Windows NT/2K/XP版本的操作系统都支持NTFS格式的文件系统,这是一个有安全性质的文件系统,你可以通过Windows的资源管理器来设置对每个目录和文件的用户访问权限。这里我就不对NTFS的安全性进行讲述了,我默认你对NTFS的文件目录的安全设置有了一定的了解。在这里,我将向你介绍使用Windows的API函数来操纵NTFS的文件权限。
一、 理论和术语
在Windows NT/2K?XP下的对象,不一定是文件系统,还有其它的一些对象,如:进程、命名管道、打印机、网络共享、或是注册表等等,都可以设置用户访问权限。在Windows系统中,其是用一个安全描述符(Security Descriptors)的结构来保存其权限的设置信息,简称为SD,其在Windows SDK中的结构名是“SECURITY_DESCRIPTOR”,这是包括了安全设置信息的结构体。一个安全描述符包含以下信息:
一个安全标识符(Security identifiers),其标识了该信息是哪个对象的,也就是用于记录安全对象的ID。简称为:SID。 一个DACL(Discretionary Access Control List),其指出了允许和拒绝某用户或用户组的存取控制列表。 当一个进程需要访问安全对象,系统就会检查DACL来决定进程的访问权。如果一个对象没有DACL,那么就是说这个对象是任何人都可以拥有完全的访问权限。 一个SACL(System Access Control List),其指出了在该对象上的一组存取方式(如,读、写、运行等)的存取控制权限细节的列表。 还有其自身的一些控制位。 DACL和SACL构成了整个存取控制列表Access Control List,简称ACL,ACL中的每一项,我们叫做ACE(Access Control Entry),ACL中的每一个ACE。
我们的程序不用直接维护SD这个结构,这个结构由系统维护。我们只用使用Windows 提供的相关的API函数来取得并设置SD中的信息就行了。不过这些API函数只有Windows NT/2K/XP才支持。
安全对象Securable Object是拥有SD的Windows的对象。所有的被命名的Windows的对象都是安全对象。一些没有命名的对象是安全对象,如:进程和线程,也有安全描述符SD。在对大多数的创建安全对象的操作中都需要你传递一个SD的参数,如:CreateFile和CreateProcess函数。另外,Windows还提供了一系列有关安全对象的安全信息的存取函数,以供你取得对象上的安全设置,或修改对象上的安全设置。如:GetNamedSecurityInfo, SetNamedSecurityInfo,GetSecurityInfo, SetSecurityInfo。
下图说明了,安全对象和DACL以及访问者之间的联系(来源于MSDN)。注意,DACL表中的每个ACE的顺序是有意义的,如果前面的Allow(或denied)ACE通过了,那么,系统就不会检查后面的ACE了。
系统会按照顺序依次检查所有的ACE规则,如下面的条件满足,则退出:
1、 如果一个Access-Denied的ACE明显地拒绝了请求者。
2、 如果某Access-Allowed的ACE明显地同意了请求者。
3、 全部的ACE都检查完了,但是没有一条ACE明显地允许或是拒绝请求者,那么系统将使用默认值,拒绝请求者的访问。
更多的理论和描述,请参看MSDN。
二、 实践与例程
1、 例程一:创建一个有权限设置的目录
#include <windows.h>
void main(void)
{
SECURITY_ATTRIBUTES sa; //和文件有关的安全结构
SECURITY_DESCRIPTOR sd; //声明一个SD
BYTE aclBuffer[1024];
PACL pacl=(PACL)&aclBuffer; //声明一个ACL,长度是1024
BYTE sidBuffer[100];
PSID psid=(PSID) &sidBuffer; //声明一个SID,长度是100
DWORD sidBufferSize = 100;
char domainBuffer[80];
DWORD domainBufferSize = 80;
SID_NAME_USE snu;
HANDLE file;
//初始化一个SD
InitializeSecurityDescriptor(&sd, SECURITY_DESCRIPTOR_REVISION); //初始化一个ACL
InitializeAcl(pacl, 1024, ACL_REVISION); //查找一个用户hchen,并取该用户的SID
LookupAccountName(0, "hchen", psid,
&sidBufferSize, domainBuffer,
&domainBufferSize, &snu); //设置该用户的Access-Allowed的ACE,其权限为“所有权限”
AddAccessAllowedAce(pacl, ACL_REVISION, GENERIC_ALL, psid);
//把ACL设置到SD中
SetSecurityDescriptorDacl(&sd, TRUE, pacl, FALSE);
//把SD放到文件安全结构SA中
sa.nLength = sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES);
sa.bInheritHandle = FALSE;
