2009-11-18 Sebastien Pouliot <sebastien@ximian.com>
[mono.git] / mono / metadata / security-core-clr.c
index d2c92b3cb7e124414233ffe9be481f7acebbe2a1..f30d5f184337ca8b147b433a3e69a50f6a986dbd 100644 (file)
@@ -1,15 +1,20 @@
 /*
  * security-core-clr.c: CoreCLR security
  *
- * Author:
+ * Authors:
  *     Mark Probst <mark.probst@gmail.com>
+ *     Sebastien Pouliot  <sebastien@ximian.com>
  *
- * (C) 2007 Novell, Inc
+ * Copyright 2007-2009 Novell, Inc (http://www.novell.com)
  */
 
 #include <mono/metadata/class-internals.h>
 #include <mono/metadata/security-manager.h>
 #include <mono/metadata/assembly.h>
+#include <mono/metadata/appdomain.h>
+#include <mono/metadata/verify-internals.h>
+#include <mono/metadata/object.h>
+#include <mono/metadata/exception.h>
 
 #include "security-core-clr.h"
 
@@ -41,14 +46,394 @@ security_safe_critical_attribute (void)
        return class;
 }
 
-MonoSecurityCoreCLRLevel
+/*
+ * mono_security_core_clr_check_inheritance:
+ *
+ *     Determine if the specified class can inherit from its parent using 
+ *     the CoreCLR inheritance rules.
+ *
+ *     Base Type       Allow Derived Type
+ *     ------------    ------------------
+ *     Transparent     Transparent, SafeCritical, Critical
+ *     SafeCritical    SafeCritical, Critical
+ *     Critical        Critical
+ *
+ *     Reference: http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc765416.aspx#id0190030
+ */
+void
+mono_security_core_clr_check_inheritance (MonoClass *class)
+{
+       MonoSecurityCoreCLRLevel class_level, parent_level;
+       MonoClass *parent = class->parent;
+
+       if (!parent)
+               return;
+
+       class_level = mono_security_core_clr_class_level (class);
+       parent_level = mono_security_core_clr_class_level (parent);
+
+       if (class_level < parent_level)
+               mono_class_set_failure (class, MONO_EXCEPTION_TYPE_LOAD, NULL);
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_check_override:
+ *
+ *     Determine if the specified override can "legally" override the 
+ *     specified base method using the CoreCLR inheritance rules.
+ *
+ *     Base (virtual/interface)        Allowed override
+ *     ------------------------        -------------------------
+ *     Transparent                     Transparent, SafeCritical
+ *     SafeCritical                    Transparent, SafeCritical
+ *     Critical                        Critical
+ *
+ *     Reference: http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc765416.aspx#id0190030
+ */
+void
+mono_security_core_clr_check_override (MonoClass *class, MonoMethod *override, MonoMethod *base)
+{
+       MonoSecurityCoreCLRLevel base_level = mono_security_core_clr_method_level (base, FALSE);
+       MonoSecurityCoreCLRLevel override_level = mono_security_core_clr_method_level (override, FALSE);
+       /* if the base method is decorated with [SecurityCritical] then the overrided method MUST be too */
+       if (base_level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL) {
+               if (override_level != MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
+                       mono_class_set_failure (class, MONO_EXCEPTION_TYPE_LOAD, NULL);
+       } else {
+               /* base is [SecuritySafeCritical] or [SecurityTransparent], override MUST NOT be [SecurityCritical] */
+               if (override_level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
+                       mono_class_set_failure (class, MONO_EXCEPTION_TYPE_LOAD, NULL);
+       }
+}
+
+/*
+ * get_caller_no_reflection_related:
+ *
+ *     Find the first managed caller that is either:
+ *     (a) located outside the platform code assemblies; or
+ *     (b) not related to reflection and delegates
+ *
+ *     Returns TRUE to stop the stackwalk, FALSE to continue to the next frame.
+ */
+static gboolean
+get_caller_no_reflection_related (MonoMethod *m, gint32 no, gint32 ilo, gboolean managed, gpointer data)
+{
+       MonoMethod **dest = data;
+       const char *ns;
+
+       /* skip unmanaged frames */
+       if (!managed)
+               return FALSE;
+
+       if (m->wrapper_type != MONO_WRAPPER_NONE)
+               return FALSE;
+
+       /* quick out (any namespace not starting with an 'S' */
+       ns = m->klass->name_space;
+       if (!ns || (*ns != 'S')) {
+               *dest = m;
+               return TRUE;
+       }
+
+       /* stop if the method is not part of platform code */
+       if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (m->klass->image)) {
