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

# F1 E# x  @0 ^, W" y1 Q" i- o# j* 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。
- o- D2 v1 e( Q. ?6 h0 A9 P) d                               
6 T% J- Q# k, @( x" Q1 N        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。
1 x! s1 B4 @) p3 u) Z  m  ^        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。
0 K3 n$ V' O( W" Z+ l        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。
        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。
$ I9 X7 D- U* a8 }: ?2 v        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。
/ ?# G/ `1 k9 I0 [3 _' Y( @( }; [3 C                              

                            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。
) _8 Z" t0 Y5 u4 u$ y! Y        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。
6 X3 D% s: j9 b$ B        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。
7 G9 k9 `+ n1 P0 g/ k        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：

9 q! K! U( {. m4 {                            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。
4 O0 A0 A: Y6 S, x' \4 [; R        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）。
        策略配置源文件         1、external/sepolicy
) u# S, h" t' x0 F7 ~        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改

                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
  j5 V2 X, H& [% b# x9 {        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。
0 A3 S2 j- ~% I% ?5 u. r
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
" O% s$ E4 d$ d1 T, k2 l        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
+ `8 t; n3 \+ Q1 U. R: m        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。

; d' \& R; `: i* b                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
* F. b5 t: g0 V  ~        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
* K* |+ ^# F! n- J: X: m  ?        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：
0 K8 x2 h) ^  U/ |4 g        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
  {. @& a6 H6 m        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
2 z  ^9 L: n- Z3 b        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
        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
3 a4 t: p' E+ t' i% y* E        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
# ]- t$ B5 C) n: _9 B" B, I        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
        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
/ j" W% M- b8 v5 n; r1 c) G        type=radio_data_file
+ Z3 C" L% k/ I9 o# W. j/ w        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
% d  c2 z# x" f3 _) ]; i        user=shared_relro domain=shared_relro
        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
# z$ h" x- R+ C* i5 X+ E        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
8 [6 [  W4 ~$ Z$ W        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
/ J7 e& h( c9 V+ q        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
3 P/ r/ Q* X, d5 m        levelFrom=user
8 Y' p3 }( k# l/ i1 }  c4 S3 N        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 j# r( S* F7 M' ^8 |+ s& g$ I7 ]        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
; f; c* a) {/ a7 E0 x, w        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
% c. r# I3 c  q: d+ p1 b- D2 w        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
7 b9 J$ c: f5 L( O        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
/ d  r/ g! q8 D/ N* \3 [. w5 F        levelFrom=user
        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
8 o* x; x  m  Y0 m9 @5 Z( k$ C        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
. H1 O/ ?) c1 b4 o. N( Z        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
. p. ]7 u9 Y8 Z+ H7 _4 C: G) M! D        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。
; L5 Y5 W, ~* f) m        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
7 v% M9 _- [0 |& ~. C5 E        Android.mk
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
& F7 f" @' s4 {5 ^- w5 V+ z        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。
                              
        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
& L6 l7 c/ u" S        console:/ # ps -Z
. n! u0 e2 J% Q, ?  k& B$ N. U        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
        0 S forlinx.example.app
+ r: W5 e5 o; V        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
6 ~* u! F% S9 `& B; b5 K* b        0 S com.forlinx.changelogo
5 W5 K; F1 i+ @+ d5 v5 }        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。
- ?& o% l9 u: p3 _                              
2 t* x& V7 ^. S# P
% t$ Y) |1 ~1 A                                                  
0 {: H  \2 G$ A' p        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
, R1 O9 w0 |) @! m: H        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：

) S2 M( E' z5 S. J                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        ...
        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 };
) N5 I, R8 P+ y        ...
        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
  F6 _8 u4 R# |2 A! R5 S& @        分析：domains：system_app
* d* r4 G8 _4 i+ r8 N        types：vendor_shell_exec
6 H# S9 L/ ^/ v; p        classes：file
        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
' A' o( A% [: I: z' T- t+ ~        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：

' o. a- c- K! h                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
- E1 E. j! \5 G) K/ y        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
# `2 G; s3 ?1 {        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 };
5 Z; V( x- ?4 A        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

                            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。

- d- \& ]" s+ n! ?& u                            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。