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
4 V$ w8 \+ F; a. [8 W' n/ R        操作系统：Android10.0

$ e2 _: l+ B8 D3 e" p) u$ u                            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 c1 [# @8 C8 n$ {" T6 q        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。
        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。
  G" ~1 G# w/ a/ e* v" d. g0 s0 S7 n        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。
0 S' s" b, r2 G$ R) D3 J. p        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。
                              
  Q: @& j+ s# j. y
3 d! ^" J" A! h/ z5 s                            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。
4 j1 n3 ~, ?" x7 f) c' 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。
; A  ]& [$ z, h& o0 X        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。
        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：

                            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）。
# C/ ^- v2 z* o  C        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
" ]6 v: [$ z  U+ _3 f
; o# W6 d, z' s0 d  U8 a                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
/ v8 p. J% p* `5 x) N) U3 f        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 H4 }, B# c) f: ?. v9 ]9 A
- x0 Z2 }: M+ ~0 o! i                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
# ^/ [/ R" d+ i  A  N        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
) |) M8 G! I9 y3 ?2 V        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。
/ U1 d2 n( K5 X
                            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
        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
* q* ?# _' C6 j4 p4 H4 |
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
2 Y- J+ s( D% A: c  C$ d  \/ i: r        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
1 n! ?7 d2 I$ j1 @        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
5 G/ F1 S( K; s' K) n0 [        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
, t: `4 x* h2 L        从上面划分，权限等级，理论上：untrusted_app < platform_app < system_app
: t( Z" B+ [1 Q7 }( \        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
. T% P- l- C% z2 S7 n+ n+ X; X        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
6 P# m3 C8 G% M; A- y! g4 O) [  ^        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
$ X- g7 u8 Z- S' U2 y; |        type=radio_data_file
4 O9 @! V3 p6 h- u3 G3 D        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
3 l# X" W4 S2 s$ F% V        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
& r& \) J0 T- Q% ?, X        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
        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
- ?+ I. @$ \- Z9 Y- ]2 M        levelFrom=user
3 l) t- J& U0 B        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
4 Y, i$ c9 t5 _$ f1 K5 X        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
: i9 r2 a  z/ h4 w8 O1 F        levelFrom=user
* U8 j2 I2 o7 C' e        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
) I  t  e& ^" G( h: u  u0 m% U        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
7 V9 a$ D) O3 Q: u- ^        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
& Q1 Z6 j4 R" |( f! [3 ^1 S8 w        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。
$ h- C0 x9 d9 }5 c        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。
' E7 K! k, y( D$ i2 P0 E3 B        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
+ b# y& K! Z( I0 N$ r# D  _+ k        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。
                              
. J) {( U1 N4 v% J        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
. v# K6 l7 V% [7 L: m& r$ |        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
        0 S forlinx.example.app
3 n6 v/ r% ^  `4 c- Q        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
5 @& r0 U+ c7 I        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。
1 J- ]. u* ^) ~6 f: a1 N- |                              

! L# U; @/ i! V- y2 y2 B                                                  
8 {4 z2 g: d* v, p        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。
/ l3 W/ K; ?7 n; q        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：
6 S# g, w+ G. S" w2 ~( e1 |# a        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
5 |6 u1 R8 ]4 d9 z$ n4 V% h. A) @1 u        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te

* A- D$ a- W  ]( L: r! S) B" Y                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：
4 J& F. ]( Y2 R, V
                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
: z; w5 i$ L' M$ _8 T% L' G        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
* |$ x. D7 L5 A        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        ...
- H6 K' r3 C6 z+ l, t        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
9 {3 W7 E) |. Y+ a        classes：file
& H; w; n( A6 m- j& L        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
! C8 X( E, A# P        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：
$ r3 T3 L* h  x: I+ Y* F0 X
                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
  A' ~* X! o5 m. M1 b; B        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
3 U/ k8 w2 F: `1 Q        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
9 D4 _$ W0 T8 T% H/ Q5 G+ {         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
5 x/ L$ Y/ H0 c2 O( ]
, C" k/ A) p: L! G                            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 m; b5 [$ T# y4 n' P2 P% P* E
) P* L& f# i3 U5 L3 ?8 r$ y/ {4 l                            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。
' m/ y9 k9 M8 W3 F/ P7 J. H