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如何用udev规则给工业Linux系统加一道“USB防火墙”？

你有没有遇到过这样的场景：一台部署在工厂车间的工控机，平时跑得好好的，结果某天突然宕机、数据异常，排查半天发现是有人插了个U盘拷走了生产日志？更糟的是，那个U盘根本不是公司配发的——它是个“陌生人”，没人知道从哪儿来。

在工业自动化、边缘计算和嵌入式控制领域，这类问题比想象中更常见。USB接口本是为了方便维护与调试而存在，但恰恰也成了安全链条上最脆弱的一环。恶意设备（比如BadUSB）、未经认证的存储介质、甚至是开发人员遗留的串口转接工具，都可能成为系统失稳甚至被入侵的突破口。

那么，能不能在设备刚一插入的瞬间，就判断它是“朋友”还是“敌人”，并立即做出响应？答案是肯定的——我们不需要复杂的EDR或硬件加密模块，只需利用Linux系统自带的一个机制：udev。

为什么选udev？因为它够“近”

要理解udev的价值，得先搞清楚一件事：大多数安全策略都是“事后补救”。比如：

• 防火墙拦IP包 → 数据已经进来了；
• 杀毒软件扫描文件 → 文件已经被挂载读取了；
• SELinux限制进程权限 → 进程已经开始运行了。

但udev不一样。它是内核和用户空间之间的桥梁，在设备物理接入的第一时间就能介入处理。换句话说，当一个U盘刚插进去、还没来得及注册驱动的时候，udev就已经看到了它的“身份证”——厂商ID、产品型号、设备类别……这些信息统称为“设备描述”。

只要我们在这一层设好规则，就可以做到：“你不在我名单里？抱歉，连门都不让你进。”

udev不是脚本引擎，而是设备守门人

很多人以为udev只是用来自动挂载U盘或者创建符号链接的小工具。其实不然。systemd-udevd是现代Linux系统中真正意义上的热插拔事件处理器，它的职责远不止命名设备那么简单。

当你把一个USB设备插进主机时，整个流程快得几乎察觉不到：

1. 内核检测到新设备，生成/sys/bus/usb/devices/1-2这样的路径；
2. 把设备属性通过netlink通知给udev；
3. udev开始遍历/etc/udev/rules.d/下的所有规则文件；
4. 一旦匹配成功，立刻执行动作：授权、拒绝、打标签、写日志、调外部程序……

全程毫秒级完成，而且发生在任何文件系统操作之前。

这意味着什么？意味着你可以在这个阶段直接对设备说“不”。不是等它挂载后杀掉进程，也不是等它写入文件后再报警——而是从根子上切断它的初始化流程。

设备是怎么被识别的？靠的就是“设备描述”

每个USB设备都有独一无二的“指纹”，主要包括以下几个关键字段：

这些信息都可以通过命令查看：

lsusb -v

或者深入 sysfs 目录：

cat /sys/bus/usb/devices/1-2/idVendor

更重要的是，udev 规则可以直接引用这些属性进行匹配。例如：

ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523"

这行规则就能精准锁定某款CH340芯片的USB转串设备。

实战：三步构建你的USB白名单防火墙

真正的防御不是“看到坏人再抓”，而是“只放行已知的好人”。这就是所谓的“白名单 + 默认拒绝”模型。下面我们就一步步实现这个机制。

第一步：收集所有合法设备的“身份证”

在正式启用屏蔽规则前，必须先把当前环境中所有正常使用的USB设备登记一遍。可以用这条命令快速列出：

lsusb | grep -i usb

然后针对每一个设备，提取其详细属性：

udevadm info -a -p $(udevadm info -q path -n /dev/sda) | grep -E "idVendor|idProduct|bDeviceClass"

