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
7 ]0 ]# R; k. u- G: a        操作系统：Android10.0
2 M) A! h; B9 l$ ~& a4 C! {
  h5 T( d$ S# Q( k" Z                            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。
- O; R& q( L' E) b7 X: K; y        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。
0 G4 m# Y6 S! W6 U                               
, ?& v! D  }& m8 E        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。
        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。
/ S1 K) S: q, i# h        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。
, y" e0 j  Z* s, A$ C        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。
9 r' q8 r+ B9 ?/ e                              
; V: j0 L/ y& W! ~/ ]  }" t) }7 v
( f" N6 z& L; V. U* q                            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。
        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
% K  E4 u0 i( G5 O, B$ I
                            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。
+ s9 o; D! ^- ^* y$ p& M& ~( w        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
  i1 H! m: C0 b# E5 J) {' B        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
$ Q, G/ F" f# I        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改

8 P- h" a& }8 Z# j( ^6 l: W                            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。

  E5 D  j5 \  _. c- [$ W                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
$ l: s$ U- n: t7 o        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
* E/ N+ r9 z5 A% h; U7 ?        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。
1 c5 T. K# L; B2 d; ^" A  g5 ^3 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：
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        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

                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
, c! W9 J- G5 ]        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
        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)：
: P3 [9 B, G! E8 I        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
+ C9 s* v$ L8 W" `0 Q  Y( e        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
        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
* o( U1 T) _; J- L& b6 u        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
. Y8 i/ N# ~1 |. P) G+ y        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
0 C2 z' D8 B* O; K- q" b        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
        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
1 S. S$ G- S8 p4 J4 U: Q        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
        levelFrom=user
. X' Y6 v! k( w) h' s2 v        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
" `2 f1 |, C- o6 `# }5 q/ P$ r( U        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
! Q- j9 n7 d; [, B# Z; m5 q        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
9 d+ n6 e, r, n6 j1 W        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
* x: R, D/ F  V9 m" h' y8 i9 S: r0 r        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
7 J1 _3 Y6 T) Z$ I. k2 _6 g        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
0 a0 L7 a8 L  Z! i        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。
+ M7 c/ `; e* u0 D" v        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。
3 T+ }% l$ b' w9 _& E: X8 \7 _                              
        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
5 W3 N5 \* t$ y6 m. }7 R+ v        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
        0 S forlinx.example.app
1 S; S$ U; e) A2 E" F# u        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
0 F7 w7 R% Q& ^6 r9 Q7 ]: u        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。
                              
- x9 G' v7 J- g/ N- i$ b% r9 x
                                                  
        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。
- m8 `; B3 f0 Q* A( g/ z: b        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：

) k; ~) C, p) }  Z/ X, C8 Q, [                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        ...
! |# O$ A) I- D0 X        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
$ t1 j; a  b; F& U% D8 x8 Y) q        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 };
        ...
* m" G% M3 a2 ?6 Q        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
5 o9 m( g; A, x* t        分析：domains：system_app
! x. \1 o1 D, N5 Z        types：vendor_shell_exec
/ B9 M2 c$ z3 i. q9 @        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：
. ?5 S0 d5 u- E, B! U
( L, M+ D( J! R) d                            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 };
# a' W! e( B/ z* {, X1 K        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 };
' V3 ]4 {0 l' A+ H  V5 K; v* H        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

- ]9 Y3 k) R9 K9 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。
$ M+ A9 C. u( ~( N) i% G) _
* t5 z3 \) h2 h' D5 L' N                            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。
1 t; q. [2 d5 P* v$ p& p# a4 b
7 ]4 W% R2 F! b% G, _4 @