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 == 'A') && (strcmp (kname, "Activator") == 0))
 156                         return FALSE;
 157
 158                 // the security check on the delegate is made at creation time, not at invoke time
 159                 if (((*kname == 'D') && (strcmp (kname, "Delegate") == 0)) ||
 160                         ((*kname == 'M') && (strcmp (kname, "MulticastDelegate")) == 0)) {
 161
 162                         // if we're invoking then we can stop our stack walk
 163                         if (strcmp (m->name, "DynamicInvoke") != 0)
 164                                 return FALSE;
 165                 }
 166         }
 167
 168         if (m == *dest) {
 169                 *dest = NULL;
 170                 return FALSE;
 171         }
 172
 173         *dest = m;
 174         return TRUE;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * get_reflection_caller:
 179  *
 180  *      Walk to the first managed method outside:
 181  *      - System.Reflection* namespaces
 182  *      - System.[MulticastDelegate]Delegate or Activator type
 183  *      - platform code
 184  *      and return a pointer to its MonoMethod.
 185  *
 186  *      This is required since CoreCLR checks needs to be done on this "real" caller.
 187  */
 188 static MonoMethod*
 189 get_reflection_caller (void)
 190 {
 191         MonoMethod *m = NULL;
 192         mono_stack_walk_no_il (get_caller_no_reflection_related, &m);
 193         if (!m)
 194                 g_warning ("could not find a caller outside reflection");
 195         return m;
 196 }
 197
 198 /*
 199  * check_field_access:
 200  *
 201  *      Return TRUE if the caller method can access the specified field, FALSE otherwise.
 202  */
 203 static gboolean
 204 check_field_access (MonoMethod *caller, MonoClassField *field)
 205 {
 206         /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
 207         if (caller) {
 208                 MonoClass *klass = (mono_field_get_flags (field) & FIELD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : mono_field_get_parent (field);
 209                 return mono_method_can_access_field_full (caller, field, klass);
 210         }
 211         return FALSE;
 212 }
 213
 214 /*
 215  * check_method_access:
 216  *
 217  *      Return TRUE if the caller method can access the specified callee method, FALSE otherwise.
 218  */
 219 static gboolean
 220 check_method_access (MonoMethod *caller, MonoMethod *callee)
 221 {
 222         /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
 223         if (caller) {
 224                 MonoClass *klass = (callee->flags & METHOD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : callee->klass;
 225                 return mono_method_can_access_method_full (caller, callee, klass);
 226         }
 227         return FALSE;
 228 }
 229
 230 /*
 231  * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field:
 232  *
 233  *      Ensure that the specified field can be used with reflection since
 234  *      Transparent code cannot access to Critical fields and can only use
 235  *      them if they are visible from it's point of view.
 236  *
 237  *      A FieldAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
 238  */
 239 void
 240 mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field (MonoClassField *field)
 241 {
 242         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 243         /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
 244         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 245                 return;
 246
 247         /* Transparent code cannot [get|set]value on Critical fields */
 248         if (mono_security_core_clr_class_level (mono_field_get_parent (field)) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 249                 mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
 250
 251         /* also it cannot access a fields that is not visible from it's (caller) point of view */
 252         if (!check_field_access (caller, field))
 253                 mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
 254 }
 255
 256 /*
 257  * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method:
 258  *
 259  *      Ensure that the specified method can be used with reflection since
 260  *      Transparent code cannot call Critical methods and can only call them
 261  *      if they are visible from it's point of view.
 262  *
 263  *      A MethodAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
 264  */
 265 void
 266 mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method (MonoMethod *method)
 267 {
 268         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 269         /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
 270         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 271                 return;
 272
 273         /* Transparent code cannot invoke, even using reflection, Critical code */
 274         if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
 275                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 276
 277         /* also it cannot invoke a method that is not visible from it's (caller) point of view */
 278         if (!check_method_access (caller, method))
 279                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 280 }
 281
 282 /*
 283  * can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization:
 284  *
 285  *      Mono's mscorlib use delegates to optimize PropertyInfo and EventInfo
 286  *      reflection calls. This requires either a bunch of additional, and not
 287  *      really required, [SecuritySafeCritical] in the class libraries or
 288  *      (like this) a way to skip them. As a bonus we also avoid the stack
 289  *      walk to find the caller.