记录下每台设备的 VID/PID 组合，并确认用途是否合规。比如：

把这些整理成文档，作为后续规则编写的依据。

第二步：允许已知设备通行

创建一个高优先级规则文件，专门用于放行白名单设备。注意编号要小，确保最先加载。

# 文件: /etc/udev/rules.d/10-allowed-usb.rules ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="0781", ATTRS{idProduct}=="5567", GOTO="allowed_end" ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="0529", ATTRS{idProduct}=="0001", GOTO="allowed_end" ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="0403", ATTRS{idProduct}=="6001", GOTO="allowed_end" # 如果以上都没匹配，则跳过放行段落 GOTO="block_unknown" LABEL="allowed_end" # 可选：为放行设备添加标记便于监控 TAG+="systemd", ENV{LOG_LEVEL}="info"

这里用了GOTO和LABEL控制流程跳转，避免冗余执行。

第三步：兜底拦截所有“未知”设备

接下来是最关键的部分——默认拒绝策略。我们要在最后设置一条“铁闸”，拦住所有未被列入白名单的可疑设备。

# 文件: /etc/udev/rules.d/99-block-unknown-usb.rules LABEL="block_unknown" # 情况1：已识别为usb-storage但缺乏明确标识（可能是伪装设备） ACTION=="add", SUBSYSTEM=="scsi", KERNEL=="sd[a-z]", \ ENV{ID_USB_DRIVER}=="usb-storage", \ ENV{ID_VENDOR}=="?*", ENV{ID_MODEL}=="?*", \ RUN+="/bin/logger 'ALERT: Suspicious USB storage device detected (no vendor/model)'", \ RUN+="/bin/sh -c 'echo 0 > /sys$DEVPATH/authorized'", \ GOTO="block_finish" # 情况2：设备类型为大容量存储（bDeviceClass==08），但不在白名单中 ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{bDeviceClass}=="08", \ ATTRS{idVendor}!="0781", ATTRS{idProduct}!="5567", \ ATTRS{idVendor}!="0529", ATTRS{idProduct}!="0001", \ RUN+="/bin/logger 'BLOCKED: Unknown USB mass storage device [%s{idVendor}:%s{idProduct}]'", \ RUN+="/bin/sh -c 'echo 0 > /sys$DEVPATH/authorized'" LABEL="block_finish"

其中最关键的指令是这一句：

echo 0 > /sys$DEVPATH/authorized

这是 Linux 提供的原生接口，用于动态禁用某个 USB 设备。写入0后，系统会立即停止对该设备的枚举过程，相当于“断电拔线”。设备端表现为反复连接失败，无法被操作系统识别。

同时配合logger记录事件，可用于后续审计或联动告警系统。

更进一步：让规则变得更智能

如果你的现场设备种类多、更换频繁，静态规则维护起来会很麻烦。这时候可以引入外部逻辑判断。

动态查询数据库决定是否放行

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", \ PROGRAM="/usr/local/bin/check_usb_whitelist %s{idVendor} %s{idProduct}", \ RESULT!="allow", \ RUN+="/bin/sh -c 'echo 0 > /sys$DEVPATH/authorized'"

这里的PROGRAM会调用一个自定义脚本，传入VID和PID作为参数。脚本可以从 SQLite、Redis 或配置文件中查询该设备是否在册，返回allow或其他字符串。

示例脚本/usr/local/bin/check_usb_whitelist：

#!/bin/bash VID="$1" PID="$2" # 查询白名单数据库 if sqlite3 /etc/usb_whitelist.db "SELECT 1 FROM devices WHERE vid='$VID' AND pid='$PID';" | grep -q 1; then echo "allow" exit 0 else logger "USB device $VID:$PID not in whitelist" exit 1 fi

这样就能实现集中化管理，适合大型工厂或多站点部署。

部署时必须注意的五个坑

再好的方案，落地时也可能踩雷。以下是工业现场常见的几个陷阱及应对建议：

1. 别误杀了自己的设备！

上线前务必全面扫描现有设备。特别是那些“隐形”的USB设备——比如某些工控板载的CAN卡、GPS模块、甚至TPM芯片，它们也可能走USB总线。

建议做法：
在测试环境中模拟真实连接状态，逐个验证规则行为。

2. 留一条“紧急逃生通道”

