[Android L]SEAndroid增強Androd安全性背景概要及帶來的影響

ShyBoy天天向上發表於2015-07-04
Android

1  SEAndroid背景


      Android對於作業系統安全性方面的增強一直沿用Linux核心所提供的MAC強制訪問控制套件SELinux，對許可權進行了更為深度的管理，有效地控制著程式對資源的訪問。2012年才問世的SE Android將SELinux移植到Android平臺上，以降低惡意應用程式攻擊帶來的損害，提供Android系統的防禦能力。
     SE Android(Secutity-Enhanced Android)是Android與SE Linux的結合，由美國NSA在2012年推出的Android作業系統的安全強化套件，以支援在Android平臺上使用SE Linux。SE Android 將原來應用在Linux作業系統上的MAC強制訪問控制套件SELinux移植到Android平臺上，其目的在於降低惡意應用程式攻擊帶來的損害。然而SE Android的範疇並不侷限於SELinux，它通過強化Android作業系統對應用程式的訪問控制，增強應用程式之間的隔離效果，確保每個應用程式之間的獨立運作，建立類似於沙盒的隔離效果，從而阻止惡意應用程式對系統或其他應用程式的攻擊。
      Android是建立在標準的Linux Kernel 基礎上, 自然也可以開啟SELinux, 通常在通用移動平臺上, 很少開啟這樣的安全服務, Google 為了進一步增強Android 的安全性, 經過長期的準備,目前已經在Android 5.0(L) 上完整的開啟SELinux, 並對SELinux 進行深入整合形成了SEAndroid.

【宣告】歡迎轉載，但請保留文章原始出處：http://blog.csdn.net/yelangjueqi/article/details/46756341

2 SEAndroid安全策略概述


     SE Android的策略原始碼位置在external/sepolicy，其中包含用來生成SELinux核心策略檔案的原始碼。以下是Android 5.1的策略檔案結構樹:
external/sepolicy
 |.
├── access_vectors
├── adbd.te
├── Android.mk
├── app.te
├── attributes
├── binderservicedomain.te
├── bluetooth.te
├── bootanim.te
├── clatd.te
├── debuggerd.te
├── device.te
├── dex2oat.te
├── dhcp.te
├── dnsmasq.te
├── domain.te
├── drmserver.te
├── dumpstate.te
├── file_contexts
├── file.te
├── fs_use
├── genfs_contexts
├── global_macros
├── gpsd.te
├── hci_attach.te
├── healthd.te
├── hostapd.te
├── initial_sid_contexts
├── initial_sids
├── init_shell.te
├── init.te
├── inputflinger.te
├── installd.te
├── install_recovery.te
├── isolated_app.te
├── kernel.te
├── keys.conf
├── keystore.te
├── lmkd.te
├── logd.te
├── mac_permissions.xml
├── mdnsd.te
├── mediaserver.te
├── mls
├── mls_macros
├── mtp.te
├── netd.te
├── net.te
├── nfc.te
├── NOTICE
├── platform_app.te
├── policy_capabilities
├── port_contexts
├── ppp.te
├── property_contexts
├── property.te
├── racoon.te
├── radio.te
├── README
├── recovery.te
├── rild.te
├── roles
├── runas.te
├── sdcardd.te
├── seapp_contexts
├── security_classes
├── selinux-network.sh
├── service_contexts
├── servicemanager.te
├── service.te
├── shared_relro.te
├── shell.te
├── surfaceflinger.te
├── su.te
├── system_app.te
├── system_server.te
├── tee.te
├── te_macros
├── tools
│   ├── Android.mk
│   ├── checkfc.c
│   ├── check_seapp.c
│   ├── insertkeys.py
│   ├── post_process_mac_perms
│   ├── README
│   ├── sepolicy-analyze
│   │   ├── Android.mk
│   │   ├── dups.c
│   │   ├── dups.h
│   │   ├── neverallow.c
│   │   ├── neverallow.h
│   │   ├── perm.c
│   │   ├── perm.h
│   │   ├── README
│   │   ├── sepolicy-analyze.c
│   │   ├── typecmp.c
│   │   ├── typecmp.h
│   │   ├── utils.c
│   │   └── utils.h
│   └── sepolicy-check.c
├── ueventd.te
├── unconfined.te
├── uncrypt.te
├── untrusted_app.te
├── users
├── vdc.te
├── vold.te
├── watchdogd.te
├── wpa.te
└── zygote.te

