[Android L]SEAndroid增强Androd安全性背景概要及带来的影响
1 SEAndroid背景
SE Android(Secutity-Enhanced Android)是Android与SE Linux的结合，由美国NSA在2012年推出的Android操作系统的安全强化套件，以支持在Android平台上使用SE Linux。SE Android 将原来应用在Linux操作系统上的MAC强制访问控制套件SELinux移植到Android平台上，其目的在于降低恶意应用程序攻击带来的损害。然而SE Android的范畴并不局限于SELinux，它通过强化Android操作系统对应用程序的访问控制，增强应用程序之间的隔离效果，确保每个应用程序之间的独立运作，建立类似于沙盒的隔离效果，从而阻止恶意应用程序对系统或其他应用程序的攻击。
Android是建立在标准的Linux Kernel 基础上, 自然也可以开启SELinux, 通常在通用移动平台上, 很少开启这样的安全服务, Google 为了进一步增强Android 的安全性, 经过长期的准备,目前已经在Android 5.0(L) 上完整的开启SELinux, 并对SELinux 进行深入整合形成了SEAndroid.
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2 SEAndroid安全策略概述
SE Android的策略源码位置在external/sepolicy，其中包含用来生成SELinux内核策略文件的源代码。以下是Android 5.1的策略文件结构树:
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
├── 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内核策略文件包含file_contexts配置文件、genfs_contexts配置文件、property_contexts配置文件、seapp_contexts配置文件和mac_permissions.xml配置文件，SE Android项目的开发人员仍然在对Android系统安全进行深入的研究，因此这些策略配置也处在随时变化中。其中genfs_contexts配置文件、property_contexts配置文件和seapp_contexts配置文件是专门为SE Android系统创建的，因此不属于传统SELinux策略
这些策略文件是在Android系统编译过程中产生并且被添加到ramdisk镜像当中，因此可以保证这些策略在系统启动的初期，映射系统分区之前，最先被加载。一旦数据分区被加载后，可以将策略文件放置在/data/system目录下并且将selinux.reload_policy属性置为1(使用setprop selinux.reload_policy 1 命令)，之后重新加载/data/system目录下的策略文件，这种设置将会触发系统的init进程重新加载策略，同时重新启动ueventd和installd进程以保证它们可以重新加载与这两个服务相关的策略。需要注意的是，对于内核策略，需要在主机的编译环境中，重新编译sepolicy(make policy)，并且更新到/data/system中，如果希望每次设备启动时都会自动加载/data/system下的策略文件，需要将setprop命令添加到init.rc(system/core/rootdir/init.rc)中。
2.1 seapp_contexts配置文件
Android L(5.1) seapp_contexts文件内容
<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文件用来标记应用程序的进程和应用程序包所在的目录。该文件的源位置在external/sepolicy目录下，下面是可以再其中设置的选项(输入)
1).isSystemServer :布尔值，匹配系统级服务程序，在文件中只能被定义为真(true)一次，默认值为假(false)
2).user:字符串，匹配应用程序的用户，若为空或没有定义为任意用户，以*结尾的字符串将进行前缀匹配。user=_app将匹配任何一般应用UID，user=_isolated将匹配任意被隔离的服务UID
3).seinfo:字符串，匹配SELinux控制类型
4).name:字符串，匹配应用名称，如com.android.deskclock
5).sebool:字符串，匹配布尔值，该字符串定义的布尔值为真时匹配
SELinux会通过该定义文件为匹配的应用程序找到对应的结果(输出)
1).domain:字符串，程序所属于域
2).type:字符串，程序所属类型
3).levelFromUid:布尔值，是否根据UID设置程序级别，当前只针对应用程序的UID。
4).level：字符串，应用程序的级别
根据这个结果，SELinux会为应用程序进程以及目录分配相应的权限。
2.2 property_contexts配置文件
Android L(5.1)property_contexts文件内容
<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配置文件为权限检查定义了Android系统各属性间的安全关联。该文件为系统中的每一种服务类型定义了不同的属性，包括用户(user)、角色(role)、属性(property)和级别(level)。一种应用程序在调用某一服务资源时，系统将会根据这些属性检查是否有权限使用这些资源。
以下是目前各项属性可用的值。
1) 用户：u，系统默认，唯一值
2) 角色：object_r ，系统默认，唯一值
3) 属性：默认属性是default_prop，其他属性分别是：见上，如net_radio_prop、system_radio_prop、shell_prop ...
4) 级别：s0 ,系统默认，唯一值
3 SELinux在Android上的更新过程
如下图所描述：
SELinux 在Android 的更新过程
1) KK 4.4 针对netd, installd, zygote, vold 四个原本具有root 权限的process, 以及它们fork 出的子进程启用Enforce 模式.
2) L 版本普遍性开启SELinux Enforce mode.
3) Permissive 模式，只打印audit 异常LOG，不拒绝请求, Enforce 模式，即打印audit 异常LOG, 也拒绝请求
1) KK 4.4 针对netd, installd, zygote, vold 四个原本具有root 权限的process, 以及它们fork 出的子进程启用Enforce 模式.
2) L 版本普遍性开启SELinux Enforce mode.
3) Permissive 模式，只打印audit 异常LOG，不拒绝请求, Enforce 模式，即打印audit 异常LOG, 也拒绝请求
4 SELinux给Android带来了哪些影响
1) 严格限制了ROOT 权限, 以往ROOT "无法无天" 的情况将得到极大的改善.
2) 通过SELinux保护, 降低系统关键进程受攻击的风险, 普通进程将没有权限直接连接到系统关键进程.
3) 进一步强化APP的沙箱机制, 确保APP难以做出异常行为或者攻击行为.
4) 将改变APP一旦安装, 权限就已经顶死的历史, APP权限动态调整将成为可能.
2) 通过SELinux保护, 降低系统关键进程受攻击的风险, 普通进程将没有权限直接连接到系统关键进程.
3) 进一步强化APP的沙箱机制, 确保APP难以做出异常行为或者攻击行为.
4) 将改变APP一旦安装, 权限就已经顶死的历史, APP权限动态调整将成为可能.
参考文献
1) Android安全机制解析与应用实践(吴倩/赵晨啸)
2) MTK-SELinux问题快速分析
