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
% d, o% r  ]( N! f  q        操作系统：Android10.0
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7 K7 i4 B1 T5 v5 B# ]( T, {                            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。
& g+ ~1 {7 ~$ k9 O( i2 W$ U4 w        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。
                               
        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。
9 S- [, O- ?! N        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。
6 e- q1 z  s& |" p% l; 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。
                              
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0 Y" N! ?0 C  J                            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。
4 k4 E0 E. K" K- P3 q        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。
4 _, Y+ [4 W" T) V! ~& c        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
9 \1 m0 y, B$ d: Y) F
% C% ?8 A5 K' t                            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。
+ [7 F% Y4 b& `0 p$ O0 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）。
        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
( T* ~. F: C% W: J) t& Y1 D# G9 {0 V
, e* V; \# l, k8 L7 l                            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。
3 a) w) `: t) E1 N  e  O
1 ^8 L+ e' I7 \0 z3 F! {  y                            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
        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。
9 }. ~7 y8 F! g
% P' `# ]) u) O                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
; M+ m! u8 ]2 v2 u# |( E1 U! X        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
' j' Q1 t5 U; x7 j8 r3 N! g, M5 \        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

, U+ v3 T  K- u+ c                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
% K( J) h" o8 v4 E        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)：
        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
& }' ?8 Q2 O( V2 p7 r/ _        2)platform_app 有android平台签名，没有system权限
+ z$ Q. h# [/ I# M4 X, u        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
        isSystemServer=true domain=system_server_startup
  O% E- a( R5 J% h        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
  X" M) X* D% c9 d( p* `        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
        type=radio_data_file
        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
# Q4 u- i6 {5 `8 G0 w# [        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
        user=shared_relro domain=shared_relro
        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
8 q& ^7 n9 l3 Q' ~. M! b6 ]        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
        levelFrom=user
        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
4 }$ r* I# t( B% R2 I( p! V        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
5 |( N' N8 c6 |" ^4 W1 b- t. J% a        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
. z- P2 \" U/ |3 B; U        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
8 }) G- e3 A% c- F" j( c  I( V        levelFrom=user
        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
; N- R. F7 @9 |, y5 u& y        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        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。
" o, ?7 p- J& L+ N0 _8 m        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
        Android.mk
7 {" s* y6 ~3 ]. C$ a+ A9 f        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
% j5 J. t2 h! X6 F4 z  C        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
/ z8 _* x1 C3 ~7 G3 ^1 U: T/ B        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。
# O0 l' [" a/ j8 V/ k# O4 E+ ^8 U' b                              
2 ~3 }/ p; B* `: p! j        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
5 Q! a1 Q: f1 L5 U5 A        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
8 `( a; l2 d9 e: k  z        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。
$ w* S$ ]- X9 E7 j5 t8 S# ]3 |                              
" f& A$ Z( Q: X6 K0 ^$ V  C6 p
! w* c! r  J3 g! L! L! N- I2 S                                                  
        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：
$ N2 T6 ]  n) [7 ~5 k        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
$ G* m" {5 s# }( q6 s        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te

" M; f( Z- w) Q: U                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：

3 `5 I+ B" r3 b0 s  j! b                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        ...
& R3 p) V% U: _9 H2 |        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 };
) [8 d7 e6 U) [! L/ @; V9 z& d        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
+ X) m& {* V. p' f        ...
$ N5 K6 |. v+ G6 d: u3 G! D8 ^) z        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
7 n2 q: }) d( w3 d( o        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
( H; E3 b6 \$ g+ M8 R/ o. N        classes：file
+ o  S' p  T# ^' @        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
$ ^0 Z6 a1 B' l3 A* ^% `' W        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：
; {2 ~) T. y5 g% T
                            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 };
* A% _/ Q4 E- K/ e7 i$ W( f        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
, q9 Z& |& k  I5 {        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

' a8 P) \0 V: C% h$ T                            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。

9 L2 ~! Y8 i" I. m8 }  j" ]                            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。