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

) y( D5 q7 T% w- j9 w                            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。
( N; O' F' c3 K; N1 J, F                               
4 F6 Q: q1 W5 j+ B6 B# s( ~2 F5 v        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。
) P1 D* D0 p2 d" J4 |  _        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。
5 F3 f9 \8 q% a& Z        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
        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。
: u6 A) n* C' x1 \3 @                              
' M5 @# z4 n$ U8 n: Z# n9 I
' v9 ~  C  a6 c0 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。
7 I8 D( S5 [* ?        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。
# \- n1 M6 n# \# c" h        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。
        Type - 一个对象（例如，文件、套接字）或一组对象的标签。
* h, A( F( r( R- Z% {        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）。
3 }. w/ L- s/ {7 B! T; f        策略配置源文件         1、external/sepolicy
5 ~1 f9 m, L# B2 B+ ]        这是独立于设备的配置，一般不能针对设备进行修改
; U/ u& t/ ]6 m. y* {: r
( R2 x3 E/ E5 Z8 g; H                            2、device/<vendor>/<product>/sepolicy
# N- J. y; J. ]' R3 _4 B" t% R        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。

" G! ?9 `: b& c7 a+ D                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507策略文件的路径如下：
; F8 G# z( {2 P, s; d9 T        OKT507-android-source/android$ ls device/softwinner/common/sepolicy/private  vendor
1 ~" q7 @3 R3 N$ m* D+ g$ [        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。

6 q; `$ F6 [( a+ J8 D                            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

) v& B" J. b; k5 {0 C                            以飞凌嵌入式 T507 开发板 为例,T507 安全上下文文件路径如下：
        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
" n* H$ v" L! v3 A' ~        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
$ h7 ^' r# h1 }4 I        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
+ [  _7 Y! s! \( M5 j$ A2 i; L        user=_app seinfo=platform name=com.android.traceur domain=traceur_app type=app_data_file levelFrom=all
' g7 N! J" e5 A8 d3 e        user=system seinfo=platform domain=system_app type=system_app_data_file
        user=bluetooth seinfo=platform domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
6 c2 M2 v/ I  @! n4 o5 K6 V8 l% J        user=network_stack seinfo=network_stack domain=network_stack levelFrom=all
5 l# f" c* m' J/ t8 U        type=radio_data_file
        user=nfc seinfo=platform domain=nfc type=nfc_data_file
: B6 l5 R/ r  A: G        user=secure_element seinfo=platform domain=secure_element levelFrom=all
& U0 @1 @( _1 B0 ?, n; D. d        user=radio seinfo=platform domain=radio type=radio_data_file
        user=shared_relro domain=shared_relro
; P+ H- n8 p& f" o9 |  K        user=shell seinfo=platform domain=shell name=com.android.shell type=shell_data_file
  I* F  b4 \4 ]) v( ?/ I        user=webview_zygote seinfo=webview_zygote domain=webview_zygote
4 r: e+ a# g0 h# J, F        user=_isolated domain=isolated_app levelFrom=al
        luser=_app seinfo=app_zygote domain=app_zygote levelFrom=all
1 O! l5 r" y; \0 a) ~0 Z# q) p        user=_app seinfo=media domain=mediaprovider name=android.process.media type=app_data_file
% q. p# ~/ T2 M/ I' X        levelFrom=user
        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
) j2 i1 K6 ?. e# U3 V( @        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
        user=_app minTargetSdkVersion=26 domain=untrusted_app_27 type=app_data_file
3 J% B1 B* i7 M% q0 W" T        levelFrom=user
* `; Q, g- K5 k, u        user=_app domain=untrusted_app_25 type=app_data_file levelFrom=user
        user=_app minTargetSdkVersion=28 fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=all
" n. M4 Y' b  ~7 s; D* q8 u        user=_app fromRunAs=true domain=runas_app levelFrom=user
# N; }- T; n+ s/ n- k# x        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。
& ~7 z  A" M: a# S4 l        seinfo         不同签名会创建对应的selinux上下文。
        Android.mk
        LOCAL_CERTIFICATE := platform
2 t! J5 m# C! f1 [5 o        有platform签名，所以seinfo是platform。
/ ~$ w7 ~+ I2 v# i: }# Z, P- o        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。
: K. V8 ]" ~0 t0 ~, O                              
% O- D* ^+ u/ r1 a0 _8 H7 |        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     
* [* q7 L/ x; q8 a7 y. T' O        0 S forlinx.example.app
        u:r:untrusted_app_27:s0:c512,c768 u0_a62    30259  1861 1052120 114132 SyS_epoll_wait     
6 P# f+ d& B* E& \        0 S com.forlinx.changelogo
: K8 U0 h5 B3 E. U* R' \1 F; l* v        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。
2 g8 L& y  N4 x' l* i5 @                              

6 f: W! A* `8 [4 T. J, L                                                  
        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：
9 \/ a/ I$ [2 Z4 l        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：

6 j* Z. i$ n+ D6 i& E% i                            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 };
9 S9 E# O/ L  s        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
        types：vendor_shell_exec
  I% a3 \, a! C5 L5 n+ m        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：

                            libsepol.report_failure: neverallow on line 9 of system/sepolicy/private/system_app.te
9 B: ~; O4 X& ?) ~' s! w1 n        (or line 41463 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
- k7 ^+ ?7 w6 \8 t. o# L        libsepol.report_failure: neverallow on line 22 of system/sepolicy/private/shell.te
3 J/ z' m$ a$ Q5 W. S         (or line 40025 of policy.conf) violated by allow system_app shell:file { read open };
        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。
. H; c1 _  X  `0 F7 ~2 o4 S9 b! }
" t2 v1 x  F& X  b; _* i                            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。