+               *dest = m;
+               return TRUE;
+       }
+
+       /* any number of calls inside System.Reflection are allowed */
+       if (strcmp (ns, "System.Reflection") == 0)
+               return FALSE;
+
+       /* any number of calls inside System.Reflection are allowed */
+       if (strcmp (ns, "System.Reflection.Emit") == 0)
+               return FALSE;
+
+       /* calls from System.Delegate are also possible and allowed */
+       if (strcmp (ns, "System") == 0) {
+               const char *kname = m->klass->name;
+               if ((*kname == 'A') && (strcmp (kname, "Activator") == 0))
+                       return FALSE;
+
+               /* unlike most Invoke* cases InvokeMember is not inside System.Reflection[.Emit] but is SecuritySafeCritical */
+               if (((*kname == 'T') && (strcmp (kname, "Type") == 0)) || 
+                       ((*kname == 'M') && (strcmp (kname, "MonoType")) == 0)) {
+
+                       /* if calling InvokeMember then we can't stop the stackwalk here and need to look at the caller */
+                       if (strcmp (m->name, "InvokeMember") == 0)
+                               return FALSE;
+               }
+
+               /* the security check on the delegate is made at creation time, not at invoke time */
+               if (((*kname == 'D') && (strcmp (kname, "Delegate") == 0)) || 
+                       ((*kname == 'M') && (strcmp (kname, "MulticastDelegate")) == 0)) {
+
+                       /* if we're invoking then we can stop our stack walk */
+                       if (strcmp (m->name, "DynamicInvoke") != 0)
+                               return FALSE;
+               }
+       }
+
+       if (m == *dest) {
+               *dest = NULL;
+               return FALSE;
+       }
+
+       *dest = m;
+       return TRUE;
+}
+
+/*
+ * get_reflection_caller:
+ * 
+ *     Walk to the first managed method outside:
+ *     - System.Reflection* namespaces
+ *     - System.[MulticastDelegate]Delegate or Activator type
+ *     - platform code
+ *     and return a pointer to its MonoMethod.
+ *
+ *     This is required since CoreCLR checks needs to be done on this "real" caller.
+ */
+static MonoMethod*
+get_reflection_caller (void)
+{
+       MonoMethod *m = NULL;
+       mono_stack_walk_no_il (get_caller_no_reflection_related, &m);
+       if (!m)
+               g_warning ("could not find a caller outside reflection");
+       return m;
+}
+
+/*
+ * check_field_access:
+ *
+ *     Return TRUE if the caller method can access the specified field, FALSE otherwise.
+ */
+static gboolean
+check_field_access (MonoMethod *caller, MonoClassField *field)
+{
+       /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
+       if (caller) {
+               MonoClass *klass = (mono_field_get_flags (field) & FIELD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : mono_field_get_parent (field);
+               return mono_method_can_access_field_full (caller, field, klass);
+       }
+       return FALSE;
+}
+
+/*
+ * check_method_access:
+ *
+ *     Return TRUE if the caller method can access the specified callee method, FALSE otherwise.
+ */
+static gboolean
+check_method_access (MonoMethod *caller, MonoMethod *callee)
+{
+       /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
+       if (caller) {
+               MonoClass *klass = (callee->flags & METHOD_ATTRIBUTE_STATIC) ? NULL : callee->klass;
+               return mono_method_can_access_method_full (caller, callee, klass);
+       }
+       return FALSE;
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field:
+ *
+ *     Ensure that the specified field can be used with reflection since 
+ *     Transparent code cannot access to Critical fields and can only use
+ *     them if they are visible from it's point of view.
+ *
+ *     A FieldAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
+ */
+void
+mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_field (MonoClassField *field)
+{
+       MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
+       /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
+       if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
+               return;
+
+       /* Transparent code cannot [get|set]value on Critical fields */
+       if (mono_security_core_clr_class_level (mono_field_get_parent (field)) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
+               mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
+