万一哪天工程师在现场需要临时调试，却发现所有U盘都被封了，怎么办？

可以在规则中加入一个“开关条件”：

KERNEL=="sd[a-z]", IFACE{eth0}/arp_filter=="1", GOTO="block_unknown"

意思是：只有当网络接口启用了ARP过滤（代表处于生产模式）时才启用拦截。否则跳过。

或者更简单的办法：检测某个隐藏文件是否存在：

TEST!="/tmp/usb_debug_mode", GOTO="block_unknown"

运维人员只需创建/tmp/usb_debug_mode文件即可临时放开限制。

3. 日志别丢了

一定要确保日志能留存。否则出了事都不知道谁动过设备。

推荐配置 rsyslog 将相关消息转发到远程日志服务器：

kern.* @logs.example.com:514

并在规则中加入详细的上下文信息：

RUN+="/bin/logger 'Blocked USB: VID=%s{idVendor}, PID=%s{idProduct}, Port=%p'"

4. 不同发行版略有差异

虽然udev标准基本统一，但在 Yocto、Buildroot、Debian、CentOS 等系统上仍有些许差别：

• 某些嵌入式系统默认不启用authorized接口；
• ENV{}变量名可能不同（如旧版本用ID_VENDOR_ENC）；
• RUN+=执行超时时间较短，复杂脚本需异步处理。

建议：在目标平台上充分测试，使用udevadm test模拟事件流程。

5. 别忘了HID类攻击设备

除了U盘，还有更危险的：伪装成键盘的HID设备（如Rubber Ducky）。它们不走存储路径，所以不会触发sd[a-z]规则。

应对方法是单独过滤HID类设备：

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{bDeviceClass}=="00", \ ATTRS{bInterfaceClass}=="03", \ ATTRS{idVendor}!="045e", ATTRS{idProduct}!="07a2", \ RUN+="/bin/sh -c 'echo 0 > /sys$DEVPATH/authorized'", \ RUN+="/bin/logger 'Blocked potential HID attack device: %s{idVendor}:%s{idProduct}'"

它真的有效吗？看看实际效果

部署完成后，你可以做几个简单测试：

1. 插入一个不在白名单中的U盘 → 系统无反应，dmesg显示设备被拒绝；
2. 查看/var/log/syslog→ 出现类似日志：
   Jul 10 14:22:33 gateway kernel: usb 1-2: authorized to connect Jul 10 14:22:33 gateway logger: BLOCKED: Unknown USB mass storage device [1a86:7523]
3. 使用lsblk→ 没有新增块设备；
4. Windows主机显示“设备无法识别”或“供电不足”。

整个过程耗时通常小于200ms，用户体验接近物理禁用，但灵活性更高。

结语：轻量级防护也能扛起工业安全大旗

这套基于udev的USB访问控制方案，没有依赖任何第三方软件，也不需要额外硬件投入，完全依托Linux内核原生能力实现。它像一道“隐形防火墙”，默默守护着每一台无人值守的工控设备。

更重要的是，这种方法体现了一种正确的安全思维：越靠近威胁源头的防御，效率越高；越早中断攻击链的动作，代价越小。

未来，我们还可以将这一机制与其他技术结合：

• 联动TPM模块，验证设备数字签名；
• 使用机器学习分析设备行为模式，自动学习“正常”设备特征；
• 结合容器隔离，为不同用途的USB设备划分执行域。

但对于今天绝大多数工业场景来说，一条精心设计的udev规则，已经足够把你从“担心谁又插了U盘”的焦虑中解放出来。

如果你正在负责某个嵌入式系统的安全加固工作，不妨现在就打开终端，试试写下第一条规则：

echo 'ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="ffff", ATTRS{idProduct}=="ffff", RUN+="/bin/sh -c \"echo 0 > /sys\$DEVPATH/authorized\""' \ > /etc/udev/rules.d/99-deny-test.rules

然后插一个测试设备，看看它是不是“啪”一下就被踢出去了？

欢迎在评论区分享你的实战经验。