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
  J- C: q, v  M! v' s) s5 F        操作系统：Android10.0
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: c' g1 C6 j+ p" l/ c                            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。
9 O% Y4 P. c7 a" a! O+ F        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。
7 ]0 Y* ^# @- o4 L' n& l                               
: T* _2 k2 q' P4 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。
/ a% R  d# A! t9 F( n        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。
6 e. l9 U9 B& x        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。
) ^, S/ _: E, c: e; M9 }, }. K        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。
$ b4 a5 T% R! s- E6 o+ y" V/ 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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                            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。
; o. i* ]$ O0 @5 z4 Q3 W        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。
# I, j( ]6 Y' p5 y5 c: v; Q* H        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。
2 L0 O& u, N# y+ w        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
& q+ M; s( E' {0 g3 ?  y8 ]4 H
  j& c$ g- h& g! 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。
: A" r  e  }& A: e$ v        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
# f. q% i* ~4 [9 ]6 M0 g        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改

6 G- G+ R& Y" p: o6 x1 A( K                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
) ^+ ~$ `' G! X% d& s        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。
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                            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。
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                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
7 @6 W" M; }. w  j  p8 ~) z        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
- o$ }" Z# N* o* i4 i  A) [        2、property_contexts：属性安全上下文

! ^% M9 E8 e8 V8 [; g2 p% z5 x: m                            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
        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)：
% h- ~% o& z8 }; u        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
        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
0 q2 S7 q. s5 h/ ~+ k        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
. r! t& [' D7 D4 m! p4 H, y        system/sepolicy/private/seapp_contexts
        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
        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
. i* @! K% r/ z& F0 \, f- x4 @        type=radio_data_file
3 V0 _; t% n* s        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
! i5 X) P, y* g% i- F' }        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
        user=shared_relro domain=shared_relro
% q4 \$ ^3 D& j* \; e* B; M" u        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
- w# E! v( E6 D3 }, Q        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
/ ^! K4 ~9 z- K( H5 X( ]        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
+ O0 U! n8 F9 U/ W+ n        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
. N' |( Z2 t; X* f        levelFrom=user
        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
1 |  D4 W! @; g        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
5 B% A$ s- ?2 [3 q, E" h" `        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。
3 y6 o3 P. g, ^* z        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
; {$ ]  o  |+ q) z1 f        Android.mk
$ W. t# j8 W4 W8 P        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
9 E$ D+ R2 I  j" N: @$ K, y+ |        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
2 t; T7 ]/ _/ Q& C0 F; p+ i        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。
                              
( h$ \" U+ b; s2 L* u& H1 ~        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
5 ?2 [) r# [( k& X6 v8 ^; A        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
  n6 ]2 w- }1 }2 F; U( c- E# k; S) G        0 S forlinx.example.app
1 I; l/ O' M* Q+ _  H) z/ [6 b        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
        0 S com.forlinx.changelogo
3 B& ^2 `. a( d/ r5 o& O        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。
+ S3 U7 u2 r$ L2 F# M, p                              
# y* ]% }/ }) A) M0 E) `
                                                  
& u1 q  F( w8 ^3 r. e( 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。
( T' M# D/ ?) e& `5 e$ j( a! B        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
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
' p) M( _1 n1 ~+ d" S: v
                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：

+ c# L. j9 [( O: _/ t# |6 ~; q                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
) n2 w1 R. s  h- _4 S0 e  k. \        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
2 M" Z( ]( P6 p; w: O9 U        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
( K2 N- R7 J2 F. H        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
1 @# K4 C/ r; w2 N        ...
5 j* ?/ X7 @$ q8 l6 F2 x1 J7 g8 `; J8 W        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
% ~, r1 a# x8 B/ H3 o        types：vendor_shell_exec
        classes：file
% l. N' M" R( r- p        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
! O" n! [* t6 \* A3 r        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：
) ]; b& |% {& z7 |( l( r4 a
                            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 };
6 H+ q$ O, T/ i  c5 a: N% p, D        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 };
" H$ k, Z+ J9 B        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

                            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。
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3 b/ `6 L5 ?* W- l+ D. i                            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。
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