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
9 b2 v: N5 S% x" i  g7 Q' X        操作系统：Android10.0

: |/ k. n& I, L0 d. t/ b( U                            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。
        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。
  X% K* T' C4 |0 h! ~0 ^        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 x6 R. ~' H3 u        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。
3 v* L- g% j$ Z* {5 ]8 C  |1 U        基于MAC的SElinux         参考链接：https://source.android.google.cn/security/selinux
2 M& X+ W( A/ q; X3 x        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。
                              
: B; g0 c9 e# Z( S$ n
                            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：

                            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。
5 V: o0 J+ @+ ^8 e7 R8 Y        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
5 [  _/ J# Q' ~- s7 m$ R        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）。
+ L# V6 W2 Z: r0 o' F5 O- T        策略配置源文件         1、external/sepolicy
        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
: P; ^; e# Y0 X1 @- h2 e        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。

& K( A4 x8 S* ^) X- t" ?                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
+ a$ J0 {" S+ h/ J7 h0 W" E        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。
  K8 T# W8 N( `4 N& l" ~: D4 j
                            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
$ m8 e/ Y5 {* `- ]
                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
+ h) A/ v; f( d4 ^8 ~        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/property_contexts
' f" e, L7 ~2 I        device/softwinner/common/sepolicy/vendor/file_contexts
+ b3 u" p4 ^5 q, 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
* f4 `* C$ I8 }- r$ x( R        从上面划分，权限等级，理论上：untrusted_app < platform_app < system_app
9 Y0 Y5 w. d6 r% l; c+ J        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
1 A5 `+ P. J; t3 D9 A" y        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
        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
. S% V6 B; W: I! R- z        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
) d0 L/ k5 O" B        type=radio_data_file
        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
  R, v9 L) B2 y8 \0 B' @        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
' Y6 N" x1 P' F9 d- _        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
  s/ x) f/ d8 ]        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
2 c) D/ \2 k+ a2 C1 M6 i0 u& P        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
- S$ g: P& u: G( e        levelFrom=user
9 f" ^4 z  M) k* V        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
) v" o$ `) I0 x/ _+ G( b( q! B4 R& c8 b        user=_app minTargetSdkVersion=29 domain=untrusted_app type=app_data_file levelFrom=all
: _# o  x: M1 ]$ j5 w        user=_app minTargetSdkVersion=28 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file levelFrom=all
. [% j4 Y/ H# x0 \0 _        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
/ e; [" `7 c9 `8 W6 S        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
        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。
, y3 ]! C! V5 e5 h        Android.mk
( o* p# ~2 b( J6 @        LOCAL_CERTIFICATE := platform
        有platform签名，所以seinfo是platform。
6 b: A' p. H- s6 M6 F$ R7 [: ]        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。
8 Z) h: |) ?& i: x# S) T                              
/ ~$ C5 ]  U/ ]. [$ o3 ~        以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例，查看当前运行的应用信息：
# i! A5 ~$ j' V+ k4 J/ `' ]2 i9 Q4 y        console:/ # ps -Z
        u:r:system_app:s0              system       15712  1861 1050628 110868 SyS_epoll_wait     
. g4 l: `/ }* ?' w4 w3 F* W        0 S forlinx.example.app
* S' g( o! q2 \1 |' E        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
        0 S com.forlinx.changelogo
% M: ?/ {" R" J& @3 ]3 `* c3 u        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。
                              
' h3 K8 ]  {. A+ W5 L5 c
* U$ i& U- c1 {+ a/ L8 z$ [$ ?                                                  
        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。
. T% L) k# {& d% s        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
, u9 @5 c. f2 a
2 v  d2 l) g- E& g# @1 ^  Z                            以forlinx.example.app为例，我们为其添加can设备的执行权限：
; I. M" ?* U7 e1 _0 H! F
" G9 U" W2 f; t2 W                            OKT507-android-source/android$ vi device/softwinner/common/sepolicy/vendor/system_app.te
        ...
% v5 o" d9 ^: O6 E/ {        allow system_app vendor_shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
6 E2 F/ Q6 b# [) g7 P8 i( a3 v        allow system_app shell_exec:file { getattr open read execute execute_no_trans };
( @, ^4 ]0 P  o1 m# z        allow system_app shell:file { getattr open read execute execute_no_trans };
        ...
, ]. q, [% ^# o' |, b# ?        以策略规则配置形式（allow domains types:classes permissions）
0 u( P+ Y, x0 G. Q* j" o        分析：domains：system_app
. H: U6 B- a1 ^& `) f# v7 L        types：vendor_shell_exec
        classes：file
, h* |. }. w, T9 `$ t- D9 C$ R        permissions：getattr open read execute execute_no_trans
" u# p4 [- k* [- y  F' y        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：
, m* \! M9 Z% Y- L  v7 z
( e9 h& }) o8 X                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
; V" v* o2 M- V+ I- J7 ~/ {6 k        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
6 H& u2 l! Y. b         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        libsepol.check_assertions: 2 neverallow failures occurred

0 ~: J! O+ T) b% [: P6 s: D                            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。
: S' M7 j3 Y1 @" \2 a8 J% t- t: l, N
0 z/ g8 i0 A1 l0 |1 C# R7 R                            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。
  r/ }9 x4 s) T- X) r3 T1 [+ I
; y" a/ ]3 Q! {