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

. ^: ^8 `- m7 @9 M" A" ]                            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。
                               
" }7 P! B$ N" X; v  o* W# X        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。
        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。
/ w+ I* b3 w- h! o$ p2 o        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
  D( |# f. B; N+ b        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。
                              
* T! w; n1 Q9 _
& o, B- u' X5 t. b* Z& Q2 ^                            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。
  z2 e$ c( X3 {! k% A. m        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。
8 g, E% m( F9 V0 O        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：
0 ~: I5 p) G. d& F# o
                            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。
/ V$ R7 T; q* ]  \( x8 H        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% w9 u5 g+ |% g( Q        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
, M( g( y. U- y
6 @, R; n7 n2 f5 g$ M                            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。
$ Z6 W7 p0 j4 n! X8 s
7 T' b! b7 j7 e& h                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
+ q; Z4 V! M& o/ r' ]        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
+ h1 R. B, g9 q3 u9 Q. A        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。
; ]6 w5 t' t. \
                            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# W! A" ~1 e: U        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
' r% N, m/ s8 u- P/ L6 e# C+ h        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
0 ~4 t) F% g& [/ k$ |/ w1 W
) b: I( \1 o0 J3 F* D                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
- w0 x' c! o0 X# r# h+ u7 a        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
3 F/ F0 i6 w! T+ e+ j% R  {7 F* C        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
        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
& B# u6 a$ h' t: B: v/ m        isSystemServer=true domain=system_server_startup
        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
# ]6 H* h: ]+ Q7 h0 Y        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
9 e7 i8 f' t# y        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
& {/ n8 v% z& H% l- C8 q        type=radio_data_file
  M7 y/ _. d! _: J  P        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
( P! w: \- [! T6 ]( t        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
" r- Q( v% j3 z0 v        user=shared_relro domain=shared_relro
        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
2 T3 j3 c- A& ]7 O, ^7 I5 F8 J        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
* r* m& u: s3 ]. s        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
0 k% C' b5 g2 X( A        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
4 d9 s, l* ^# w        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
) d1 R, r! M& T2 y  z6 Q        levelFrom=user
        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
+ {! d) z% Y& E" ]5 Y        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
2 g5 z) E, F& t. b/ q/ X' O        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
& P8 |& _/ ]  y1 w% \; D0 p' O        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
( e8 M4 t- o8 v% q3 h        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
7 k+ K4 a; t( \        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。
2 a9 ]2 C; S( k% I- v        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
6 I: {% d  q7 g        Android.mk
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
- n7 u8 u( `# |; d8 @7 {3 f4 |        有platform签名，所以seinfo是platform。
- k! t- V9 J! ^( N8 f1 \" \        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。
                              
        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
" k7 h- r) k( s/ k        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
        0 S forlinx.example.app
3 m+ X0 L6 X4 D9 P9 S        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
& Q) ]! T; v) o, q, U7 s/ |        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。
                              
: \: g& F" k: Q8 A5 U
                                                  
  y& C  v) X, z( |* ^: {) i' 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。
$ j4 U( Y) T: Q  N* L        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：
  U1 Y; H) Y9 y# d7 w- ^        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
  K5 A- w1 E. m( ~5 D
! D( J+ \3 N* _) K                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：
; v  Q. l4 j! C' u. D1 u! |0 ^
                            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 };
        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
0 {3 c  y/ w0 b4 W        ...
0 Z& l' P/ ~! T) w: K7 l        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
' j7 _# E" `' Z) Y( N" X9 o        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
        classes：file
        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：
7 f3 M6 b; @8 M  Y7 `8 q
0 p6 W/ P% |  _/ e; h4 t& L                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
+ \% H+ Y' K& A) O9 g        (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
# J; \6 ]( k* l" I. o5 y         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
7 P) V5 ~+ H  p; |" l        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
" P- R( f: E' C# }- l- D) d: y
                            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。

                            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。