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
: c; w- W$ u/ q& k( Z        操作系统：Android10.0

1 y! _$ }" I  ~: f/ ^" o                            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。
! h/ Y+ m+ D$ {4 v        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。
' [$ B6 q/ C. T: C8 O' r3 v1 \+ v                               
6 ~5 ~6 ]$ ]( Q  F' g2 y) ~        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。
$ E( U3 c7 `+ I6 Y2 h0 ?4 u. 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。
1 q4 f  k+ t( H1 W* H( L& z" k        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。
, y* G# n2 a4 x+ `6 m: ~        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
; ?3 J* s/ v( u9 L% m* Z4 M" w        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。
% a, o& g0 S+ x# J( d7 T6 L. u                              
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                            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。
4 O. I) f" M5 I* n4 F$ D3 c; |, s        策略规则采用以下形式：allow domains types:classes permissions;，其中：
* w  G8 t  c! n  s$ H9 n
: n0 l# D; e  j3 h& M1 I) c6 c, Z                            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。
2 B$ d" j8 E+ I* S! y% w6 J6 W/ J5 u        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
, E# }! [* n# L; z- P& g6 a; D* ~        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
6 Y5 e1 R* O5 E0 ~        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改

; @3 K+ }% `. @& r: x- \                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
# B1 H$ f, m9 u  Z5 m% Q, m        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。
4 F2 R! J, n# b( c
# r/ ^, y  }2 r. K- K' K1 y; g, }; V                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
: L& t+ \& Q/ v& a2 G" |        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
, D: I- M( A5 J        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。

0 f  [. Q2 S, _" @8 n$ H4 f                            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
8 a. Q( b& l4 }. l+ W; t) t$ m7 p        标签配置文件         1、file_contexts：文件安全上下文
- m3 B1 m, K  I; X        2、property_contexts：属性安全上下文

! |  z. s  w6 h: {: z                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
5 U; V/ n3 I, f  y6 l& j        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)：
        1)untrusted_app 第三方app，没有Android平台签名，没有system权限
' E5 _: _, S  g# K        2)platform_app 有android平台签名，没有system权限
4 c6 r7 F% r/ k+ Q        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
6 e4 C" M5 {5 C0 B! R% K! E' R        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
' X' Y2 p; `6 f* P& X2 C        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
: F2 ?( L$ B$ l7 o& N        type=radio_data_file
" _5 O2 b7 b& l* w' j- p& K; L        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
4 o: Y& x' z: K/ x        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
  f2 E* I6 o( U* j* f1 h. x. O" N& A        user=shared_relro domain=shared_relro
        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
6 Z- ^0 a  L1 `/ h- {1 O        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
+ ^% r  G7 }% S  x        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
& X3 ]7 F# }7 X; `        levelFrom=user
; ~+ M: S: w" s$ R  [* S* b% w, Q. \        user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file levelFrom=user
( n  \4 g3 N; B) q$ }. h& ]& u" p3 W7 E        user=_app isEphemeralApp=true domain=ephemeral_app type=app_data_file levelFrom=all
. |6 I/ j" e, L        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
$ K9 E- {2 c+ C        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
4 n; N3 Z# f& p4 v  d        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
        levelFrom=user
9 M- q, d) @( V' T# h& K! x        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
* \- j5 C0 M' f; p        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
        user         参考链接：https://blog.csdn.net/huilin9960/article/details/81530568
- u# D+ B. E: T/ s; a. H        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。
* T" I0 L  \; C- ^0 t        Android.mk
% E4 T4 B+ D8 S+ q( B' T        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
; H- S5 d- c( H# [8 }5 E  l$ L        LOCAL_CERTIFICATE作用         参考文档https://blog.csdn.net/hnlgzb/article/details/107823874
1 T: ?* Q) G; e) H        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: ^5 ~5 c7 N6 i, |5 X" B6 C$ ^                              
" V5 y6 z8 [0 e$ l+ l; ?2 h        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
) T4 m0 g6 j4 q6 C- E5 C. M        console:/ # ps -Z
! N; p) X2 h) T# p$ N# J3 M        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     
; n, a; z; S/ ]3 X  g1 u        0 S com.forlinx.changelogo
% n& J! g4 ?0 [        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。
6 p5 C( J- d: S2 X. ~6 m+ }                              
1 G9 W; p6 d/ H  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：
; Q* g. U) E0 w        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/untrusted_app.te
' ?: M4 J& i1 i
                            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
        ...
  a: q. O3 T. f& Y. ?. X! u$ N        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
: W" [; ~8 q. n1 a8 K) 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 };
        ...
        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
% s0 D9 y9 ~; R! [% [        分析：domains：system_app
/ f" @7 E( U3 K* Y        types：vendor_shell_exec
# z$ o" a* h( H/ x/ C        classes：file
        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
* W# A5 `: N( @, t  L7 |- ?        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：
3 n; c+ B* C5 S" ~% Q+ p
- f/ q+ c2 P! U$ p" k                            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 };
# ?' N% D# q8 W- e) A. N        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 };
        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

7 G( @* {9 \) E# |5 D) W; G* n0 s: 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。
  \# T$ L8 i) U: n) a/ F
                            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。