 290  *
 291  *      Return TRUE if we can skip this "internal" delegate creation, FALSE
 292  *      otherwise.
 293  */
 294 static gboolean
 295 can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (MonoMethod *method)
 296 {
 297         if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
 298                 return FALSE;
 299
 300         if (strcmp (method->klass->name_space, "System.Reflection") != 0)
 301                 return FALSE;
 302
 303         if (strcmp (method->klass->name, "MonoProperty") == 0) {
 304                 if ((strcmp (method->name, "GetterAdapterFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticGetterAdapterFrame") == 0)
 305                         return TRUE;
 306         } else if (strcmp (method->klass->name, "EventInfo") == 0) {
 307                 if ((strcmp (method->name, "AddEventFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticAddEventAdapterFrame") == 0)
 308                         return TRUE;
 309         }
 310
 311         return FALSE;
 312 }
 313
 314 /*
 315  * mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation:
 316  *
 317  *      Return TRUE if a delegate can be created on the specified method.
 318  *      CoreCLR also affect the binding, so throwOnBindFailure must be
 319  *      FALSE to let this function return (FALSE) normally, otherwise (if
 320  *      throwOnBindFailure is TRUE) itwill throw an ArgumentException.
 321  *
 322  *      A MethodAccessException is thrown if the specified method is not
 323  *      visible from the caller point of view.
 324  */
 325 gboolean
 326 mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation (MonoMethod *method, gboolean throwOnBindFailure)
 327 {
 328         MonoMethod *caller;
 329
 330         /* note: mscorlib creates delegates to avoid reflection (optimization), we ignore those cases */
 331         if (can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (method))
 332                 return TRUE;
 333
 334         caller = get_reflection_caller ();
 335         /* if the "real" caller is not Transparent then it do can anything */
 336         if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 337                 return TRUE;
 338
 339         /* otherwise it (as a Transparent caller) cannot create a delegate on a Critical method... */
 340         if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL) {
 341                 /* but this throws only if 'throwOnBindFailure' is TRUE */
 342                 if (!throwOnBindFailure)
 343                         return FALSE;
 344
 345                 mono_raise_exception (mono_get_exception_argument ("method", "Transparent code cannot call Critical code"));
 346         }
 347
 348         /* also it cannot create the delegate on a method that is not visible from it's (caller) point of view */
 349         if (!check_method_access (caller, method))
 350                 mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
 351
 352         return TRUE;
 353 }
 354
 355 /*
 356  * mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object:
 357  *
 358  *      Called from mono_reflection_create_dynamic_method (reflection.c) to add some extra checks required for CoreCLR.
 359  *      Dynamic methods needs to check to see if the objects being used (e.g. methods, fields) comes from platform code
 360  *      and do an accessibility check in this case. Otherwise (i.e. user/application code) can be used without this extra
 361  *      accessbility check.
 362  */
 363 MonoException*
 364 mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object (gpointer ref, MonoClass *handle_class)
 365 {
 366         /* XXX find/create test cases for other handle_class XXX */
 367         if (handle_class == mono_defaults.fieldhandle_class) {
 368                 MonoClassField *field = (MonoClassField*) ref;
 369                 MonoClass *klass = mono_field_get_parent (field);
 370                 /* fields coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
 371                 if (mono_security_core_clr_is_platform_image (klass->image)) {
 372                         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 373                         /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
 374                         if (!check_field_access (caller, field))
 375                                 return mono_get_exception_field_access ();
 376                 }
 377         } else if (handle_class == mono_defaults.methodhandle_class) {
 378                 MonoMethod *method = (MonoMethod*) ref;
 379                 /* methods coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
 380                 if (mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image)) {
 381                         MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
 382                         /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
 383                         if (!check_method_access (caller, method))
 384                                 return mono_get_exception_method_access ();
 385                 }
 386         }
 387         return NULL;
 388 }
 389
 390 /*
 391  * mono_security_core_clr_level_from_cinfo:
 392  *
 393  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel that match the attribute located
 394  *      in the specified custom attributes. If no attribute is present it
 395  *      defaults to MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT, which is the default
 396  *      level for all code under the CoreCLR.