+       /* also it cannot access a fields that is not visible from it's (caller) point of view */
+       if (!check_field_access (caller, field))
+               mono_raise_exception (mono_get_exception_field_access ());
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method:
+ *
+ *     Ensure that the specified method can be used with reflection since
+ *     Transparent code cannot call Critical methods and can only call them
+ *     if they are visible from it's point of view.
+ *
+ *     A MethodAccessException is thrown if the field is cannot be accessed.
+ */
+void
+mono_security_core_clr_ensure_reflection_access_method (MonoMethod *method)
+{
+       MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
+       /* CoreCLR restrictions applies to Transparent code/caller */
+       if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
+               return;
+
+       /* Transparent code cannot invoke, even using reflection, Critical code */
+       if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL)
+               mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
+
+       /* also it cannot invoke a method that is not visible from it's (caller) point of view */
+       if (!check_method_access (caller, method))
+               mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
+}
+
+/*
+ * can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization:
+ *
+ *     Mono's mscorlib use delegates to optimize PropertyInfo and EventInfo
+ *     reflection calls. This requires either a bunch of additional, and not
+ *     really required, [SecuritySafeCritical] in the class libraries or 
+ *     (like this) a way to skip them. As a bonus we also avoid the stack
+ *     walk to find the caller.
+ *
+ *     Return TRUE if we can skip this "internal" delegate creation, FALSE
+ *     otherwise.
+ */
+static gboolean
+can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (MonoMethod *method)
+{
+       if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
+               return FALSE;
+
+       if (strcmp (method->klass->name_space, "System.Reflection") != 0)
+               return FALSE;
+
+       if (strcmp (method->klass->name, "MonoProperty") == 0) {
+               if ((strcmp (method->name, "GetterAdapterFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticGetterAdapterFrame") == 0)
+                       return TRUE;
+       } else if (strcmp (method->klass->name, "EventInfo") == 0) {
+               if ((strcmp (method->name, "AddEventFrame") == 0) || strcmp (method->name, "StaticAddEventAdapterFrame") == 0)
+                       return TRUE;
+       }
+
+       return FALSE;
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation:
+ *
+ *     Return TRUE if a delegate can be created on the specified method. 
+ *     CoreCLR also affect the binding, so throwOnBindFailure must be 
+ *     FALSE to let this function return (FALSE) normally, otherwise (if
+ *     throwOnBindFailure is TRUE) it will throw an ArgumentException.
+ *
+ *     A MethodAccessException is thrown if the specified method is not
+ *     visible from the caller point of view.
+ */
+gboolean
+mono_security_core_clr_ensure_delegate_creation (MonoMethod *method, gboolean throwOnBindFailure)
+{
+       MonoMethod *caller;
+
+       /* note: mscorlib creates delegates to avoid reflection (optimization), we ignore those cases */
+       if (can_avoid_corlib_reflection_delegate_optimization (method))
+               return TRUE;
+
+       caller = get_reflection_caller ();
+       /* if the "real" caller is not Transparent then it do can anything */
+       if (mono_security_core_clr_method_level (caller, TRUE) != MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
+               return TRUE;
+
+       /* otherwise it (as a Transparent caller) cannot create a delegate on a Critical method... */
+       if (mono_security_core_clr_method_level (method, TRUE) == MONO_SECURITY_CORE_CLR_CRITICAL) {
+               /* but this throws only if 'throwOnBindFailure' is TRUE */
+               if (!throwOnBindFailure)
+                       return FALSE;
+
+               mono_raise_exception (mono_get_exception_argument ("method", "Transparent code cannot call Critical code"));
+       }
+       
+       /* also it cannot create the delegate on a method that is not visible from it's (caller) point of view */
+       if (!check_method_access (caller, method))
+               mono_raise_exception (mono_get_exception_method_access ());
+
+       return TRUE;
