国产平台之T507 开发板Android 安全策略漫谈

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        硬件平台：飞凌嵌入式 OKT507-C开发板
' v( q0 A. a6 `9 E( F4 [        操作系统：Android10.0

; c# ]( L5 v$ \1 h                            飞凌嵌入式 T507 开发板 Android系统版本为Android10.0，默认开启了SELinux。基于MAC访问控制模型的SElinux，可以更好地保护我们的Android系统， 比如限制系统服务的访问权限、控制应用对数据和系统日志的访问等措施，这样就降低了恶意软件的影响，并且可以防止因代码存在的缺陷而产生的对系统安全的影响。
: Y) m! F3 i7 \2 A+ |. ^, S        从系统安全方面考虑，SELinux是保护神，但是从软件开发方面，SELinux就是一道牵绊，这是一把双刃剑。
2 D$ }" K. K5 X) ~2 ~                               
        比如我们开发应用或者增加系统服务的某些权限的时候，我们必须遵循SELinux的规则，给我们的应用设置对应的安全策略，否则我们的应用就不具备访问数据或者设备的权限。下面我们MAC访问控制模型开始，简单的梳理一下飞凌嵌入式 T507 开发板  Android的安全策略，以及自定义飞凌嵌入式 T507 开发板 Android安全策略的方法。
% j: b0 V$ E( H$ s$ }        访问控制模型DAC，MAC         访问控制是指控制对计算机或者网络中某个资源的访问。没有它，所有人都可以访问任何资源。有了访问控制，用户在获取实际访问资源或进行操作之前，必须通过识别、验证、授权。
        自主访问控制（DAC: Discretionary Access Control）系统识别用户，根据被操作对象的权限的设置，来决定该用户对其拥有的操作权限，read、write、exec。拥有这个对象权限的用户，又可以将该权限分配给其他用户，此谓之“Discretionary”。缺陷就是对权限控制比较分散，不便于管理，比如无法简单地将一组文件设置统一的权限开放给指定的一群用户。
" }3 F! f% S9 Z6 A5 \) V  v+ }! I        强制访问控制（MAC: Mandatory Access Control）MAC是为了弥补DAC权限控制过于分散的问题而诞生的。在MAC这种模型里，管理员管理访问控制。管理员制定策略，用户不能改变它。策略定义了哪个主体能访问哪个对象。这种访问控制模型可以增加安全级别，因为它基于策略，任何没有被显式授权的操作都不能执行。MAC被开发和实现在最重视保密的系统中，如军事系统。主体获得清楚的标记，对象得到分类标记，或称安全级别。
+ n+ M5 `  x% {  M" {; N        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
+ q, _2 N5 Y7 d' Y8 g        软件通常情况下必须以 Root 用户帐号的身份运行，才能向原始块设备写入数据。在基于 DAC 的传统 Linux 环境中，如果 Root 用户遭到入侵，攻击者便可以利用该用户身份向每个原始块设备写入数据。从 Android 4.3 起，SELinux 开始为传统的自主访问控制 (DAC) 环境提供强制访问控制 (MAC) 保护功能。作为 Android 安全模型的一部分，Android 使用安全增强型 Linux (SELinux) 对所有进程强制执行强制访问控制 (MAC)，甚至包括以 Root/超级用户权限运行的进程（Linux 功能）。例如，可以使用 SELinux 为这些设备添加标签，以便被分配了 Root 权限的进程只能向相关政策中指定的设备写入数据。这样一来，该进程便无法重写特定原始块设备之外的数据和系统设置。借助 SELinux，Android 可以更好地保护和限制系统服务、控制对应用数据和系统日志的访问、降低恶意软件的影响，并保护用户免遭移动设备上的代码可能存在的缺陷的影响。
8 V$ c3 D( U6 s( T9 J; [                              
5 [+ C6 G9 `0 ?; J# X' M& A
5 [: T% h+ U$ J5 z                            飞凌嵌入式 T507 开发板 Android系统版本为Android10，SELinux默认开启，即使获得了该系统的root权限，也只能向相关策略中指定的设备写入数据，从而更好地保护和限制系统服务，保障系统和数据的安全。
0 L- A$ l' ]% x# Y/ c5 e        标签、规则和域         SELinux 依靠标签来匹配操作和策略。标签用于决定允许的事项。套接字、文件和进程在 SELinux 中都有标签。SELinux 在做决定时需参照两点：一是为这些对象分配的标签，二是定义这些对象如何交互的策略。
        在 SELinux 中，标签采用以下形式：user:role:type:mls_level，其中 type 是访问决定的主要组成部分，可通过构成标签的其他组成部分进行修改。对象会映射到类，对每个类的不同访问类型由权限表示。
        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：

8 T% A2 ]7 U; K3 K: w                            Domain - 一个进程或一组进程的标签。也称为域类型，因为它只是指进程的类型。
1 y0 d; d6 u2 W3 I, l        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
        Class - 要访问的对象（例如，文件、套接字）的类型。Permission - 要执行的操作（例如，读取、写入）。
        策略配置源文件         1、external/sepolicy
* {6 R+ S+ R6 M0 D9 W        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改

                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
        这是特定于设备的配置，基于 BOARD_SEPOLICY_* 变量来选择对应平台的策略配置。

