value indicating if this image represent platform code
 471  */
 472 gboolean
 473 mono_security_core_clr_is_platform_image (MonoImage *image)
 474 {
 475         return image->core_clr_platform_code;
 476 }
 477
 478 /*
 479  * default_platform_check:
 480  *
 481  *      Default platform check. Always return FALSE.
 482  */
 483 static gboolean
 484 default_platform_check (const char *image_name)
 485 {
 486         return FALSE;
 487 }
 488
 489 static MonoCoreClrPlatformCB platform_callback = default_platform_check;
 490
 491 /*
 492  * mono_security_core_clr_determine_platform_image:
 493  *
 494  *      Call the supplied callback (from mono_security_set_core_clr_platform_callback)
 495  *      to determine if this image represents platform code.
 496  */
 497 gboolean
 498 mono_security_core_clr_determine_platform_image (MonoImage *image)
 499 {
 500         return platform_callback (image->name);
 501 }
 502
 503 /*
 504  * mono_security_enable_core_clr:
 505  *
 506  *   Enable the verifier and the CoreCLR security model
 507  */
 508 void
 509 mono_security_enable_core_clr ()
 510 {
 511         mono_verifier_set_mode (MONO_VERIFIER_MODE_VERIFIABLE);
 512         mono_security_set_mode (MONO_SECURITY_MODE_CORE_CLR);
 513 }
 514
 515 /*
 516  * mono_security_set_core_clr_platform_callback:
 517  *
 518  *      Set the callback function that will be used to determine if an image
 519  *      is part, or not, of the platform code.
 520  */
 521 void
 522 mono_security_set_core_clr_platform_callback (MonoCoreClrPlatformCB callback)
 523 {
 524         platform_callback = callback;
 525 }
 526