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Lines of Context:
 
1
*****************************
 
2
Security aspects of Bazaar-NG
 
3
*****************************
 
4
 
 
5
 
 
6
* Good security is required.
 
7
 
 
8
* Usability is required for good security.
 
9
 
 
10
    Being too strict "because it's the secure way" just means that people will
 
11
    disable you altogether, or start doing things that they know is wrong,
 
12
    because the right way of doing this may be secure, but [..] also very
 
13
    inconvenient. 
 
14
 
 
15
    -- Linus Torvalds
 
16
 
 
17
.. contents:
 
18
 
 
19
Requirements
 
20
============
 
21
 
 
22
David Wheeler gives some good requirements__:
 
23
 
 
24
    Problem is, the people who develop SCM tools often don't think about what kind of security requirements they need to support. This mini-paper describes briefly the kinds of security requirements an SCM tool should support. 
 
25
 
 
26
__ http://www.dwheeler.com/essays/scm-security.html
 
27
 
 
28
    confidentiality_
 
29
      Are only those who should be able to read information able to do so?
 
30
 
 
31
    integrity
 
32
      Are only those who should be able to write/change information able to do so? This includes not only limiting access rights for writing, but also protecting against repository corruption.
 
33
 
 
34
    availability
 
35
      Is the system available to those who need it? (I.E., is it resistant to denial-of-service attacks?)
 
36
 
 
37
    identification/authentication
 
38
      Does the system safely authenticate its users? If it uses tokens (like passwords), are they protected when stored and while being sent over a network, or are they exposed as cleartext?
 
39
 
 
40
    audit
 
41
      Are actions recorded?
 
42
 
 
43
    non-repudiation
 
44
      Can the system "prove" that a certain user/key did an action later?
 
45
 
 
46
    self-protection
 
47
      Does the system protect itself, and can its own
 
48
      data (like timestamps) be trusted?
 
49
 
 
50
    trusted paths
 
51
      Can the system make sure that its communication with users is
 
52
      protected?
 
53
 
 
54
Attacker categories
 
55
-------------------
 
56
 
 
57
* Unprivileged outsiders.
 
58
 
 
59
  (Almost always read-only, but people might want to allow them to
 
60
  write in some cases, e.g. for wikis.)
 
61
 
 
62
* Non-malicious developers with privilege.
 
63
 
 
64
* Malicious developers with privilege.
 
65
 
 
66
* Attackers who have stolen a privileged developer's identity.
 
67
 
 
68
 
 
69
Access control
 
70
--------------
 
71
 
 
72
Dan Nicolaescu gives these examples of access control:
 
73
 
 
74
  - security related code that is still emabargoed, only select few
 
75
    are allowed to see it, it is not desirable to release this
 
76
    information to the public because a fix is still being worked
 
77
    on. It would be nice to be able to have this kind of code under
 
78
    the same version control system used for normal development for
 
79
    ease of use and easy merging, yet it is crucial to restrict access
 
80
    to a branches, files or directories to certain people.
 
81
 
 
82
  - feature freeze before a release. It would be good if the release
 
83
    manager could disable writing to the release branch, so that the
 
84
    last tests are run, and not have someone commit stuff by mistake. 
 
85
 
 
86
  - documentation/translation writers don't need write access to the
 
87
    whole source code, just to the documentation directories. 
 
88
 
 
89
  - For proprietary companies restricting access is even more
 
90
    important, for example only some engineers should access the
 
91
    latest development version of some code in order to keep some
 
92
    trade secrets, etc, etc.
 
93
 
 
94
In Bazaar-NG, the basic unit of access control is the branch.  If
 
95
people are not supposed to read a branch, or know of its existence,
 
96
put it somewhere where they can't see it.  If people are allowed to
 
97
read from but not write to a branch then set those permissions.  The
 
98
code can later be merged into a public branch if desired with no loss
 
99
of function.
 
100
 
 
101
We largely rely on lower-level security measures controlling who can
 
102
get read or write access to a branch.  If you have a branch that
 
103
should be confidential, then put it on an appropriately-secured
 
104
machine, with only people in a particular group allowed to read it.
 
