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用戶識別的祕密：為何每個 Unix 系統都有獨特的 UID？
在 Unix 系統中，無論是 Linux、FreeBSD 還是其他類 Unix 的操作系統，每位用戶的識別都依賴於一個稱為用戶標識符（user identifier，簡稱 UID）的數值。這個數值不僅是用戶的身份識別碼，更是許多系統資源訪問控制的基石。
UID 與組標識符（GID）共同決定了用戶可以訪問哪些系統資源。
每當用戶在系統中創建或存取檔案時，操作系統都會依據 UID 及 GID 進行相應的權限檢查。這使得不同的用戶能夠在同一台機器上進行操作，卻又能確保彼此的安全性和數據隱私。
UID 的工作原理
UID 是如何運作的呢？這裡有幾個關鍵概念：
實際用戶 ID（Real User ID）
實際用戶 ID 指的是進程的擁有者，影響著進程發送信號的權限。假如進程的實際用戶 ID 和目標進程的實際用戶 ID 匹配，那麼發送信號的操作就會被允許。
有效用戶 ID（Effective User ID）
與實際用戶 ID 關聯的有效用戶 ID 決定了進程的訪問權限。這意味著有效用戶 ID 通常用於確定進程是否可以訪問特定的系統資源。新創建檔案的擁有者通常將基於進程的有效用戶 ID 來設定。
有效用戶 ID 是進行大多數訪問檢查時使用的主要標識。
保存的用戶 ID（Saved User ID）
當程序以提升的權限運行且需要短暫切換到低權限時，會使用保存的用戶 ID。這樣一來，程序就可以在執行不需要特權的任務時使用較低的訪問權限，然後再快速恢復原來的特權。
文件系統用戶 ID（Filesystem User ID）
在某些情境下，文件系統用戶 ID 專門用於控制對文件系統的訪問，確保即使有較大權限進程的干預，系統依然保持安全性。
UID 的範圍和預留範圍
在 Unix 系統中，UID 通常為整數類型，並且特定範圍內的 UID 會被保留給系統使用。例如，UID 的範圍從 0 到 99 通常是系統靜態分配，而從 100 到 499 則是系統管理員動態分配的範圍。這意味著即使有很多用戶同時登錄，系統也可以有效管理他們的權限和資源使用。
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UID 0通常被稱為超級用戶，擁有完全的系統控制權限。
由於不同的系統可能需要根據特定需求分配 UID，因此，選擇合適的 UID 分配策略對於系統的安全性和運行效率至關重要。
為何要有 UID 的存在？
UID 的存在對於系統的安全和資源的有效使用至關重要。其背後的設計理念是通過一個一致的識別機制來維護系統的穩定和安全。這一機制允許我們有效地控制哪些用戶能夠執行哪些操作，最大限度地減少由於不當訪問導致的安全風險。
除了基本的安全性，使用 UID 還幫助系統維持良好的性能，因為它避免了進行複雜的用戶姓名查找，只需處理數字 ID 的比較就足夠了。
未來的挑戰與機遇
隨著技術的發展，系統的設計者面臨著更高的需求，包括如何更好地管理用戶識別問題。例如，NFSv4 已經試圖通過使用文本名稱而非整數 ID 來避免這類問題，但這樣做也引入了複雜性，因為需要進行額外的轉換步驟。
在這個快速變化的數位時代，用戶安全的每一個細節都在影響整體的運行效率和安全性。面對不斷增加的攻擊威脅和用戶需求，未來的 UID 管理又將如何演變以應對這些挑戰呢？
