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
! G$ V& {/ }& v3 s& }+ b        操作系统：Android10.0

                            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。
% W7 F" a9 w2 t; f( Z                               
        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。
# I. i% t8 ~: o- y        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。
0 ]+ E% r* C5 w1 c        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。
8 b# W& n& S. W! C2 m6 E2 O& ~0 I6 ?        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
3 K" }" K' {2 c  T: q6 `0 P        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 G  Q) I& p: 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。
        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。
3 Q$ t3 L! s1 x+ z2 h        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。
, k4 [9 F; c. r; H/ K; c        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
4 {# G, D) ^6 F; U1 C; r, W) R9 X
                            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。
; T6 [1 M; o* ]0 U& g( O        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
# E  B' c9 k3 z        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）。
! Q- q( ^" m6 v: t) F        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
! z& n$ {, U, M$ W3 }
                            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。
! Z# G9 Y, D; [& \
8 y4 s- \- W% j9 |+ l$ }                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
- N3 B; B) t+ }        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。
/ k0 y( {" `9 M. j
3 \+ A& x  ^! {) c- `                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
! }+ @: }% e9 d7 T( Z* W' p+ S        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
& {4 z; z# e3 D- @. A  f        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
- f" q0 G9 F  E  R) `5 u7 x
, M' e8 A% v9 V; N                            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
2 ^/ D% ^; H! b$ c  v0 n' u7 z        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
; h) ~. y# j' `7 e+ X) ^) V        2)platform_app 有android平台签名，没有system权限
% D( w. p' W5 {& N) x        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
        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
, l2 g# K6 b. U6 ~        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
1 y  C5 |4 I- `8 ]. L* z: b        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
        type=radio_data_file
: k) H# ?0 w, \! o  y: @        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
6 \: A" E: z$ l( g        user=shared_relro domain=shared_relro
/ G  l+ I6 D# l( w4 e        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
! x" B0 x, p9 Y4 {: Z, c9 i$ i- Q        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
( I* n7 x1 O$ l& {2 I4 U        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
" y1 M/ E1 R: u- m; A( Z( a7 m        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
        levelFrom=user
7 o# O" G5 K0 h$ O7 G1 J        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
+ y: {/ c/ A5 u% ~) O( ]+ J        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
& p; k4 u! L/ I! K        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
% a! ]5 `0 R: n7 B( i* R+ H        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
/ ]  j' E- Z* ~) Q4 l$ z        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
; |5 m+ q* y0 z  c# V4 U% v" X        levelFrom=user
+ O7 j/ [4 i1 a$ b. P7 M: E7 F        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
  L% p' _6 F" u/ u6 V        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
        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
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
, |! \' A/ h2 t9 V8 k, c1 Y( D        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
8 w1 s( j. r. Y9 Z        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：
" ~6 ]! A% q5 G3 m+ Z. W( w) {9 P        console:/ # ps -Z
- n/ t" G+ C7 ]        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
  Q% p+ {* Q7 [% L( M. Q        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
        0 S com.forlinx.changelogo
3 m" r2 h) |( n6 i, r; 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。
  J" D! J3 L7 y8 t* x8 N$ _& N( Q                              
. Q" n* P; y7 K, d! @5 x( r
                                                  
        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。
: c1 V% r" o, U0 x' y3 j        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：
( @" m- L; F# {# W3 c& z# L# ?. q        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
  y3 N2 `( O3 X' @        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：
5 y5 I$ O, A3 W) ]( k
. _* e) x* U+ T                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
# P# w& w$ }6 D/ r! Z' `        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
7 ?/ X8 ?' p: o0 o9 y        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
& T; F/ |8 a8 ?! X: J& o        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        ...
6 Y: J- C1 Q; Y% j2 r" k9 Z        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
7 N. B5 N8 H8 ~1 ]        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
$ _- X8 `; u0 [7 C3 ?, q        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：
! ]% e( s) n( N& K9 G8 i  ?
: S: v2 ?2 F0 s+ M9 C                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
- X+ U' s) S5 y+ y6 k        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
. \. o! b% e5 S+ }# N* f9 w  s, ]3 D        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 };
# e/ b8 _  }( n9 \/ q        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
3 \, s! H# ?( 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。
& [  E1 `3 a, J) u0 R
7 i& |" x8 Z' u; d" S& ^3 I- H                            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。

( w$ T4 M. b& e; i* L1 B2 H$ e