105
 
 
106
Not having separate repositories is probably a feature here -- unlike
 
107
Subversion, no features depend on having branches be in the same
 
108
repository.  Each repository can have different group ownership.
 
109
(The directories should usually be setgid.)  It also makes it easier
 
110
to see just what the access control is; there is only one object that
 
111
can meaningfully have an ACL.
 
112
 
 
113
The existence of a secret branch can be fairly well hidden from the
 
114
world.  When its changes are merged in, all that is visible is the
 
115
name, date, and branch name of the commit, not anything about the
 
116
location of the source branch.
 
117
 
 
118
The documentation case I would handle by having a separate
 
119
documentation branch, which could perhaps be checked out into a
 
120
subdirectory when it is required.  I think this is fairly common for
 
121
larger projects even in CVS.
 
122
 
 
123
 
 
124
 
 
125
 
 
126
Confidentiality
 
127
---------------
 
128
 
 
129
As dwheeler points out, this can be important even for open source
 
130
projects, such as when preparing a security patch.
 
131
Mechanisms that send email should have an option to encrypt the mail.
 
132
 
 
133
I can't think of anywhere encrypted archives would be useful.  If you
 
134
want to store it on an encrypted filesystem you can.  If you want to
 
135
store encrypted files you can do that too, though that will leak some
 
136
information in the metadata and branch structure.
 
137
 
 
138
 
 
139
Security in distributed systems
 
140
-------------------------------
 
141
 
 
142
If I have a branch on my laptop, the software ultimately cannot
 
143
prevent me doing anything to that branch -- physical access trumps
 
144
software controls.  We can, at most, try to prevent non-malicious
 
145
mistakes.
 
146
 
 
147
The purpose of the software here is to protect other people, whose
 
148
machines I do not control.  In particular, it should be hard for me to
 
149
lie to them; the software should detect any false statements.
 
150
 
 
151
In particular, these should be prevented:
 
152
 
 
153
 * Claiming to be someone else.
 
154
 
 
155
 * Attempting to rewrite history.
 
156
 
 
157
 
 
158
Revocation
 
159
----------
 
160
 
 
161
Suppose Alice's code-signing key is stolen by an attacker Charles.
 
162
Charles can sign changesets purporting to come from Alice.  
 
163
 
 
164
Alice needs to revoke that key; hopefully she has saved a copy of the
 
165
key elsewhere and can use that to revoke it.  Failing that she can
 
166
mail everyone and ask them to delete it.  This can propagate through
 
167
the usual GPG mechanism, which is very nice.
 
168
 
 
169
Alice also needs to make a new key and get it trusted.
 
170
 
 
171
This revocation does not distinguish between changesets genuinely
 
172
signed by Alice in the past, and changesets fraudulently signed by
 
173
Charles. 
 
174
 
 
175
What can Alice do now?  First of all, she needs to work out what
 
176
changesets signed by her key can still be trusted.  One good way to do
 
177
this is to check against another branch signed by Bob.  If Bob's key
 
178
is safe, we know his copy of Alice's changesets are OK and the full
 
179
tree at various points is OK.
 
180
 
 
181
Then:
 
182
 
 
183
 * Go through her old changesets, check that they're OK -- perhaps
 
184
   restore from a trusted backup.  Re-sign those changesets with a new
 
185
   key bound to the same email address.  Publish the new signatures
 
186
   instead.
 
187
 
 
188
   (This seems to indicate it is a good idea to bind signatures to
 
189
   changeset by author name/address rather than by key ID.)
 
190
 
 
191
 * Roll-up all previous development into a new tree, then sign that.
 
192
   This means there is no safe access to the previous individual
 
193
   changes, but in some cases it may be OK.
 
194
 
 
195
If a key is revoked at a particular time then perhaps we could still
 
196
trust commits made before that time.  I don't know if GPG revocations
 
197
can support that.
 
