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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.