1 U8 `% k. [# K! c                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
+ o! x0 D6 W6 V* H        Type Enforcement (TE) 配置文件         .te 文件中保存了对应对象的域和类型定义、规则。通常每个域一个 .te 文件，例如installd.te。在 device.te、file.te 中声明了设备和文件类型。在某些文件（例如domain.te、app.te）中则存储着共享规则。

                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
4 A: K9 s6 I# l. s        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
        2、property_contexts：属性安全上下文
& j% t3 T. s* g! Y" _9 O0 a* S/ u
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
/ ~, r% b: L/ {1 z# D        SEAndroid app分类         SELinux(或SEAndroid)将app划分为主要三种类型(根据user不同，也有其他的domain类型)：
" `. C0 X* n9 L& ~        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
        2)platform_app 有android平台签名，没有system权限
! o2 |( D' G# S  b+ M5 s7 L        3)system_app 有android平台签名和system权限
        从上面划分，权限等级，理论上：untrusted_app < platform_app < system_app
        APP的domain和type         查看seapp_contexts文件，APP的domain和type由user和seinfo两个参数决定
$ q& t' s/ X9 ^6 R, Q        system/sepolicy/private/seapp_contexts
2 d' u- }% b- p' k$ J        isSystemServer=true domain=system_server_startup
" u5 A; j/ t/ |* w        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
( m9 a+ `6 L& V        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
/ @7 h( Z1 C) {* Y' N0 O  O        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
        type=radio_data_file
# q  [7 w8 E2 u: y. P+ A! R* Y        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
, \) q- g# s7 f; f+ c' H( f' p$ V        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
/ @$ [, A7 _: B5 F4 Z( W" X7 A        user=shared_relro domain=shared_relro
        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
) H% }: ?% N" j3 E( e7 d        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
- ^# @9 U% \$ L! u$ j5 A  x        levelFrom=user
% o8 H0 r3 l2 I8 N        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
% k' k! `, S9 R        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
4 X  a4 o9 O5 ?; J1 Z: h        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
* L9 P! d4 ^; b4 U        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
6 o3 [! X" q1 A/ S- T  y        levelFrom=user
* T) t- F! P/ \* D! k/ O0 _        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
9 j2 |8 w# n2 K+ }- U0 u        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
! @5 E% n% R; D. L! Z        user可以理解为UID。android的UID和linux的UID根本是两回事，Linux的UID是用于针对多用户操作系统中用于区分用户的，而Android中的UID是用于系统进行权限管理的。参考链接中的文章对于uid的产生讲的很清楚。
        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
9 T1 F. j6 Y5 n: S        Android.mk
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
: n! h' U& D4 q# E1 L; i4 L# ~        有platform签名，所以seinfo是platform。
2 P9 x' i7 T( n        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
9 P- j& L% y& k" P  s- N& R        可以查看Android源码build/target/product/security/ 目录下提供的默认签名文件，不同平台可能会有差异：飞凌嵌入式 T507 开发板 提供了media、networkstack、platform、shared、testkey、verity六种不同权限的签名文件。
& w0 E5 c3 ]& r. i  Q7 Z                              
; J! a" W. ~. _7 ^& Z% L) n        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
+ m/ c* ]. ^5 m4 e        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
2 k' l4 z+ o  N. H) a% O; y3 Z% m        0 S forlinx.example.app
% q4 e$ S4 u/ B! n        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
        0 S com.forlinx.changelogo
: t. j8 H. A6 W( }3 T        当前运行的两个APP，forlinx.example.app的UID(user)是system，拥有platform签名，它的domain和type就是system_app。
                              
% |  l6 x4 p0 }# x; R9 z! ]
- ~! x8 V" q: x* |5 F                                                  
        com.forlinx.changelogo没有设置UID使用的默认设置，其UID为u0_a62，并且没有设置签名文件，它的domain和type就是untrusted_app。
        T507自定义安全策略         以上面两个运行的app来说，我们为这两个APP添加额外的权限，对应的TE配置文件分别就是system_app.te、untrusted_app.te，对应路径为：
' o8 M$ n3 K' \4 y" X        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
) @/ k. A3 V9 U1 ^* P        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te

; E3 ~0 g- w/ r* ]4 ~( `+ I                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：
, _4 [- R' D$ a) W% ]
0 O8 W, M2 |8 E/ p+ ?                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
/ h4 i: W, B, g5 {% `2 {        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
/ Z' _  v# ^% h$ ~2 }        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        ...
) `6 q2 s% D, j2 Z1 N' |. t        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
- i: t$ i2 j2 [: a. C& H        classes：file
        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
        neverallow failures         有时我们增加的权限，系统默认的配置是不允许的，比如我们上面给forlinx.example.app增加的执行脚本的权限，报错如下：
1 X' j' g9 N, O. Q
                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
+ _$ F7 o- d* T0 E: x! Q9 g: J9 ^  a         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

6 w. n/ P. E0 @& c$ R" _5 P: r                            系统默认的安全策略的路径为system/sepolicy/，根据报错的提示，我们可以修改默认的配置，修改system/sepolicy/private/system_app.te和system/sepolicy/private/shell.te，从而完成权限的赋予。
" m# ^  ]. ^/ X, h; z4 N9 M% E
9 n: }& J/ T% N% I# e& ?. p. G+ }                            以上就是Android 安全策略的脉络，以及飞凌嵌入式 T507 开发板 Android系统下自定义安全策略的方法了。