sa.lpSecurityDescriptor = &sd;
//创建文件
file = CreateFile("c:\\testfile",
0, 0, &sa, CREATE_NEW, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0);
CloseHandle(file);
}
这个例子我是从网上找来的,改了改。其中使用到的关键的API函数,我都把其加粗了。从程序中我们可以看到,我们先初始化了一个SD和一个ACL,然后调用LookupAccountName取得用户的SID,然后通过这个SID,对ACL中加入一个有允许访问权限的ACE,然后再把整个ACL设置到SD中。最后,组织文件安全描述的SA结构,并调用CreateFile创建文件。如果你的操作系统是NTFS,那么,你可以看到你创建出来的文件的安全属性的样子:
这个程序旨在说明如何生成一个新的SD和ACL的用法,其有四个地方的不足和不清:
1、 对于ACL和SID的声明采用了硬编码的方式指定其长度。
2、 对于API函数,没有出错处理。
3、 没有说明如何修改已有文件或目录的安全设置。
4、 没有说明安全设置的继承性。
对于这些我将在下个例程中讲述。
2、 例程二、为目录增加一个安全设置项
在我把这个例程序例出来以前,请允许我多说一下。
1、 对于文件、目录、命令管道,我们不一定要使用GetNamedSecurityInfo和SetNamedSecurityInfo函数,我们可以使用其专用函数GetFileSecurity和SetFileSecurity函数来取得或设置文件对象的SD,以设置其访问权限。需要使用这两个函数并不容易,正如前面我们所说的,我们还需要处理SD参数,要处理SD,就需要处理DACL和ACE,以及用户的相关SID,于是,一系统列的函数就被这两个函数带出来了。
2、 对于上一个例子中的使用硬编码指定SID的处理方法是。调用LookupAccountName函数时,先把SID,Domain名的参数传为空NULL,于是LookupAccountName会返回用户的SID的长度和Domain名的长度,于是你可以根据这个长度分配内存,然后再次调用LookupAccountName函数。于是就可以达到到态分配内存的效果。对于ACL也一样。
3、 对于给文件的ACL中增加一个ACE条目,一般的做法是先取出文件上的ACL,逐条取出ACE,和现需要增加的ACE比较,如果有冲突,则删除已有的ACE,把新加的ACE添置到最后。这里的最后,应该是非继承而来的ACE的最后。关于ACL继承,NTFS中,你可以设置文件和目录是否继承于其父目录的设置。在程序中同样可以设置。
还是请看例程,这个程序比较长,来源于MSDN,我做了一点点修改,并把自己的理解加在注释中,所以,请注意代码中的注释:
#include <windows.h> #include <tchar.h> #include <stdio.h>
//使用Windows的HeapAlloc函数进行动态内存分配 #define myheapalloc(x) (HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, x)) #define myheapfree(x) (HeapFree(GetProcessHeap(), 0, x))
typedef BOOL (WINAPI *SetSecurityDescriptorControlFnPtr)( IN PSECURITY_DESCRIPTOR pSecurityDescriptor, IN SECURITY_DESCRIPTOR_CONTROL ControlBitsOfInterest, IN SECURITY_DESCRIPTOR_CONTROL ControlBitsToSet);
typedef BOOL (WINAPI *AddAccessAllowedAceExFnPtr)( PACL pAcl, DWORD dwAceRevision, DWORD AceFlags, DWORD AccessMask, PSID pSid );
BOOL AddAccessRights(TCHAR *lpszFileName, TCHAR *lpszAccountName, DWORD dwAccessMask) {
// 声明SID变量 SID_NAME_USE snuType;
// 声明和LookupAccountName相关的变量(注意,全为0,要在程序中动态分配) TCHAR * szDomain = NULL; DWORD cbDomain = 0; LPVOID pUserSID = NULL; DWORD cbUserSID = 0;
// 和文件相关的安全描述符 SD 的变量 PSECURITY_DESCRIPTOR pFileSD = NULL; // 结构变量 DWORD cbFileSD = 0; // SD的size
// 一个新的SD的变量,用于构造新的ACL(把已有的ACL和需要新加的ACL整合起来) SECURITY_DESCRIPTOR newSD;
// 和ACL 相关的变量 PACL pACL = NULL; BOOL fDaclPresent; BOOL fDaclDefaulted; ACL_SIZE_INFORMATION AclInfo;
// 一个新的 ACL 变量 PACL pNewACL = NULL; //结构指针变量 DWORD cbNewACL = 0; //ACL的size