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object:
+ *
+ *     Called from mono_reflection_create_dynamic_method (reflection.c) to add some extra checks required for CoreCLR.
+ *     Dynamic methods needs to check to see if the objects being used (e.g. methods, fields) comes from platform code
+ *     and do an accessibility check in this case. Otherwise (i.e. user/application code) can be used without this extra
+ *     accessbility check.
+ */
+MonoException*
+mono_security_core_clr_ensure_dynamic_method_resolved_object (gpointer ref, MonoClass *handle_class)
+{
+       /* XXX find/create test cases for other handle_class XXX */
+       if (handle_class == mono_defaults.fieldhandle_class) {
+               MonoClassField *field = (MonoClassField*) ref;
+               MonoClass *klass = mono_field_get_parent (field);
+               /* fields coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
+               if (mono_security_core_clr_is_platform_image (klass->image)) {
+                       MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
+                       /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
+                       if (!check_field_access (caller, field))
+                               return mono_get_exception_field_access ();
+               }
+       } else if (handle_class == mono_defaults.methodhandle_class) {
+               MonoMethod *method = (MonoMethod*) ref;
+               /* methods coming from platform code have extra protection (accessibility check) */
+               if (mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image)) {
+                       MonoMethod *caller = get_reflection_caller ();
+                       /* XXX Critical code probably can do this / need some test cases (safer off otherwise) XXX */
+                       if (!check_method_access (caller, method))
+                               return mono_get_exception_method_access ();
+               }
+       }
+       return NULL;
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_can_access_internals
+ *
+ *     Check if we allow [InternalsVisibleTo] to work between two images.
+ */
+gboolean
+mono_security_core_clr_can_access_internals (MonoImage *accessing, MonoImage* accessed)
+{
+       /* are we trying to access internals of a platform assembly ? if not this is acceptable */
+       if (!mono_security_core_clr_is_platform_image (accessed))
+               return TRUE;
+
+       /* we can't let everyone with the right name and public key token access the internals of platform code.
+        * (Silverlight can rely on the strongname signature of the assemblies, but Mono does not verify them)
+        * However platform code is fully trusted so it can access the internals of other platform code assemblies */
+       if (mono_security_core_clr_is_platform_image (accessing))
+               return TRUE;
+
+       /* catch-22: System.Xml needs access to mscorlib's internals (e.g. ArrayList) but is not considered platform code.
+        * Promoting it to platform code would create another issue since (both Mono/Moonlight or MS version of) 
+        * System.Xml.Linq.dll (an SDK, not platform, assembly) needs access to System.Xml.dll internals (either ). 
+        * The solution is to trust, even transparent code, in the plugin directory to access platform code internals */
+       return (strcmp (accessed->assembly->basedir, accessing->assembly->basedir) == 0);
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_level_from_cinfo:
+ *
+ *     Return the MonoSecurityCoreCLRLevel that match the attribute located
+ *     in the specified custom attributes. If no attribute is present it 
+ *     defaults to MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT, which is the default
+ *     level for all code under the CoreCLR.
+ */
+static MonoSecurityCoreCLRLevel
 mono_security_core_clr_level_from_cinfo (MonoCustomAttrInfo *cinfo, MonoImage *image)
 {
        int level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 
-       if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (image))
-               return level;
-
        if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_safe_critical_attribute ()))
                level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_SAFE_CRITICAL;
        if (cinfo && mono_custom_attrs_has_attr (cinfo, security_critical_attribute ()))
@@ -57,51 +442,148 @@ mono_security_core_clr_level_from_cinfo (MonoCustomAttrInfo *cinfo, MonoImage *i
        return level;
 }
 
