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
* q! O9 s( K9 K        操作系统：Android10.0

' U" u! p; D0 k; p8 d' ]                            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。
                               
        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。
( D  }' U# _6 W' j5 `1 J& o8 h        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。
. _) d! R, g" g8 e! C/ d: E        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
        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。
0 V1 L0 Q1 S' T! J' b                              
) c+ g; r$ P4 W4 B- V
                            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。
/ O9 `, c+ D$ w2 n5 F; d4 z        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：
3 Q4 m: n, g# W8 y) e' ?1 }$ T* |
" |7 q; z1 H" {+ p                            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。
+ Q) K* c, _# D% U6 u4 x- i        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）。
4 f6 q" v. W  X, N, n7 c, f/ f- D        策略配置源文件         1、external/sepolicy
% P+ e, l' S( G0 O9 T        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
: ]9 F2 F6 G/ }2 s: g
                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
0 F$ V- V' s0 t) v. W! I+ i        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。
) r+ l, l1 R/ ?5 o$ ~
) P& y6 Z- G- [9 q- U                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
9 ?4 ~0 m: v  a5 |2 J9 J        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。
# u/ h, N! u- P/ K. q# m' y
; W4 y0 U& ?' ^/ X1 ^. s. e                            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
6 z+ A( ?$ g6 x9 z9 ?        2、property_contexts：属性安全上下文
4 D; H% ?& Y) H7 _2 z, y
9 X- X# O# ~; S* T                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
3 F! N$ b- `4 s$ J3 E3 v7 s* \6 p  @        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
" W0 f$ n1 V8 b3 N3 y, B        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
  c  @3 t+ v3 B: m' D0 @        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
: M6 [  i/ T: z* ]& S+ ^        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
8 i, P1 E" I- c5 b. x        system/sepolicy/private/seapp_contexts
# m9 v" z3 Q8 z* T        isSystemServer=true domain=system_server_startup
, @  |& N6 ~- x; w' O        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
& o+ N4 D: P( z: C        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
9 D: r  N  ]! D1 I( M        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
        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
0 ~/ p, ?0 B% y% v8 D0 D9 C        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
7 `9 B" g% ]/ M" |4 S  {4 ^        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
# |) G7 ]& F! J1 [        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
! \: a5 L3 m, j" E5 h% N  N' o. n! B        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
4 c- F) Z1 n, e8 s# a! _        levelFrom=user
, i) D2 H: Q8 }& z) k9 q+ u* C+ |        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
% J1 h8 K; t2 U        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
( j# }- Z6 P$ |8 T- @        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
* k! ?" K5 `$ `: ~        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
; s; Z7 j' M, K$ M        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
9 H2 p5 A: P" R' d5 m        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
0 N8 l0 r4 }; l+ H$ ]        levelFrom=user
- d0 k+ @( y/ {( E! ]        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
8 G; k* n; P0 A! J1 ~        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
  \, Q, |2 e* W5 s1 u; w$ ~' E: |* r        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
2 K& U: {# y5 H  Z& M- Z        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。
7 Z$ q8 J; J9 v9 n' Z        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
* ~1 d6 \0 m# Y) O7 ~0 q) M1 P+ H        Android.mk
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
3 m2 u# C( t7 K1 ]' k% O8 K9 t. L; t: r        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。
; i( K. R+ ~5 Q2 r& n) K                              
        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
" V# Z0 K# z' d$ [! c' |3 Z        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
' M# d% K- H, M, m- d2 \& |; Z        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
+ D. k8 F8 V! h* Q; [/ H1 z9 L2 i" L( B        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。
                              
. `8 U4 ?( L" u6 m* w* Y
4 e' a! E* Z, }; y) {7 K                                                  
        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：
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
' x2 G; v( G# i/ z9 y, I9 S4 {
                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：
) Y  u+ y, G1 j
4 M* W9 L) \# P& H% s                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
" U8 V3 ]! s7 w- d        ...
* a; C' E& I2 \# B! y( j* m; X        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 };
5 {: S6 |& V) v/ O/ Q% V        ...
        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
, s3 ^, o- y5 c4 D) E& y8 T        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：

2 M& z1 i& a+ d" _. X4 f, @                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
* Q+ t6 V6 T9 e; p. ~5 V* }        (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
         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
) t* Q0 b/ r9 s' n9 ^5 N4 t        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

0 l4 d! P( q+ z$ a6 Y! l  p' D                            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。
6 z/ G$ C3 H" [3 `" i* U
: U! b; C: {3 Q1 f8 m" C& F                            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。
( j3 P3 c$ D8 U# g
! d; i4 c4 P; U# F. H; a8 k* x+ I