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
1 |! f. A( _. A9 R        操作系统：Android10.0
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                            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。
9 b% b! ]1 a+ X1 G: F+ v                               
" d5 N4 S5 }# w; v        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。
2 _. w6 Q/ N# v5 I& _6 F7 a0 V$ D        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。
        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
5 ^: h3 ^2 Y+ M+ `0 V0 d; ~/ M        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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3 H& A, t* p" y: M& a5 R                            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。
        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。
4 N8 P1 B9 v9 ~3 {; q        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
# \1 Q& ~4 m, ?$ D
                            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。
# l$ p# ^$ h+ J* ]        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
        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
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* ~( C6 o6 W8 y! S! s8 [8 q                            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。
7 U; r' M1 U, D; p+ e, C
& J9 @% o2 `" C, s! i. r, r& a3 \                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
4 \1 b' x$ Z$ \' Z1 `        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。
4 h& O$ N% {0 ]* [! k1 Z- \4 y# T3 d
3 L5 t) T1 X! ~. o                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
  ]4 c; `0 N% a) Z! |; N$ J  T1 n        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
0 d7 |: ~  |$ h, f7 A+ s        2、property_contexts：属性安全上下文
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, d7 a+ U' a$ j; i8 I                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
7 f0 W& I( S0 ?" _! b8 W* J2 N        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
+ Q: C9 ?9 _' Z1 z- ~4 }        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
, Y- r  H* h, _. i9 b        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)：
* L* A% O( i; g; i) a        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
: E" Q% \1 T7 Q! u! s1 x7 H        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
* ]- d+ R% `  d" u$ V# \3 E6 w        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
# A; w, n% J, w& h' g2 R; e        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
" H$ V" W0 {! A, m+ }& }        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
        type=radio_data_file
        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
9 Q, D9 S9 W2 a) d        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
        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
3 ?0 {* w0 h  O* L* \9 q, h% \        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
  C5 D; Q) o) b- }9 K$ n4 p) B4 ^        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
5 }$ k& P- {" ^. X        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
        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
* u: D, c/ D: s0 o& Q5 N( A5 O        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
6 T9 y' C$ X, S" f# b, X1 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
3 O; o! j( F; p        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
* Q5 ^# p# b) u3 g& D; N8 t        levelFrom=user
$ L, _( F; t& U        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
        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
0 V$ y: p9 I) ?2 w1 }& i5 F        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。
- Y4 Y- c+ f5 i8 J: e7 F) m5 ^        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
        Android.mk
( R9 a9 ]- N  Q1 q7 o, ?6 u9 U        LOCAL_CERTIFICATE := platform
4 T$ X4 N) h* w+ W: K        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
        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。
6 j% d$ @0 |, X, u# X. U' b                              
        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
) Y, N$ O' i, m8 l, m        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
0 f0 h2 M1 |# o1 g( w        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
/ O, C! _) q; V4 P* D; O        0 S com.forlinx.changelogo
% Q1 Q0 X3 j  [) R  A  n: P        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 n; T8 \. A  V4 S+ t1 t( r# E                                                  
3 f" f2 a- X! x( L  L7 a/ J( _: D* {        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。
, A; x, w3 g) v& ^1 Y$ ?        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：
+ v+ d+ \: Z  e* O. o6 _8 @        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
3 }  ~0 ~" j2 ^* E1 \) p" s8 V0 X        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
) k4 H& V- X' s3 H4 g, B% s
                            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 };
9 s' z. `( q, C7 B; s        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 };
        ...
; \, j& G8 U6 j8 w* o! n$ p        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
1 J3 k* x" X9 v- d/ n6 r        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
. i. J" [5 q/ P2 n9 V! X% D        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：
6 _6 h% E/ I, }4 s; }. n/ t
                            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 };
4 z" U2 f/ h( V        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

                            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。
/ x/ s3 S# C( K! @% a, c- a& l0 [5 w
8 X/ d5 y" o3 r0 z7 P- R6 T                            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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