SELinux核心策略檔案包含file_contexts配置檔案、genfs_contexts配置檔案、property_contexts配置檔案、seapp_contexts配置檔案和mac_permissions.xml配置檔案，SE Android專案的開發人員仍然在對Android系統安全進行深入的研究，因此這些策略配置也處在隨時變化中。其中genfs_contexts配置檔案、property_contexts配置檔案和seapp_contexts配置檔案是專門為SE Android系統建立的，因此不屬於傳統SELinux策略
     這些策略檔案是在Android系統編譯過程中產生並且被新增到ramdisk映象當中，因此可以保證這些策略在系統啟動的初期，對映系統分割槽之前，最先被載入。一旦資料分割槽被載入後，可以將策略檔案放置在/data/system目錄下並且將selinux.reload_policy屬性置為1(使用setprop selinux.reload_policy 1 命令)，之後重新載入/data/system目錄下的策略檔案，這種設定將會觸發系統的init程式重新載入策略，同時重新啟動ueventd和installd程式以保證它們可以重新載入與這兩個服務相關的策略。需要注意的是，對於核心策略，需要在主機的編譯環境中，重新編譯sepolicy(make policy)，並且更新到/data/system中，如果希望每次裝置啟動時都會自動載入/data/system下的策略檔案，需要將setprop命令新增到init.rc(system/core/rootdir/init.rc)中。

2.1 seapp_contexts配置檔案


Android L(5.1) seapp_contexts檔案內容
<span style="font-size:18px;"># Input selectors:
#     isSystemServer (boolean)
#     user (string)
#     seinfo (string)
#     name (string)
#     path (string)
#     sebool (string)
# isSystemServer=true can only be used once.
# An unspecified isSystemServer defaults to false.
# An unspecified string selector will match any value.
# A user string selector that ends in * will perform a prefix match.
# user=_app will match any regular app UID.
# user=_isolated will match any isolated service UID.
# All specified input selectors in an entry must match (i.e. logical AND).
# Matching is case-insensitive.
#
# Precedence rules:
#        (1) isSystemServer=true before isSystemServer=false.
#       (2) Specified user= string before unspecified user= string.
#       (3) Fixed user= string before user= prefix (i.e. ending in *).
#       (4) Longer user= prefix before shorter user= prefix.
#       (5) Specified seinfo= string before unspecified seinfo= string.
#       (6) Specified name= string before unspecified name= string.
#       (7) Specified path= string before unspecified path= string.
#       (8) Specified sebool= string before unspecified sebool= string.
#
# Outputs:
#     domain (string)
#     type (string)
#     levelFrom (string; one of none, all, app, or user)
#     level (string)
# Only entries that specify domain= will be used for app process labeling.
# Only entries that specify type= will be used for app directory labeling.
# levelFrom=user is only supported for _app or _isolated UIDs.
# levelFrom=app or levelFrom=all is only supported for _app UIDs.
# level may be used to specify a fixed level for any UID.
#
isSystemServer=true domain=system_server
user=system domain=system_app type=system_app_data_file
user=bluetooth domain=bluetooth type=bluetooth_data_file
user=nfc domain=nfc type=nfc_data_file
user=radio domain=radio type=radio_data_file
user=shared_relro domain=shared_relro
user=shell domain=shell type=shell_data_file
user=_isolated domain=isolated_app
user=_app seinfo=platform domain=platform_app type=app_data_file
user=_app domain=untrusted_app type=app_data_file
#user=_app seinfo=lenovoapp domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovordvr domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovordvm domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovordvs domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovordvp domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovopadr domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovopadm domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovopads domain=platform_app type=app_data_file
user=_app seinfo=lenovopadp domain=platform_app type=app_data_file</span>

seapp_contexts檔案用來標記應用程式的程式和應用程式包所在的目錄。該檔案的源位置在external/sepolicy目錄下，下面是可以再其中設定的選項(輸入)
1).isSystemServer :布林值，匹配系統級服務程式，在檔案中只能被定義為真(true)一次，預設值為假(false)
2).user:字串，匹配應用程式的使用者，若為空或沒有定義為任意使用者，以*結尾的字串將進行字首匹配。user=_app將匹配任何一般應用UID，user=_isolated將匹配任意被隔離的服務UID
3).seinfo:字串，匹配SELinux控制型別
4).name:字串，匹配應用名稱，如com.android.deskclock
5).sebool:字串，匹配布林值，該字串定義的布林值為真時匹配

SELinux會通過該定義檔案為匹配的應用程式找到對應的結果(輸出)
1).domain:字串，程式所屬於域
2).type:字串，程式所屬型別
3).levelFromUid:布林值，是否根據UID設定程式級別，當前只針對應用程式的UID。
4).level：字串，應用程式的級別

