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
        操作系统：Android10.0

" S6 h6 m: {# n' y8 f- p                            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。
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+ O, w: g6 q( k        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。
- R( K! ]' j' R        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。
  @5 c) P5 ]( L. t# y' Z        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
        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。
                              
4 @) w1 S0 p: f( v7 a1 \# m
                            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 k7 j+ E' D. o5 z9 y* c3 K        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& |) y% x1 {' `# j, \/ }  e        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。
5 Y1 v5 h: K" S4 M( `        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
3 O, p" Y# U+ m- V( x" E2 l) Q
                            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 p1 d6 P) w1 Z+ T& d        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
# }5 `0 x: v$ ]/ V, l  O, C4 {6 c        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
/ }5 C: o  {) r* j3 Q4 t* m
# A) z" i  H  t8 C% y                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
* D) E( }' N' G- g  D' n6 `        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。

                            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。
* c6 T2 M: u6 X. y; ?* I
& b, N6 s" B7 m                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
  Y+ }7 e  B0 f* r3 D' y" m        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
) f7 u5 E4 H0 I        2、property_contexts：属性安全上下文

1 Z6 R: }2 U( s; Y: 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：
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
- T4 Y; D6 [; m( p$ x6 h+ a        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
+ _, C, e& g/ ]( z! D9 T' g5 s4 T        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
        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
" A5 V; G! Z. Q) c        system/sepolicy/private/seapp_contexts
4 z" @0 u7 @8 ?) u- }        isSystemServer=true domain=system_server_startup
        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
! L2 B3 ]% I( J% r  H1 n" U4 @2 c        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
, v  [- k& u# O; F5 ?        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
3 @; g1 }9 n) u+ S        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
        type=radio_data_file
- h. Y! Z9 g6 v. V        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
+ ^7 z( x+ m/ U" S2 G% Q  U4 [7 J        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
* F8 g! X' A& s6 d5 d        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
" o* V! D0 B: w+ h" F$ `5 z1 m        user=shared_relro domain=shared_relro
( ?4 u% E) B* p. U$ B        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
" r' J2 k& o7 O5 j* I. @) j        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
, G1 s  X1 }  k* p% ]: _        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
8 ]& n5 _/ W% B, R! P) i        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
1 r9 \1 R: E+ u$ x& O        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
        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
4 c; {& V- h6 u- u9 z7 A" ?        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
( a! z! a. W; D        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
2 p: N: p- ~9 `: U        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
" q( j/ h6 l, u* [        LOCAL_CERTIFICATE := platform
* I3 K6 _- |* R1 R/ [; U, W        有platform签名，所以seinfo是platform。
        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
) w( B: y3 z1 v; Y9 U% l3 r' 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。
. O1 o6 L+ A7 }+ X7 r                              
7 \* U) a2 R5 I' N) p) f- S$ g$ s# @# [9 A        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
7 ~8 f' G; c- U. F% X; k+ S        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
' D, Z5 t7 E& F9 P0 j: \        0 S forlinx.example.app
% ^) q: Z8 |; h0 ^' x4 ^3 x( f2 N# |/ j        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
& G8 X5 m" f- e) p' ]3 @0 V$ Z3 V        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。
- h  c5 ~# y+ ^                              

                                                  
6 A; Q5 \8 v8 ?% r3 t2 q& f% l        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。
$ e, [* I, v8 `        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：
% z( y( m* t' ?4 q# S9 U        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te

                            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
        ...
% E( W* g1 D- t        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
( g8 |) Y& D. ^7 a, [* j- ^        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
) @. q, V6 n. S! r9 w1 H- M0 F        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        ...
        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
        classes：file
; {1 Y6 g( ^0 A  j3 W0 o% a        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
- o' S/ W) c4 q, u        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
$ F7 \& v3 N) N0 i! w, r        (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
         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
) Q8 Z* o# `! E1 q5 z! {: S9 C3 Y0 D
                            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。
1 s  |# V) v0 [4 d$ E: J: r9 E5 Z
                            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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