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

6 }2 L9 h2 D/ \  y: [                            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。
, y5 S% S) ]& r$ l& c) r3 {# A                               
        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。
: Q3 h# }7 ^4 o' F( g2 R2 a4 ]6 \9 e" T        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。
* @8 `% U( K  @) p- j        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 G# u3 f/ r& }( p: x        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。
! q8 R, b! y4 x' k8 L/ _        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
+ C- ]6 J* q/ t2 H        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。
3 `' E% T' i* Y+ j  a5 X$ ]4 N. G1 d8 z                              
& ?& {- F: b& W- q: ~+ v
9 s8 E  M9 A* \                            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。
5 M% D2 R5 d) G        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：

                            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。
* a1 {" Q; D& I* e: J+ T/ L        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）。
! o" u3 L% Q3 p3 y        策略配置源文件         1、external/sepolicy
* A( V$ R1 U9 d: q# c        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
- o& D) F9 [- i% t# g
1 ^8 E& |# \7 j                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
/ t' C+ P  {2 l. w) ^        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。
9 o7 y. f# z. M
* X: @% ^: [! P" ~# Q                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
; ^+ f9 e9 F/ }* f; D- A8 X) S        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。
& T9 l& O+ s% w% d  I  L  i
                            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
/ g* [- q# [9 X& e7 u9 v        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
& `$ [$ w2 t- M7 \9 b$ s        2、property_contexts：属性安全上下文
3 U& T- s9 Z/ G0 f0 e: n1 k8 M- g
; r6 X: Z( Z0 s                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
& t" |5 H9 u# \( M        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
, ]6 x, R: j  \" s( k  h) ^        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
5 g, k7 g) T4 ?' T2 A        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)：
! m' x% Q1 \9 t1 o8 P. y( Q        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
" x+ a9 _& Y5 d' u4 ]6 i        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
% o* ?: P' w# ~& t: [1 q  A9 B2 M! m        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 D* g- d, D5 q$ k" I        system/sepolicy/private/seapp_contexts
- y8 u; @) j4 L; E9 g/ A; t        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
( b8 ~' ]& h2 A( k. x  H# X3 x        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
4 P, i( K/ d( J6 u; F6 L$ I/ Q        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
+ a  f- X% a+ E4 u8 S9 w4 @        type=radio_data_file
$ r0 T8 g5 b+ b# f        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
( K  A- w4 \/ ^        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
, U: i& O' ?% Q7 b* ]: X        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
/ d6 x% C1 G: ]& q$ k0 D        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
( z5 s  x9 ~6 y' e+ D        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
2 h5 A: f8 P+ C* ~/ ^" d7 v7 e        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
" M: D! Y; P! y- j, a$ k3 j        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
( b* H1 q9 q3 J) x8 {" K        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
3 q8 u8 _0 E0 t        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
: l; v$ H" D( d$ `4 }" G* L        levelFrom=user
        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
+ z% G5 E5 `3 W0 P+ x        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
$ a3 w8 f$ B# X  ^8 H+ Q  \        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
# s  K  P' ~, h+ Y* ]2 r6 M5 S        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
! r. r' M$ }( Q' y        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        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。
, X$ i6 P. m/ h" ~  g" m                              
9 s  }# _* |) m2 A        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
; \( R) P1 Y7 B( J        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     
4 G; ~: Z9 ~1 ?* _  f& y. I        0 S com.forlinx.changelogo
6 \( r% b. Q" a. t0 j! }: {        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。
, S$ {: x# s0 `0 Q                              
- t9 P  i* y6 s6 n% s3 Y
                                                  
        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

                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：

5 V3 `/ ]+ P% S' g- `                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
2 T' t! `" C1 V        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
, U2 A* U+ ?2 u. I, a0 P! m        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 };
        ...
  s/ p/ z6 ], E9 t: R7 P        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
' ~6 i# q) B/ a0 t7 Q. G        分析：domains：system_app
        types：vendor_shell_exec
        classes：file
8 O- w" \4 D9 G& t0 ?        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 ^7 |. G5 F6 j
! _( C/ v3 F( K3 z' S                            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 };
+ h3 k6 W- @" Y- H6 n; p2 R+ G$ b        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
) s0 e2 N: `# M2 D, `( {         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
8 G! _/ B8 H2 X& M: s$ J! i1 t        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

  C) o7 d8 `( P. v1 k) S4 O# t                            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。
" J& y/ a3 |1 f# M# x7 K9 k7 `
                            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。