根據這個結果，SELinux會為應用程式程式以及目錄分配相應的許可權。

2.2 property_contexts配置檔案


Android L(5.1)property_contexts檔案內容
<span style="font-size:18px;">##########################
# property service keys
#
#
net.rmnet               u:object_r:net_radio_prop:s0
net.gprs                u:object_r:net_radio_prop:s0
net.ppp                 u:object_r:net_radio_prop:s0
net.qmi                 u:object_r:net_radio_prop:s0
net.lte                 u:object_r:net_radio_prop:s0
net.cdma                u:object_r:net_radio_prop:s0
net.dns                 u:object_r:net_radio_prop:s0
sys.usb.config          u:object_r:system_radio_prop:s0
ril.                    u:object_r:radio_prop:s0
gsm.                    u:object_r:radio_prop:s0
persist.radio           u:object_r:radio_prop:s0

net.                    u:object_r:system_prop:s0
dev.                    u:object_r:system_prop:s0
runtime.                u:object_r:system_prop:s0
hw.                     u:object_r:system_prop:s0
sys.                    u:object_r:system_prop:s0
sys.powerctl            u:object_r:powerctl_prop:s0
service.                u:object_r:system_prop:s0
wlan.                   u:object_r:system_prop:s0
dhcp.                   u:object_r:dhcp_prop:s0
dhcp.bt-pan.result      u:object_r:pan_result_prop:s0
bluetooth.              u:object_r:bluetooth_prop:s0

debug.                  u:object_r:debug_prop:s0
debug.db.               u:object_r:debuggerd_prop:s0
log.                    u:object_r:shell_prop:s0
service.adb.root        u:object_r:shell_prop:s0
service.adb.tcp.port    u:object_r:shell_prop:s0

persist.audio.          u:object_r:audio_prop:s0
persist.logd.           u:object_r:logd_prop:s0
persist.sys.            u:object_r:system_prop:s0
persist.service.        u:object_r:system_prop:s0
persist.service.bdroid. u:object_r:bluetooth_prop:s0
persist.security.       u:object_r:system_prop:s0

# selinux non-persistent properties
selinux.                u:object_r:security_prop:s0

# default property context
*                       u:object_r:default_prop:s0

# data partition encryption properties
vold.                   u:object_r:vold_prop:s0
crypto.                 u:object_r:vold_prop:s0

# ro.build.fingerprint is either set in /system/build.prop, or is
# set at runtime by system_server.
build.fingerprint       u:object_r:fingerprint_prop:s0

# ctl properties
ctl.bootanim            u:object_r:ctl_bootanim_prop:s0
ctl.dumpstate           u:object_r:ctl_dumpstate_prop:s0
ctl.fuse_               u:object_r:ctl_fuse_prop:s0
ctl.mdnsd               u:object_r:ctl_mdnsd_prop:s0
ctl.ril-daemon          u:object_r:ctl_rildaemon_prop:s0
ctl.bugreport           u:object_r:ctl_bugreport_prop:s0
ctl.dhcpcd_bt-pan       u:object_r:ctl_dhcp_pan_prop:s0
ctl.                    u:object_r:ctl_default_prop:s0

# NFC properties
nfc.                    u:object_r:nfc_prop:s0
# DOLBY_START
dolby.audio             u:object_r:audio_prop:s0
dolby.                  u:object_r:system_prop:s0
# DOLBY_END</span>

      property_contexts配置檔案為許可權檢查定義了Android系統各屬性間的安全關聯。該檔案為系統中的每一種服務型別定義了不同的屬性，包括使用者(user)、角色(role)、屬性(property)和級別(level)。一種應用程式在呼叫某一服務資源時，系統將會根據這些屬性檢查是否有許可權使用這些資源。
     以下是目前各項屬性可用的值。
     1) 使用者：u，系統預設，唯一值
     2) 角色：object_r ，系統預設，唯一值
     3) 屬性：預設屬性是default_prop，其他屬性分別是：見上，如net_radio_prop、system_radio_prop、shell_prop ...
     4) 級別：s0 ,系統預設，唯一值

3 SELinux在Android上的更新過程


如下圖所描述：

SELinux 在Android 的更新過程
1) KK 4.4 針對netd, installd, zygote, vold 四個原本具有root 許可權的process, 以及它們fork 出的子程式啟用Enforce 模式.
2) L 版本普遍性開啟SELinux Enforce mode.
3) Permissive 模式，只列印audit 異常LOG，不拒絕請求, Enforce 模式，即列印audit 異常LOG, 也拒絕請求

4 SELinux給Android帶來了哪些影響


   1) 嚴格限制了ROOT 許可權, 以往ROOT "無法無天" 的情況將得到極大的改善.
   2) 通過SELinux保護, 降低系統關鍵程式受攻擊的風險, 普通程式將沒有許可權直接連線到系統關鍵程式.
   3) 進一步強化APP的沙箱機制, 確保APP難以做出異常行為或者攻擊行為.
   4) 將改變APP一旦安裝, 許可權就已經頂死的歷史, APP許可權動態調整將成為可能.


 參考文獻
1) Android安全機制解析與應用實踐(吳倩/趙晨嘯)
2) MTK-SELinux問題快速分析

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