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
! [% y, l7 N, L        操作系统：Android10.0

8 F  l1 D1 Z$ W3 g                            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。
' A8 W! W' _0 w1 d                               
: a" C* `! x1 q, j( _& ~        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。
% ~  q3 V0 S3 `/ @) j* s1 h        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。
1 r* Z( A/ _% D4 Q        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。
                              

                            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。
6 W) o( W/ D2 ?  P        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。
        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 g4 L) ~5 k5 f/ G4 k6 r4 Z: J. h        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
7 k! ?' a+ ~. o
1 ~0 B( A. Z8 f2 M0 h; l: |                            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。
, b% W9 y. p9 a: M; j" e3 x! @        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）。
  l+ i9 Q# ~/ ~6 U0 J2 u0 P        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
; S. {4 n6 ?- L  V6 E. H+ `! Z2 i3 z
                            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。

                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
5 q) L2 U( o, \  Q        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
) I& F# P0 {% J# |  Z        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。
* H# x4 ^% _& T
1 ^# d2 a* y; Q                            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
  D' U: |) {; E# c" M        2、property_contexts：属性安全上下文

                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
9 w4 Y# M& n8 {  y        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
6 }6 d7 z# V  M, r2 k        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
        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
6 R- S+ J, U5 n* H/ q/ K- d        从上面划分，权限等级，理论上：untrusted_app < platform_app < system_app
' ]+ q. p8 J4 J/ F1 N* J5 @        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
        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
. @  j/ p/ v! r2 Y' e" I        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
& u: R, z+ j" |1 R. c# I: T6 t+ V( t        type=radio_data_file
- E* {! b  G( A( m, e        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
/ A& y2 R, w6 x; u        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
2 P/ Q. a- Y- h! N2 \( j& D! K        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
) N0 m* r- Y9 k9 v& U        levelFrom=user
9 A( S; K, {9 Z8 V4 g- s        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
: H5 c% A& I. S2 Y, `9 v        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
, n( C  o6 e9 k- c+ H# T        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
# {7 h6 Y; g/ [. X  n. b6 w        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
: {" _9 L; \% g5 B        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
9 }! e! ~7 P. }+ L; ?        levelFrom=user
9 _* c" o% U  {# ^        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
# R. \/ \# Q) V" X' ~8 E        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
( N$ b. b7 O0 S3 I) ]: B  ]        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
5 M- ]& d" c8 G6 O; j        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。
6 i3 X& q% V5 ?. a4 n# F        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
* g6 f8 n0 o# j9 j8 s5 P! m1 D" K        Android.mk
; Q' D! H) }% V  o% \: D% v        LOCAL_CERTIFICATE := platform
6 E: b2 P5 u1 Z. O8 p        有platform签名，所以seinfo是platform。
, i4 ^7 }6 P- f; w2 j        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
        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。
                              
: G4 H. j+ U2 ?/ G/ L        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     
        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
! }8 Y5 `' |, b7 y3 C6 V        0 S com.forlinx.changelogo
! ~- t3 z9 i: N0 m        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。
% b1 e! l4 W3 j/ a4 F0 F6 x1 S                              

! r9 J/ k3 L# S2 L* T6 a                                                  
" {# j0 ~* r) ]( c        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：
8 I# ]/ z, f. ]! C7 v4 x  Y# \) ^        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
        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
5 ^# O! w* [$ S+ J# \6 M& \+ S0 m        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
; K( W& R. a3 Z+ v. V        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）
+ {' }- W" u, e7 r% W( i; g        分析：domains：system_app
' C) |+ H, H! H' ~        types：vendor_shell_exec
) C' F' A! f0 e2 D5 ?        classes：file
( F% H/ E' a+ Z( `        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
        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
  R- J0 Q% A: d2 j' r        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
8 V, Z9 k$ s& b( _, j3 a        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
$ {: j; e6 w( S2 H
; c9 e+ b8 K$ 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。

" i# J! z6 W5 M7 l% P* @0 ]1 X                            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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