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Android SELinux——安全策略（三）

article 2024/10/11 15:06:39

SELinux 通过严格的访问控制机制增强了 Linux 系统的安全性。它通过标签和安全策略来控制进程和文件的访问权限，从而保护系统免受未经授权的访问和攻击。

一、策略介绍

1、主要组件

安全标签（Security Labels）：每个文件、目录、进程等都有一个安全标签。标签包含类型（Type）、角色（Role）、用户（User）和类别（Category）等信息。
安全策略（Security Policies）：SELinux 支持多种安全策略，包括：

         1）Targeted Policy：针对特定类型的系统（如服务器、桌面系统）。
         2）Strict Policy：更严格的策略，适用于高度安全的环境。
         3）MLS Policy：多级安全策略，支持多级分类的安全需求。

安全上下文（Security Context）：安全上下文包含标签信息，用于访问控制决策。例如：u:object_r:some_type:s0。

标签概念

SELinux 其实就是一个标签系统。每个进程都有一个 Label（称为 Process Label），每个文件系统所涵盖的文件/目录、网络端口、设备等对象也有一个 Lable（称为 Object Label）。SeLinux通过编写规则来控制一个 Process Label 对一个 Object Label 的访问，这个规则称之为策略（Policy）。SeLinux 的这种安全机制称为 Mandatory Access Control（MAC），是在内核层实现的。

安全上下文

SELinux 给 Linux 的所有对象都分配⼀个安全上下⽂（也称为标签 Label），描述成⼀个标准的字符串，例如 u:r:untrusted_app:s0 。安全上下⽂的格式为： user:role:type:sensitivity[:categories] 。可以通过 file_contexts 或运⾏ ls -Z 查看安全上下⽂。

Android 并不会使⽤ SELinux 提供的所有功能，通常可以忽略上下⽂的 user 、role 和 sensitivity 字段:

不使⽤ SELinux ⽤⼾。唯⼀定义的⽤⼾是 u 。
不使⽤ SELinux ⻆⾊和基于⻆⾊的访问权限控制（RBAC）。定义并使⽤了两个默认⻆⾊：r（适⽤于主题，进程）和 object_r（适⽤于对象，⽂件）。
不使⽤ SELinux 敏感度。已始终设置好默认的 s0 敏感度。
MAC 的基础管理思路基于 Type Enforcement Access Control （简称 TEAC，⼀般⽤ TE 表⽰）
进程的安全上下⽂的类型称为 Domain ，⽂件的安全上下⽂中的类型称为 Type 。

通过 adb shell ps -Z 查看进程的 secontext，可以通过 grep 查看指定进程的 secontext。通过 ls -Z 查看⽂件的 secontext。

2、访问控制机制

主体（Subject）：主体通常是进程或用户。主体具有一个安全标签，用于标识其权限。
客体（Object）：客体通常是文件、目录或其他资源。客体也有一个安全标签，用于标识其访问控制信息。
访问控制决策：SELinux 根据主体和客体的安全标签来决定是否允许某个操作。如果主体的安全标签允许访问客体的安全标签，则操作被允许；否则，操作被拒绝。

SELinux 中的访问控制，就是判定一个 Source 有没有权限去访问 Target。这里的 Source 一般就是进程，Target 最长见的就是文件系统（比如文件、目录、socket、设备等等），当然还有其他类型的 Target。换句话说，SeLinux 的机制就是通过读取一个“规则”，来控制一个进程有没有权限去访问一个文件（或其他类型）

上面说的“规则”，在 SELinux 里的术语叫做 Policy（策略）或叫 Access Vector Rule。是可以由 AOSP 和厂商、供应商来编写的。上面的 Source，还叫做 Subject（主体），上面的 Target，还叫做 Object（对象或客体）。Label、Source、Target、Subject 和 Object，这些都不重要，在实际语法中并没有相关关键词，只要各种资料里出现这些词的时候知道其所指就可以。

