国产平台之T507 开发板Android 安全策略漫谈

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        硬件平台：飞凌嵌入式 OKT507-C开发板
+ j* ~: b  P5 i" N6 s% l8 v        操作系统：Android10.0

* C# |' J2 g9 I                            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。
2 {( O: e; M% r. ?        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。
, \$ y1 C$ K/ K3 ~3 m! x        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。
8 s# m! m1 P2 c' l/ W+ c" Z) 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。
; |* }; f" ^. G$ d' `8 ~        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
. ]' C+ F5 B1 n, V) d        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。
                              

  C1 b( m9 u" ]" v- [; o1 p% k# 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。
' e; Q$ \# \& Z/ D        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。
        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。
        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
+ x  u5 w& f" @9 w/ J9 ?        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
( }/ i. K$ S2 ~! y        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
& K+ |! s+ S* }
                            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。

                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
$ j  g  i: {( J& C# D        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
2 b7 U& X$ @5 t7 n. r8 T: _        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 \4 M. R* [9 E" R1 I  u
) a: v8 J' c3 }& w( X! G0 S                            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
' p, L( l' c6 S7 |        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
6 I/ ?# I) i1 k7 T* I        2、property_contexts：属性安全上下文

                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
, {0 U+ F6 R" U( C" B. L, x( }        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
4 j0 _" H1 B8 q' V' x9 U        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)：
! R7 w2 Q$ x8 g0 h3 W4 H        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
' g7 q" z" C" o        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
; F1 N# f# P" u' o5 l9 }0 O" [; D; |        从上面划分，权限等级，理论上：untrusted_app < platform_app < system_app
0 n# Z5 a0 M/ p        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
# g# X# G' V6 V% _' u7 K1 \        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
        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
. f- f5 i1 |6 |+ V( K0 c        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
        type=radio_data_file
: \# }( M2 p4 F+ w        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
: x* h. ~' A3 s. B/ o$ y        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
( ~5 i; P6 ^2 k: \        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
2 S3 {% i9 `9 a2 Y/ W7 f& K        user=shared_relro domain=shared_relro
% L: F- k& f- |% [2 p$ _, j9 V        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
# k$ d! o+ b/ y: m4 u* y; m        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
9 o; m4 V( h; ~$ \: }! y! J7 ^        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
" |! ^# T- G0 f0 e, B! E  D  p4 S8 a        levelFrom=user
/ [0 o. y8 g8 t! f5 V* a# ~- V& V        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
3 H  c( z. n0 b, m% m0 G        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
) {' b6 |! Y8 [5 C        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
        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
        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
' Z  X* |9 [' l7 v. K        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
6 k7 \% h4 R' o- ^/ V/ w+ E. 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。
        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
# E) T: I2 D* e6 y! ]. a' N& f; R        Android.mk
( V0 i' C4 V1 n, }# z        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
4 I$ {) \0 v$ c0 r        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
+ ~/ U6 X2 P1 r4 y        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：
        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
        0 S forlinx.example.app
" k/ B; L$ _; c  V% x        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
        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。
                              

/ ]$ }/ B& \& p/ D! u                                                  
        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：
; q2 f$ g9 F) O        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
/ M! q" Q, \+ ]# x# Q* ~0 W        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
- j) ?6 G; n  A. w8 X. C
# ~4 M2 W! E' O                            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
. h( E* d9 N+ [) ]% c- y2 a6 |        ...
        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
/ v1 b  A, ^0 Y% p        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
+ Z& g* v( }- U        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
6 n  D- g  T9 q3 [# d        ...
        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
% Q, ]& ?! p+ [5 \; X) f        types：vendor_shell_exec
        classes：file
" ~' k* i) |) C  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：

# R9 p! i+ n5 x3 \                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
' Y; q, s1 P) M( L) v+ E' d        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
/ A; `4 k- j  d/ s        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 };
, D6 _1 X' Y) ?7 h: x2 H$ o        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
0 {) ?! P( E' o* {  X" P' o2 O% l
                            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。
% s2 J( H- x5 w1 @0 H# p, A7 r3 S
: F/ L* d* o% e9 V/ g- p                            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。
( x0 ^* c2 O% S2 C( B$ u& j
5 l0 L3 n! y+ |& N. |* ?