-MonoSecurityCoreCLRLevel
-mono_security_core_clr_class_level (MonoClass *class)
+/*
+ * mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check:
+ *
+ *     Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified class, without 
+ *     checking for platform code. This help us avoid multiple redundant 
+ *     checks, e.g.
+ *     - a check for the method and one for the class;
+ *     - a check for the class and outer class(es) ...
+ */
+static MonoSecurityCoreCLRLevel
+mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check (MonoClass *class)
 {
+       MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
        MonoCustomAttrInfo *cinfo = mono_custom_attrs_from_class (class);
-       MonoSecurityCoreCLRLevel lvl = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, class->image);
-
-       if (cinfo)
+       if (cinfo) {
+               level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, class->image);
                mono_custom_attrs_free (cinfo);
+       }
+
+       if (level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT && class->nested_in)
+               level = mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check (class->nested_in);
 
-       if (lvl == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT && class->nested_in)
-               return mono_security_core_clr_class_level (class->nested_in);
-       else
-               return lvl;
+       return level;
 }
 
+/*
+ * mono_security_core_clr_class_level:
+ *
+ *     Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified class.
+ */
+MonoSecurityCoreCLRLevel
+mono_security_core_clr_class_level (MonoClass *class)
+{
+       /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
+       if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (class->image))
+               return MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
+
+       return mono_security_core_clr_class_level_no_platform_check (class);
+}
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_method_level:
+ *
+ *     Return the MonoSecurityCoreCLRLevel for the specified method.
+ *     If with_class_level is TRUE then the type (class) will also be
+ *     checked, otherwise this will only report the information about
+ *     the method itself.
+ */
 MonoSecurityCoreCLRLevel
 mono_security_core_clr_method_level (MonoMethod *method, gboolean with_class_level)
 {
-       MonoCustomAttrInfo *cinfo = mono_custom_attrs_from_method (method);
-       MonoSecurityCoreCLRLevel level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, method->klass->image);
+       MonoCustomAttrInfo *cinfo;
+       MonoSecurityCoreCLRLevel level = MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT;
 
-       if (with_class_level && level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
-               level = mono_security_core_clr_class_level (method->klass);
+       /* if get_reflection_caller returns NULL then we assume the caller has NO privilege */
+       if (!method)
+               return level;
+
+       /* non-platform code is always Transparent - whatever the attributes says */
+       if (!mono_security_core_clr_test && !mono_security_core_clr_is_platform_image (method->klass->image))
+               return level;
 
-       if (cinfo)
+       cinfo = mono_custom_attrs_from_method (method);
+       if (cinfo) {
+               level = mono_security_core_clr_level_from_cinfo (cinfo, method->klass->image);
                mono_custom_attrs_free (cinfo);
+       }
+
+       if (with_class_level && level == MONO_SECURITY_CORE_CLR_TRANSPARENT)
+               level = mono_security_core_clr_class_level (method->klass);
 
        return level;
 }
 
+/*
+ * mono_security_core_clr_is_platform_image:
+ *
+ *   Return the (cached) boolean value indicating if this image represent platform code
+ */
 gboolean
 mono_security_core_clr_is_platform_image (MonoImage *image)
 {
-       const char *prefix = mono_assembly_getrootdir ();
-       int prefix_len = strlen (prefix);
-       static const char subprefix[] = "/mono/2.1/";
-       int subprefix_len = strlen (subprefix);
+       return image->core_clr_platform_code;
+}
 
-       if (!image->name)
-               return FALSE;
-       if (strncmp (prefix, image->name, prefix_len) != 0)
-               return FALSE;
-       if (strncmp (subprefix, image->name + prefix_len, subprefix_len) != 0)
-               return FALSE;
-       if (strchr (image->name + prefix_len + subprefix_len, '/'))
-               return FALSE;
-       return TRUE;
+/*
+ * default_platform_check:
+ *
+ *     Default platform check. Always TRUE for current corlib (minimum 
+ *     trust-able subset) otherwise return FALSE. Any real CoreCLR host
+ *     should provide its own callback to define platform code (i.e.
+ *     this default is meant for test only).
+ */
+static gboolean
+default_platform_check (const char *image_name)
+{
+       if (mono_defaults.corlib) {
+               return (strcmp (mono_defaults.corlib->name, image_name) == 0);
+       } else {
+               /* this can get called even before we load corlib (e.g. the EXE itself) */
+               const char *corlib = "mscorlib.dll";
+               int ilen = strlen (image_name);
+               int clen = strlen (corlib);
+               return ((ilen >= clen) && (strcmp ("mscorlib.dll", image_name + ilen - clen) == 0));
+       }
 }
+
+static MonoCoreClrPlatformCB platform_callback = default_platform_check;
+
+/*
+ * mono_security_core_clr_determine_platform_image:
+ *
+ *     Call the supplied callback (from mono_security_set_core_clr_platform_callback) 
+ *     to determine if this image represents platform code.
+ */
+gboolean
+mono_security_core_clr_determine_platform_image (MonoImage *image)
+{
+       return platform_callback (image->name);
+}
+
+/*
+ * mono_security_enable_core_clr:
+ *
+ *   Enable the verifier and the CoreCLR security model
+ */
+void
+mono_security_enable_core_clr ()
+{
+       mono_verifier_set_mode (MONO_VERIFIER_MODE_VERIFIABLE);
+       mono_security_set_mode (MONO_SECURITY_MODE_CORE_CLR);
+}
+
+/*
+ * mono_security_set_core_clr_platform_callback:
+ *
+ *     Set the callback function that will be used to determine if an image
+ *     is part, or not, of the platform code.
+ */
+void
+mono_security_set_core_clr_platform_callback (MonoCoreClrPlatformCB callback)
+{
+       platform_callback = callback;
+}
+