198
 
 
199
 
 
200
Old keys
 
201
--------
 
202
 
 
203
Keys also expire, rather than being revoked.  What does this mean?
 
204
 
 
205
Ideally we would check that the date when a changeset claims to have
 
206
been signed is within the validity period of the key.  This requires
 
207
more GPG integration than may at the moment be possible, but in theory
 
208
we can do it.
 
209
 
 
210
Also need to make sure that commits are in order by date, or at least
 
211
reasonably close to being in order (to allow for some clock skew).
 
212
 
 
213
One interesting case is when version is committed for which both the
 
214
public and private keys have been lost.  This will always be
 
215
untrusted, but that should not prevent people continuing to use the
 
216
archive if they can accept that.
 
217
 
 
218
This suggests that perhaps we should allow for multiple signatures on
 
219
a single revision.
 
220
 
 
221
 
 
222
Encumbrance attacks
 
223
-------------------
 
224
 
 
225
A special case where we need to be able to destroy history to avoid a
 
226
legal problem.  Allowed as discussed elsewhere: either destroy commits
 
227
from the tail backwards, or equivalently branch from a previous
 
228
revision and replace with that.
 
229
 
 
230
People who saw the original branch can still prove it happened; people
 
231
who look in the future will not see any record.  
 
232
 
 
233
Either way, probably requires physical branch access.
 
234
 
 
235
 
 
236
Multiple signature keys
 
237
-----------------------
 
238
 
 
239
Should we allow for several signatures on a single changeset?  What
 
240
would that mean?  How do we know what signatures are meaningful or
 
241
worthwhile?
 
242
 
 
243
 
 
244
Forensics
 
245
---------
 
246
 
 
247
dwheeler:
 
248
 
 
249
   [O]nce you find out who did a malicious act, the SCM should make it
 
250
   easy to identify all of their actions. In short, if you make it
 
251
   easy to catch someone, you increase the attackers' risk... and that
 
252
   means the attacker is less likely to do it.
 
253
 
 
254
dwheeler asks that the committer's IP address be recorded.  Putting
 
255
this in the changeset seems to cause too much of a
 
256
privacy/confidentiality problem.  However, an active server might
 
257
reasonably record the IPs of all clients.
 
258
 
 
259
 
 
260
Non-repudiation
 
261
---------------
 
262
 
 
263
If a changeset has propagated to Bob, signed by Alice's key, then Bob
 
264
can prove that someone possessing Alice's key signed it.  Alice's only
 
265
way out is to claim her key was stolen.
 
266
 
 
267
 
 
268
Trusted review
 
269
--------------
 
270
 
 
271
Can be handled by importing onto another branch.  Can have various
 
272
levels for "quickly checked", "deeply trusted", etc.
 
273
 
 
274
(Is it really necessary to import onto a new branch rather than add
 
275
anotations to existing branches?  Copying the whole text seems a bit
 
276
redundant.  This might be a nice place for arch-style taggings, where
 
277
we just add a reference to another branch.)
 
278
 
 
279
 
 
280
Hooks
 
281
-----
 
282
 
 
283
Automatically running hooks downloaded from someone else is
 
284
dangerous.  In particular, the user may not have the chance to check
 
285
the hooks are reasonable before they are run.
 
286
 
 
287
Conversely, users can subvert client-side hooks.  If we want to run a
 
288
check before accepting code onto a shared branch, that must run on the
 
289
server.
 
290
 
 
291
Enforcing server-side checks gives a good way to run build,
 
292
formatting, suspiciousness checks, etc.  This implies that write
 
293
access to a repository is through a mediating daemon rather than by
 
294
directly writing. 
 
295
 
 
296
 
 
297
 
 
298
Signing
 
299
-------
 
300
 
 
301
We use signing to prove that a particular person (or 'principal',
 
302
possibly a robot) committed a particular changeset.
 
303
 
 
304
It is the job of external signing software to help work out whether
 
305
this is true or not.  This has several parts:
 
306
 
 
307
 * Mathematical verification that a signature on a particular 
 
308
   changeset header document is correct
 
309
 
 
310
 * Determining that the signature corresponds to a particular public
 
311
   key
 
312
 
 
313
 * Determining that the public key corresponds to the person claimed
 
314
   to have authored the changeset (identified by email address.)
 