3、主要功能

进程隔离：SELinux 可以隔离不同进程，确保它们之间不会相互干扰或攻击。
文件访问控制：SELinux 可以精细控制文件和目录的访问权限，防止未经授权的访问。
网络访问控制：SELinux 可以控制网络端口和服务的访问权限，防止未经授权的网络通信。
审计和日志记录：SELinux 记录所有违反安全策略的操作，便于安全审计和问题排查。

设计

SELinux 在 Android 4~7 和 Android 8 以后采用了不同的设计，Android 4~7 上，SELinux 的策略是作为一个整体来编译和更新的。Android 8 及以后，SELinux 采用了模块化、动态化设计，Platform（可以理解为 AOSP 的部分）、Non-Platform（vendor、odm、oem 的部分，这里总体称为 vendor 部分）的 SELinux 策略分别独立编译、升级。

设备架构图

编译后会生成对应的 img 文件：

system.img：主要包含了 Android 框架层的文件系统，包括各种应用程序框架和服务，如 Activity Manager、Window Manager 等。
boot.img：是一个特殊的映像文件，包含了 Linux 内核以及针对 Android 进行优化的补丁集。它是设备启动过程中的关键组成部分。
vendor.img：存储了与特定 SoC（System on a Chip）相关的代码和配置信息，比如驱动程序等。
odm.img：包含了设备制造商提供的特定于设备的代码和配置，例如针对不同硬件特性的优化。
oem.img：包含了 OEM（Original Equipment Manufacturer）或运营商定制的内容，如预装的应用程序、特定的服务等。
bootloader：是引导加载程序，负责初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，为最终调用操作系统内核做准备。
radio：通常指的是基带处理器软件，负责处理无线通信的部分，这部分通常是厂商专有的实现。

Android 8以后，SeLinux 的策略文件可以伴随相应的 img 独立编译或者 OTA。

二、SEPolicy策略

SEPolicy 是 SELinux 和 SEAndroid 中的安全增强策略的简称。SEPolicy 是 SELinux 系统的核心部分之一，它定义了系统中的安全策略，决定了各个进程、文件、网络端口等资源的访问控制规则。

1、核心策略

在 SELinux 和 SEAndroid 的上下文中，核心策略（Core Policy）是指那些定义了系统基本安全规则的文件集合。这些规则被设计成通用的，以便能够在不同的设备和配置上运行，同时保证一定的安全标准。核心策略通常位于 /system/sepolicy/ 目录下，并且这些规则会被所有基于 SELinux 或 SEAndroid 的设备所使用。

核心策略组成

policy.conf：主策略文件。这是主要的 SELinux 策略文件，包含了大部分的安全规则。
types.conf：类型定义。定义了系统中各类对象的类型标签。
file_contexts：文件上下文。定义了文件系统的路径和其对应的安全上下文。
port_contexts：端口上下文。定义了网络端口的安全上下文。
initial_sid.conf：定义了初始安全标识符（SID）。
users.conf：定义了用户标签。
roles.conf：定义了角色标签。
booleans.conf：定义了布尔类型的安全策略变量。

在实际的 SELinux 系统中，policy.conf 等文件可能并不直接存在，而是被拆分成多个文件和模块化的规则集。这是因为 SELinux 的策略文件结构已经演进，变得更加模块化和易于管理。

多模块策略

从安卓8.0开始，sepolicy 策略被分成了多个部分。google 进⾏了可移植性改造，以及多版本兼容，因此将策略⽂件分散到了多个⽬录中，以增强其可移植性及兼容性。

public - PLAT_PUBLIC_POLICY，平台公开策略，会被导出给其他⾮平台相关的策略。
private - PLAT_PRIVATE_POLICY，平台私有策略，不会向vendor部分暴露。
vendor - PLAT_VENDOR_POLICY，⼚商策略，可引⽤public的策略，不能引⽤private的策略。
mapping - 策略映射表，将旧版本的public策略映射到当前策略中，来保证旧版本可⽤，如xxx.cil ⽂件。

PLAT_PUBLIC_POLICY

平台共有策略全部定义在 /system/sepolicy/public 下， public 下的 type 和 attribute 可以被 nonplatform 中的策略所使⽤，也就是说，设备⼚商的 sepolicy 开发者在 non-platform 下可以对 platform public sepolicy 的策略进⾏扩展。

