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
' R2 I7 B: a6 f. i; Z        操作系统：Android10.0
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                            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。
        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。
* X! `' F7 M/ u; W* k                               
1 r, g; o0 j0 b6 _! u3 j        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。
        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。
) _9 ]# N5 h% n! L        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。
" q- t; V  S' z- e# ^) j+ M        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
        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。
                              
. y' S2 E/ C3 \
3 d- p, L( N& {0 r                            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。
        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。
- k& I, ^2 o. K' s* l$ z$ r5 P        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。
8 C/ R# ?" t3 I2 p5 o% C4 O        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
/ z: }6 Z5 x' l. T  S
% d$ l. ?6 l7 I4 a& `                            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。
        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）。
; r" b" u" k) @" k        策略配置源文件         1、external/sepolicy
        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改

) C" a) ~; k# d1 U- T. n                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
  g" p5 T$ ?% n' I# y        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。
- k% b9 \3 a/ K& w* W2 M
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
5 l( w; w  R3 h- n3 H7 f" L) k        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
+ `$ V% o. O3 y3 f" r        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。

4 \2 c. V. l+ O, ~- N                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
. m9 p& x: c7 Z# ?% J) U+ T" Q        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
; `" f: ~+ h  S7 k  j        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
% e  |2 {' x& `5 |( C) B) s; S        2、property_contexts：属性安全上下文

9 W: G0 \; \- k5 Q+ |) X                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
5 Z7 @# o' P9 e& X0 g        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
        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)：
7 h6 b, `! `' x        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
$ \/ G+ u* g7 n2 O! D/ [        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
        system/sepolicy/private/seapp_contexts
; \' g+ r9 `- W$ B        isSystemServer=true domain=system_server_startup
        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
' r( w4 g0 r- v, v6 r, E        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
! @! d, J' m6 z5 J0 r! R4 r& p        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
( N& x2 f* e- \& T: ~5 x5 ^        type=radio_data_file
        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
( q8 f' X: N% P/ w        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
* U' O( G% t. u. B. y        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
0 t) z3 B4 |3 [8 ~* w% i        user=shared_relro domain=shared_relro
+ f0 {% K7 s3 J0 V8 y) D) w( B        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
        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
8 l# u5 m" ?5 i2 ~9 {% V9 V        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
        levelFrom=user
4 z: Y9 U& W: F# j9 l# R        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
, ?2 A) p  }. Y! o: l        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
. e1 w& @% M$ S. V1 N( a        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
0 j1 x! N) d& K        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
        levelFrom=user
        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
5 R/ g& j0 g( l$ }1 R        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
1 t! W# W& Q' v        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
* \  ]: j) ]3 K" K- \  e        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
        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。
9 [0 L* Z5 B! A; B  V0 E        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
        Android.mk
; @. j& ?" a1 y( Y        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
" }& D; e% x" L; g4 }# `        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
. W) l" I4 Z' x. d" m) x) \        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。
                              
7 ^# R) U0 L( ^+ l6 U+ m0 a/ T7 U& f' e        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
! @! W  M5 f" G4 H" Z5 u# e/ }5 Z& H        console:/ # ps -Z
# ~4 f0 j+ X% t6 R0 W0 Q& x5 [: u        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
0 Z. g( P2 N8 t' `( q) C% ?6 L5 f        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
& H) Q3 e" U  G5 p' H        0 S com.forlinx.changelogo
        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。
; M& l7 n3 k$ _% s; c                              
7 Z: J: f' ^% _" E' W9 z  l
5 V3 J( o8 r8 |8 X) f' Q                                                  
2 \' ^1 `- C' k0 A& V! [1 ?        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。
0 U! {# o! a7 z; Z- E- o* {        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：
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
' W/ @0 g# ?2 h0 O6 O        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
- J' Y& a5 j" [6 c8 i
                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：
, i; q: U# A: B/ K, L( Y
0 B* i! ~8 ?/ W) v5 a' ~9 o# b                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
* p+ }. i+ i! Y! ?& x        ...
" x, E& o! G5 o        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
% J3 E  `8 o3 A" c- v        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
9 s0 O6 v; u5 k6 E3 f: N% {2 T) R  ?        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
7 s$ `5 T$ l% D% f4 Q5 E! s        ...
: w/ c) Y) _1 \6 g' k9 O& i        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
, S  S% ^  c3 e        分析：domains：system_app
% s  ~' G9 c3 n6 ?* ~& M        types：vendor_shell_exec
- w5 F  n$ u( @5 K        classes：file
' `* p4 N: X8 F+ z3 Z4 f# P7 L        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
; l5 v% o5 t( m+ D8 [        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：
% G7 e9 _" f0 v. X! w- x7 e# ]
9 A7 v5 P  ^% j- y3 K3 L5 M% `7 [+ y                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
1 R  C6 O1 Q9 H6 X. v7 a! `        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
0 M$ _/ ^$ |: T! c        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
8 X- T' H' ]* ?) @+ P: Y         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
9 V! _* ~/ ]2 Y5 L
                            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。
+ J8 a6 n' _" u. s  x( }" G+ k) G
5 d% i: y2 |1 {% `' s$ D5 A; x% y  E                            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。
( Y. J3 k% G1 C, J* {) ]8 Z; j6 V
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