315
 
 
316
The second two are really PKI functions, and somewhat harder than the
 
317
first.
 
318
 
 
319
The canonical implementation is to use GPG/OpenPGP, but anything will
 
320
do.  There are simpler RSA/DSA implementations which assume each user
 
321
manually builds a list of trusted keys.
 
322
 
 
323
This leaves open the question of which people should be trusted to
 
324
provide software on a particular branch or at all.  This is not a very
 
325
easy question for software to answer.  We assume that people will know
 
326
by other means.  For public code, it may be that all changesets are
 
327
re-signed by say samba-team@samba.org.
 
328
 
 
329
I think it is fair to distinguish people by an email address, or at
 
330
least by $ID@$DOMAIN.  There is no need to have this actually receive
 
331
email, so spam need not be a problem.
 
332
 
 
333
The signing design is inspired by the very usable security afforded by
 
334
OpenSSH: it automatically protects where it can, and allows higher
 
335
security to users who want to do some work (by offline verification of
 
336
signatures).
 
337
 
 
338
Using a signing mechanism other than GPG when key developers already
 
339
have GPG and there is a big infrastructure to support it seems
 
340
undesirable.  It is true that GPG is quite complex.
 
341
 
 
342
The purpose of signing is to protect against unauthorized modification
 
343
of archives. 
 
344
 
 
345
Bazaar-NG can apply a GPG signature to both patches and manifests.  This
 
346
vallows a later proof that the revision and the changeset were produced
 
347
by the author they claim to have been written by.
 
348
 
 
349
We cannot cryptographically prove that a particular patch was merged
 
350
into a branch, because the person doing the merge might have subverted
 
351
the patch in the process of merging it.  All we can prove
 
352
cryptographically is that the merge committer asserts they took the
 
353
patch.
 
354
 
 
355
GPGME and PyMe seem to give a reasonable interface for doing this:
 
356
there is a function to check a signature, and the return indicates the
 
357
signing name, with possible errors including a missing key, etc.
 
358
 
 
359
 
 
360
Sign branches, not revisions
 
361
''''''''''''''''''''''''''''
 
362
 
 
363
Aaron Bentley suggested the interesting idea of signing the mapping of
 
364
revisions onto branches, rather than revisions themselves.  For
 
365
example a branch could contain just a signed pointer to the most
 
366
recent revision. 
 
367
 
 
368
(It probably is useful to be able to check signatures on previous
 
369
revisions, for example when recovering from an intrusion.)
 
370
 
 
371
 
 
372
Protocol attacks
 
373
----------------
 
374
 
 
375
Both client and server should be resistant to malicious changesets,
 
376
network requests, etc.  There's no easy solution.
 
377
 
 
378
* Defense in depth.  Check reasonablenes at various points.
 
379
 
 
380
* Disallow changesets that try to change files outside of the branch.
 
381
 
 
382
 
 
383
Availability
 
384
------------
 
385
 
 
386
bzr can be configured so as to have no single point of failure to a
 
387
denial-of-service attack (or at least nearly none):
 
388
 
 
389
* Can have any number of mirrors of a branch.
 
390
 
 
391
* If a central server is taken out, developers can continue working
 
392
  with state they already have (unbind their branches), and can
 
393
  collaborate by email or other means until the server is repaired or
 
394
  replaced.
 
395
 
 
396
* The origin branch can be on a machine whose location is secret and
 
397
  which is not directly publicly accessible.
 
398
 
 
399
* Branches can be moved between machines or IP addresses without
 
400
  disrupting anything else.
 
401
 
 
402
* Branches can be moved around out-of-band, as tarballs over
 
403
  bittorrent, etc.
 
404
 
 
405
I think the only possible denial of service attacks are those that aim
 
406
to shut down the entire network, or block communication with
 
407
individual developers, for example by flooding their email address.
 
408
But if those people can get connected through some other means, they
 
409
can continue.