 397  */
 398 static MonoSecurityCoreCLRLevel
 399 mono_security_core_clr_level_from_cinfo (MonoCustomAttrInfo *cinfo, MonoImage *image)
 400 {
 401         int level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 402
 403         if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_safe_critical_attribute ()))
 404                 level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_SAFE_CRITICAL;
 405         if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_critical_attribute ()))
 406                 level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL;
 407
 408         return level;
 409 }
 410
 411 /*
 412  * mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check:
 413  *
 414  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified class, without
 415  *      checking for platform code. This help us avoid multiple redundant
 416  *      checks, e.g.
 417  *      - a check for the method and one for the class;
 418  *      - a check for the class and outer class(es) ...
 419  */
 420 static MonoSecurityCoreCLRLevel
 421 mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check (MonoClass *class)
 422 {
 423         MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 424         MonoCustomAttrInfo *cinfo = mono_custom_attrs_from_class (class);
 425         if (cinfo) {
 426                 level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, class->image);
 427                 mono_custom_attrs_free (cinfo);
 428         }
 429
 430         if (level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT && class->nested_in)
 431                 level = mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check (class->nested_in);
 432
 433         return level;
 434 }
 435
 436 /*
 437  * mono_security_core_clr_class_level:
 438  *
 439  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified class.
 440  */
 441 MonoSecurityCoreCLRLevel
 442 mono_security_core_clr_class_level (MonoClass *class)
 443 {
 444         /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
 445         if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (class->image))
 446                 return MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 447
 448         return mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check (class);
 449 }
 450
 451 /*
 452  * mono_security_core_clr_method_level:
 453  *
 454  *      Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified method.
 455  *      If with_class_level is TRUE then the type (class) will also be
 456  *      checked, otherwise this will only report the information about
 457  *      the method itself.
 458  */
 459 MonoSecurityCoreCLRLevel
 460 mono_security_core_clr_method_level (MonoMethod *method, gboolean with_class_level)
 461 {
 462         MonoCustomAttrInfo *cinfo;
 463         MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 464
 465         /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
 466         if (!method)
 467                 return level;
 468
 469         /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
 470         if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
 471                 return level;
 472
 473         cinfo = mono_custom_attrs_from_method (method);
 474         if (cinfo) {
 475                 level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, method->klass->image);
 476                 mono_custom_attrs_free (cinfo);
 477         }
 478
 479         if (with_class_level && level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
 480                 level = mono_security_core_clr_class_level (method->klass);
 481
 482         return level;
 483 }
 484
 485 /*
 486  * mono_security_core_clr_is_platform_image:
 487  *
 488  *   Return the (cached) boolean value indicating if this image represent platform code
 489  */
 490 gboolean
 491 mono_security_core_clr_is_platform_image (MonoImage *image)
 492 {
 493         return image->core_clr_platform_code;
 494 }
 495
 496 /*
 497  * default_platform_check:
 498  *
 499  *      Default platform check. Always return FALSE.
 500  */
 501 static gboolean
 502 default_platform_check (const char *image_name)
 503 {
 504         return FALSE;
 505 }
 506
 507 static MonoCoreClrPlatformCB platform_callback = default_platform_check;
 508
 509 /*
 510  * mono_security_core_clr_determine_platform_image:
 511  *
 512  *      Call the supplied callback (from mono_security_set_core_clr_platform_callback)
 513  *      to determine if this image represents platform code.
 514  */
 515 gboolean
 516 mono_security_core_clr_determine_platform_image (MonoImage *image)
 517 {
 518         return platform_callback (image->name);
 519 }
 520
 521 /*
 522  * mono_security_enable_core_clr:
 523  *
 524  *   Enable the verifier and the CoreCLR security model
 525  */
 526 void
 527 mono_security_enable_core_clr ()
 528 {
 529         mono_verifier_set_mode (MONO_VERIFIER_MODE_VERIFIABLE);
 530         mono_security_set_mode (MONO_SECURITY_MODE_CORE_CLR);
 531 }
 532
 533 /*
 534  * mono_security_set_core_clr_platform_callback:
 535  *
 536  *      Set the callback function that will be used to determine if an image
 537  *      is part, or not, of the platform code.
 538  */
 539 void
 540 mono_security_set_core_clr_platform_callback (MonoCoreClrPlatformCB callback)
 541 {
 542         platform_callback = callback;
 543 }
 544