// 一个临时使用的 ACE 变量 LPVOID pTempAce = NULL; UINT CurrentAceIndex = 0; //ACE在ACL中的位置
UINT newAceIndex = 0; //新添的ACE在ACL中的位置
//API函数的返回值,假设所有的函数都返回失败。 BOOL fResult; BOOL fAPISuccess;
SECURITY_INFORMATION secInfo = DACL_SECURITY_INFORMATION;
// 下面的两个函数是新的API函数,仅在Windows 2000以上版本的操作系统支持。 // 在此将从Advapi32.dll文件中动态载入。如果你使用VC++ 6.0编译程序,而且你想 // 使用这两个函数的静态链接。则请为你的编译加上:/D_WIN32_WINNT=0x0500 // 的编译参数。并且确保你的SDK的头文件和lib文件是最新的。 SetSecurityDescriptorControlFnPtr _SetSecurityDescriptorControl = NULL; AddAccessAllowedAceExFnPtr _AddAccessAllowedAceEx = NULL;
__try {
// // STEP 1: 通过用户名取得SID // 在这一步中LookupAccountName函数被调用了两次,第一次是取出所需要 // 的内存的大小,然后,进行内存分配。第二次调用才是取得了用户的帐户信息。 // LookupAccountName同样可以取得域用户或是用户组的信息。(请参看MSDN) //
fAPISuccess = LookupAccountName(NULL, lpszAccountName, pUserSID, &cbUserSID, szDomain, &cbDomain, &snuType);
// 以上调用API会失败,失败原因是内存不足。并把所需要的内存大小传出。 // 下面是处理非内存不足的错误。
if (fAPISuccess) __leave; else if (GetLastError() != ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER) { _tprintf(TEXT("LookupAccountName() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
pUserSID = myheapalloc(cbUserSID); if (!pUserSID) { _tprintf(TEXT("HeapAlloc() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
szDomain = (TCHAR *) myheapalloc(cbDomain * sizeof(TCHAR)); if (!szDomain) { _tprintf(TEXT("HeapAlloc() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
fAPISuccess = LookupAccountName(NULL, lpszAccountName, pUserSID, &cbUserSID, szDomain, &cbDomain, &snuType); if (!fAPISuccess) { _tprintf(TEXT("LookupAccountName() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 2: 取得文件(目录)相关的安全描述符SD // 使用GetFileSecurity函数取得一份文件SD的拷贝,同样,这个函数也 // 是被调用两次,第一次同样是取SD的内存长度。注意,SD有两种格式:自相关的 // (self-relative)和 完全的(absolute),GetFileSecurity只能取到“自 // 相关的”,而SetFileSecurity则需要完全的。这就是为什么需要一个新的SD, // 而不是直接在GetFileSecurity返回的SD上进行修改。因为“自相关的”信息 // 是不完整的。
fAPISuccess = GetFileSecurity(lpszFileName, secInfo, pFileSD, 0, &cbFileSD);
// 以上调用API会失败,失败原因是内存不足。并把所需要的内存大小传出。 // 下面是处理非内存不足的错误。 if (fAPISuccess) __leave; else if (GetLastError() != ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER) { _tprintf(TEXT("GetFileSecurity() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
pFileSD = myheapalloc(cbFileSD); if (!pFileSD) { _tprintf(TEXT("HeapAlloc() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
