国产平台之T507 开发板Android 安全策略漫谈

飞凌-marketing

        硬件平台：飞凌嵌入式 OKT507-C开发板
8 X' ?# X( m( [1 [- e- F, Z' \        操作系统：Android10.0
: ?; K' q: Z/ x" n% y
                            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。
' K% G6 |' l; K6 }8 v4 [( 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。
* H- Q# v2 n* w                               
        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。
        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。
        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
' F  p3 S% t& [& }7 R* C; t6 j; T        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。
3 g+ Z- d# v! s. j                              
. }, y3 r; P' o# x
                            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。
! ?7 E% g( D' a        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。
& R5 U+ P  B/ [" W        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：

( S0 H& x4 I; n/ O                            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。
: ^0 h8 N/ d! @# z, k8 Q- R$ S        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
+ {# x: ~6 S0 G  }4 z8 x' @. v% |        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）。
" q5 ~2 S8 V8 v        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
  `: p* ?, \  _3 b0 \; y0 r" }
2 E6 y, \8 S! k. V' C0 }5 Y. j! e: M                            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。
8 g5 l1 l" b4 g: N$ X$ P) Z" s0 \
                            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
1 K: p  p; _# q' Y5 K' Q$ z# Y0 z. A        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。
% `6 O' O9 q; N9 v# @* w8 p4 l" Y; i
                            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
8 [9 e, B: [& F0 _7 X        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

, L3 t2 h, [2 U" p7 k- |) Y: G                            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
7 Y! p) ]2 o$ \1 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)：
1 n4 t! d* ~; M; L6 j        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
) t+ T- i! d9 L: T: q7 ?$ Z$ ~1 w        2)platform_app 有android平台签名，没有system权限
+ l0 q9 t( N0 r" ]        3)system_app 有android平台签名和system权限
" |0 [1 _2 U) g& E% Q# `        从上面划分，权限等级，理论上：untrusted_app < platform_app < system_app
) J6 ]( x3 Y4 {/ C5 F        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
; B4 i& E: t3 M" i  ~        isSystemServer=true domain=system_server_startup
        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
8 x8 [4 O3 P5 G5 E% F        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
9 {, T) @8 q% g0 W        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
        type=radio_data_file
4 \9 Z% c/ d0 }  F5 `        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
, U/ `! N, e, K# g& O% e- l        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
- [& }* D3 Y' A( x3 r  L# f        user=shared_relro domain=shared_relro
: |1 z7 q# I7 f* `0 Z        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
; ?8 {3 O; }4 P        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
  `: @; ]' ~3 Q" K        levelFrom=user
        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
        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
        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
        levelFrom=user
" x7 L+ {; R: Z' @2 Q        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
. T5 Z7 o7 z" W& ]5 B3 t8 K        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
- u2 z6 Q5 Z; E4 Z4 O, |( 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。
        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
        Android.mk
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
3 d$ F4 }: u* ~1 O. ~' `  z5 A' l2 ^- G6 D        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
/ A. @" i" m6 X" x3 b* J+ S) y+ v        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。
% ?  I# p, V3 \& A                              
$ w/ Q) Z. G% j+ t        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
$ c. o$ E/ p3 w/ r4 Q+ Q: P* |        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
4 O( F6 X3 w/ O2 @( l8 u" h        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
; I+ d8 _5 b# o0 b7 x% B7 n2 ^        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。
                              
% B3 \9 `  i/ W: \
( s2 g4 D! e5 w- x0 G- |  Z& B. N4 B+ T                                                  
" M! s* h5 R1 o7 S6 Y" ]' m        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。
& Q( O* [3 }$ W" Q  @% D- h        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：
. i' c3 b6 ]8 Z( v" _6 q7 i  z        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
* l& \4 \5 r4 B% C# [' j5 c        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
- O. E" Z" z5 g, D
                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：

                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        ...
- Q* Q9 S7 w1 T3 ]' \4 E2 r( F        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
0 N8 v; j6 i0 X4 L5 k8 q- v. k1 ?        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
4 S9 K5 W+ u; [* w        ...
6 P9 a8 k5 [9 ]) s# ~+ @+ b        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
5 s9 V  f3 j* |$ y" [5 k        classes：file
' f- d+ P4 q+ ]5 [        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
5 S! t, }2 ?$ v% @; ]% o5 V        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：

                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
# e$ @- T$ Q1 W8 m        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
" O6 G" `1 Q  S; a3 n        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
/ q! B9 W6 W6 U% R# I         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
- o) D0 d' t  e        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
' y0 F$ D0 H+ p6 W) g+ y
4 E) q0 H- J& a. H* w+ F                            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。
, d# i* D; o, Y4 F9 Y! N+ ?' {
                            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。
! c6 D4 Y, s% `7 ~9 h