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

. l: Y" k7 Y3 w2 s1 h* G                            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。
: E# R! _! E  Q        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。
2 h$ l. R) w: E7 S: ~& H                               
        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。
* m* p% I: ~" P: T, N% K! o        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。
4 a; @( b  H3 k        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
' n% @$ d0 u5 V7 J        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。
( o6 p7 X6 ?! ^% |" W7 k6 f' w/ {                              

                            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。
/ q* ]  I) z. X! m        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。
. V* r  p2 S  s% O        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。
6 W( w8 u. W4 g0 N        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）。
: l8 o1 ^* G4 K" d2 }8 V        策略配置源文件         1、external/sepolicy
+ y6 }4 D- l# S- J$ V+ _  U        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
' P' ]9 u: G: R& H
# K4 B) Q( I" N* V                            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。
- i% c. @2 s3 z3 H5 {
; a) E" Z2 _6 r9 j" \- f+ F! H                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
6 ~5 Q, [+ _; e7 D$ |2 Y+ w        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。
. x0 |# z- a' U' m0 ~
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 system_app的TE文件的路径如下：
* u2 `: A1 Q6 J  q7 O$ f2 O( V        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
" a, L9 w  O% ?) W& ~) _$ C/ j6 g        2、property_contexts：属性安全上下文
  M( }+ h6 d8 `3 ^/ b1 E
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
/ x: h. C# E8 z; h  G        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
; p+ D. w; w( I& L  [        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
* `: p+ C, x$ _. X1 i        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
! c0 ^+ ], c9 q: W' 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
3 M; Z8 i- b' o7 K! N) h        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
8 S4 r2 |1 `7 k$ u2 u3 `        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
2 \1 ]! n  J' _8 T% f3 Q        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
/ Z/ r: ]" z7 [        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
1 G6 f7 J0 l. u5 ?: X. q3 y$ T        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
6 S2 N& L( c: T8 [/ f$ y# b        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
$ ], `4 o6 R. }' T! r5 h        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
" N/ b0 ~" Q4 d1 o        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
        levelFrom=user
9 \% b) O! D" o2 v! Q8 K& r  A  b        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
        user=_app isPrivApp=true domain=priv_app type=privapp_data_file levelFrom=user
0 m% H6 A. c7 g3 U9 C$ U        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
5 w& y, X7 e2 o        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
# M2 S9 k2 {! N        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
" P; n  l" f3 S' Z/ n+ m- H+ u! l1 n        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
: y" k( r% R4 F) p+ d        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
* K! M" o0 s% O% d5 e        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。
# r! i+ o# U; g8 n- Y" Y. m$ u1 O, y        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
# N: G' s! Y- V+ `7 b3 ~( e" n        Android.mk
8 @7 [  l. d0 q2 u3 C" \        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
/ o& w8 Q" [9 M9 P6 q/ r9 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。
5 ~: X* O! m7 s                              
2 x! s7 d  E$ Y: n& Z+ N1 @        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     
& F; p  ?/ |$ a& f0 t        0 S forlinx.example.app
. ~- H  S) j7 a5 n5 b+ \' ]9 N        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
        0 S com.forlinx.changelogo
3 z! l2 z) n1 v3 L: |        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。
                              

& |- T% @$ q( b( Y) T                                                  
1 y3 G" R, K  _( k3 ]4 z" V) q        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。
" W& Z9 ^2 q) N$ B  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：
) Z, G' v6 m: }& g# P        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
% K( J- x7 x. s" Z4 L; f/ }        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te

+ T1 B3 c# F+ l8 U' b                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：

# Q/ [# q$ ]( x. L3 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 };
5 D( D* G* Z: G        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
' a; N1 r- J/ R" c$ E! }* `        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        ...
        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
        分析：domains：system_app
+ A: V4 p- n) y9 t- u! |  Q        types：vendor_shell_exec
- {9 o( u6 y' K        classes：file
4 P1 {9 {2 E) M. F# m# {- Z# G  v9 K        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
& f% O6 \2 i# |1 v5 ]6 B' H        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：
( [/ p8 ~0 o  h
2 F2 K$ Y$ [% m+ k                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
& }* Q4 P2 B8 Z* g3 t) B        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
$ P# c: P0 j: I8 @" ]        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
/ v. b% ^1 \! w7 O3 ~         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
; o4 ?, U, ~' t) Q. j8 [0 b        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred
& h+ Q! v9 M# 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。
" W2 [2 o+ o# {/ `+ B2 h
5 |/ K% g! d4 q$ Z                            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。