fAPISuccess = GetFileSecurity(lpszFileName, secInfo, pFileSD, cbFileSD, &cbFileSD); if (!fAPISuccess) { _tprintf(TEXT("GetFileSecurity() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 3: 初始化一个新的SD // if (!InitializeSecurityDescriptor(&newSD, SECURITY_DESCRIPTOR_REVISION)) { _tprintf(TEXT("InitializeSecurityDescriptor() failed.") TEXT("Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 4: 从GetFileSecurity 返回的SD中取DACL // if (!GetSecurityDescriptorDacl(pFileSD, &fDaclPresent, &pACL, &fDaclDefaulted)) { _tprintf(TEXT("GetSecurityDescriptorDacl() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 5: 取 DACL的内存size // GetAclInformation可以提供DACL的内存大小。只传入一个类型为 // ACL_SIZE_INFORMATION的structure的参数,需DACL的信息,是为了 // 方便我们遍历其中的ACE。 AclInfo.AceCount = 0; // Assume NULL DACL. AclInfo.AclBytesFree = 0; AclInfo.AclBytesInUse = sizeof(ACL);
if (pACL == NULL) fDaclPresent = FALSE;
// 如果DACL不为空,则取其信息。(大多数情况下“自关联”的DACL为空) if (fDaclPresent) { if (!GetAclInformation(pACL, &AclInfo, sizeof(ACL_SIZE_INFORMATION), AclSizeInformation)) { _tprintf(TEXT("GetAclInformation() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; } }
// // STEP 6: 计算新的ACL的size // 计算的公式是:原有的DACL的size加上需要添加的一个ACE的size,以 // 及加上一个和ACE相关的SID的size,最后减去两个字节以获得精确的大小。 cbNewACL = AclInfo.AclBytesInUse + sizeof(ACCESS_ALLOWED_ACE) + GetLengthSid(pUserSID) - sizeof(DWORD);
// // STEP 7: 为新的ACL分配内存 // pNewACL = (PACL) myheapalloc(cbNewACL); if (!pNewACL) { _tprintf(TEXT("HeapAlloc() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 8: 初始化新的ACL结构 // if (!InitializeAcl(pNewACL, cbNewACL, ACL_REVISION2)) { _tprintf(TEXT("InitializeAcl() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 9 如果文件(目录) DACL 有数据,拷贝其中的ACE到新的DACL中 // // 下面的代码假设首先检查指定文件(目录)是否存在的DACL,如果有的话, // 那么就拷贝所有的ACE到新的DACL结构中,我们可以看到其遍历的方法是采用 // ACL_SIZE_INFORMATION结构中的AceCount成员来完成的。在这个循环中, // 会按照默认的ACE的顺序来进行拷贝(ACE在ACL中的顺序是很关键的),在拷 // 贝过程中,先拷贝非继承的ACE(我们知道ACE会从上层目录中继承下来) //
newAceIndex = 0;
if (fDaclPresent && AclInfo.AceCount) {
for (CurrentAceIndex = 0; CurrentAceIndex < AclInfo.AceCount; CurrentAceIndex++) {
// // STEP 10: 从DACL中取ACE // if (!GetAce(pACL, CurrentAceIndex, &pTempAce)) { _tprintf(TEXT("GetAce() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 11: 检查是否是非继承的ACE // 如果当前的ACE是一个从父目录继承来的ACE,那么就退出循环。 // 因为,继承的ACE总是在非继承的ACE之后,而我们所要添加的ACE // 应该在已有的非继承的ACE之后,所有的继承的ACE之前。退出循环 // 正是为了要添加一个新的ACE到新的DACL中,这后,我们再把继承的 // ACE拷贝到新的DACL中。 // if (((ACCESS_ALLOWED_ACE *)pTempAce)->Header.AceFlags & INHERITED_ACE) break;
// // STEP 12: 检查要拷贝的ACE的SID是否和需要加入的ACE的SID一样, // 如果一样,那么就应该废掉已存在的ACE,也就是说,同一个用户的存取 // 权限的设置的ACE,在DACL中应该唯一。这在里,跳过对同一用户已设置 // 了的ACE,仅是拷贝其它用户的ACE。 // if (EqualSid(pUserSID, &(((ACCESS_ALLOWED_ACE *)pTempAce)->SidStart))) continue;
// // STEP 13: 把ACE加入到新的DACL中 // 下面的代码中,注意 AddAce 函数的第三个参数,这个参数的意思是 // ACL中的索引值,意为要把ACE加到某索引位置之后,参数MAXDWORD的 // 意思是确保当前的ACE是被加入到最后的位置。 // if (!AddAce(pNewACL, ACL_REVISION, MAXDWORD, pTempAce, ((PACE_HEADER) pTempAce)->AceSize)) { _tprintf(TEXT("AddAce() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
newAceIndex++; } }
// // STEP 14: 把一个 access-allowed 的ACE 加入到新的DACL中 // 前面的循环拷贝了所有的非继承且SID为其它用户的ACE,退出循环的第一件事 // 就是加入我们指定的ACE。请注意首先先动态装载了一个AddAccessAllowedAceEx // 的API函数,如果装载不成功,就调用AddAccessAllowedAce函数。前一个函数仅 // 在Windows 2000以后的版本支持,NT则没有,我们为了使用新版本的函数,我们首 // 先先检查一下当前系统中可不可以装载这个函数,如果可以则就使用。使用动态链接 // 比使用静态链接的好处是,程序运行时不会因为没有这个API函数而报错。 // // Ex版的函数多出了一个参数AceFlag(第三人参数),用这个参数我们可以来设置一 // 个叫ACE_HEADER的结构,以便让我们所设置的ACE可以被其子目录所继承下去,而 // AddAccessAllowedAce函数不能定制这个参数,在AddAccessAllowedAce函数 // 中,其会把ACE_HEADER这个结构设置成非继承的。 // _AddAccessAllowedAceEx = (AddAccessAllowedAceExFnPtr) GetProcAddress(GetModuleHandle(TEXT("advapi32.dll")), "AddAccessAllowedAceEx");
if (_AddAccessAllowedAceEx) { if (!_AddAccessAllowedAceEx(pNewACL, ACL_REVISION2, CONTAINER_INHERIT_ACE | OBJECT_INHERIT_ACE , dwAccessMask, pUserSID)) { _tprintf(TEXT("AddAccessAllowedAceEx() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; } }else{ if (!AddAccessAllowedAce(pNewACL, ACL_REVISION2, dwAccessMask, pUserSID)) { _tprintf(TEXT("AddAccessAllowedAce() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; } }
// // STEP 15: 按照已存在的ACE的顺序拷贝从父目录继承而来的ACE // if (fDaclPresent && AclInfo.AceCount) {
for (; CurrentAceIndex < AclInfo.AceCount; CurrentAceIndex++) {
// // STEP 16: 从文件(目录)的DACL中继续取ACE // if (!GetAce(pACL, CurrentAceIndex, &pTempAce)) { _tprintf(TEXT("GetAce() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 17: 把ACE加入到新的DACL中 // if (!AddAce(pNewACL, ACL_REVISION, MAXDWORD, pTempAce, ((PACE_HEADER) pTempAce)->AceSize)) { _tprintf(TEXT("AddAce() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; } } }
// // STEP 18: 把新的ACL设置到新的SD中 // if (!SetSecurityDescriptorDacl(&newSD, TRUE, pNewACL, FALSE)) { _tprintf(TEXT("SetSecurityDescriptorDacl() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
// // STEP 19: 把老的SD中的控制标记再拷贝到新的SD中,我们使用的是一个叫 // SetSecurityDescriptorControl() 的API函数,这个函数同样只存在于 // Windows 2000以后的版本中,所以我们还是要动态地把其从advapi32.dll // 中载入,如果系统不支持这个函数,那就不拷贝老的SD的控制标记了。 // _SetSecurityDescriptorControl =(SetSecurityDescriptorControlFnPtr) GetProcAddress(GetModuleHandle(TEXT("advapi32.dll")), "SetSecurityDescriptorControl"); if (_SetSecurityDescriptorControl) {
SECURITY_DESCRIPTOR_CONTROL controlBitsOfInterest = 0; SECURITY_DESCRIPTOR_CONTROL controlBitsToSet = 0; SECURITY_DESCRIPTOR_CONTROL oldControlBits = 0; DWORD dwRevision = 0;
if (!GetSecurityDescriptorControl(pFileSD, &oldControlBits, &dwRevision)) { _tprintf(TEXT("GetSecurityDescriptorControl() failed.") TEXT("Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
if (oldControlBits & SE_DACL_AUTO_INHERITED) { controlBitsOfInterest = SE_DACL_AUTO_INHERIT_REQ | SE_DACL_AUTO_INHERITED ; controlBitsToSet = controlBitsOfInterest; } else if (oldControlBits & SE_DACL_PROTECTED) { controlBitsOfInterest = SE_DACL_PROTECTED; controlBitsToSet = controlBitsOfInterest; }
if (controlBitsOfInterest) { if (!_SetSecurityDescriptorControl(&newSD, controlBitsOfInterest, controlBitsToSet)) { _tprintf(TEXT("SetSecurityDescriptorControl() failed.") TEXT("Error %d\n"), GetLastError()); __leave; } } }
// // STEP 20: 把新的SD设置设置到文件的安全属性中(千山万水啊,终于到了) // if (!SetFileSecurity(lpszFileName, secInfo, &newSD)) { _tprintf(TEXT("SetFileSecurity() failed. Error %d\n"), GetLastError()); __leave; }
fResult = TRUE;
} __finally {
// // STEP 21: 释放已分配的内存,以免Memory Leak // if (pUserSID) myheapfree(pUserSID); if (szDomain) myheapfree(szDomain); if (pFileSD) myheapfree(pFileSD); if (pNewACL) myheapfree(pNewACL); }
return fResult; }
--------------------------------------------------------------------------------
int _tmain(int argc, TCHAR *argv[]) {
if (argc < 3) { _tprintf(TEXT("usage: \"%s\" <FileName> <AccountName>\n"), argv[0]); return 1; }
// argv[1] – 文件(目录)名 // argv[2] – 用户(组)名 // GENERIC_ALL表示所有的权限,其是一系列的NTFS权限的或 // NTFS的文件权限很细,还请参看MSDN。 if (!AddAccessRights(argv[1], argv[2], GENERIC_ALL)) { _tprintf(TEXT("AddAccessRights() failed.\n")); return 1; } else { _tprintf(TEXT("AddAccessRights() succeeded.\n")); return 0; } }
三、 一些相关的API函数
通过以上的示例,相信你已知道如何操作NTFS文件安全属性了,还有一些API函数需要介绍一下。
1、 如果你要加入一个Access-Denied 的ACE,你可以使用AddAccessDeniedAce函数
2、 如果你要删除一个ACE,你可以使用DeleteAce函数
3、 如果你要检查你所设置的ACL是否合法,你可以使用IsValidAcl函数,同样,对于SD的合法也有一个叫IsValidSecurityDescriptor的函数
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