PLAT_PRIVATE_POLICY

与公有策略相反，被声明为私有策略的 type 或 attribute 对 non-platform 的策略开发者是不可⻅的。以 /system/sepolicy/private/ ⽬录下的 atrace.te 为例。

system/sepolicy/private/file_contexts 有定义 /system/bin/atrace u:object_r:atrace_exec:s0。
system/sepolicy/private/atrace.te 有定义 atrace 相关的规则。
在 device/qcom/sepolicy/common ⽬录下新增⼀个 atrace.te ⽂件，并添加规则 allow atrace sdcardfs:file read。
当执行 make sepolicy 进行编译时会失败，提示"device/qcom/sepolicy/common/atrace.te:2:ERROR 'unknown type atrace' at token ';' on line 23355"，也就是说 private 策略中的 type 和 attribute 对我们是不可见的。

但是 scontext 只有平台和⾮平台之分，也就是说，定义在平台 private 下⾯ file_contexts 属性， public 和⾮平台的也可以共享。

2、自定义策略

通常情况下，SEPolicy 策略会根据厂商或产品的不同，定制不同的 SELinux 策略，一般在 device/<vendor>/<board>/sepolicy 或 device/<vendor>/sepolicy 路径下添加和管理 SELinux 策略文件，也可能在 /device/{硬件平台}/{产品}/sepolicy/ 路径下。

这里在对应路径下会创建 private、public 和 vendor 等文件夹，而文件夹下会添加很多 SELinux 策略文件（.te ⽂件）来描述进程对资源的访问许可，这里的设备规则会被对应的产品使⽤。

应⽤添加策略

除了在 device ⽬录中添加 SELinux 策略，我们也可以在应⽤⽬录下添加。

源码位置：/packages/services/Car/car_product/build/car.mk

BOARD_SEPOLICY_DIRS += packages/services/Car/car_product/sepolicy/test

这里同样创建 private、public 和 vendor 等文件夹，并添加对应的 te 文件。

3、te策略文件

假设你在 device/<vendor>/<board>/sepolicy/private 目录中添加了一个名为 example.te 的策略文件：

# example.te

# 定义一个新的类型
type example_t;

# 允许某个进程访问特定文件
allow example_t data_file:file read;

这里我们先来了解两个关键字 type 和 allow。

type 关键字：用于定义一个新的 SELinux 类型（type）。example_t 是一个新的类型名称，表示一种新的安全上下文。
allow 关键字：用于定义一条允许规则，指定某种类型的主体（subject）可以执行某种操作。
example_t：是前面定义的类型，表示某个进程或实体。
data_file 是一个对象类（class）或类型，表示某种类型的文件。
file 是对象类的一个实例，表示普通文件。
read 是一个权限标志，表示读取操作。

所以，综合来看定义了一个新的 SELinux 类型 example_t。这意味着你可以将进程或其他实体标记为此类型。定义了一条允许规则，使得类型为 example_t 的进程或实体可以对类型为 data_file 的文件执行读取操作。

示例应用

假设有一个进程 example_process 被标记为 example_t 类型，并且有一个文件 example_data 被标记为 data_file 类型。那么这条规则允许 example_process 读取 example_data 文件。

进程安全上下文

将某个进程的安全上下文设置为 example_t：

chcon u:object_r:example_t:s0 /path/to/example_process

文件安全上下文

将某个文件的安全上下文设置为 data_file：

chcon u:object_r:data_file:s0 /path/to/example_data

通过这种方式，你可以精确控制进程对文件的访问权限，增强系统的安全性。

4、添加策略目录

在自定义路径下添加完策略文件，需要在对应目录的 mk 文件中添加 BOARD_SEPOLICY_DIRS 变量，这个变量用于指定 SELinux 策略文件的搜索路径。

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := sepolicy
LOCAL_MODULE_TAGS := optional

# 添加策略文件的搜索路径
BOARD_SEPOLICY_DIRS += \
    device/<vendor>/<board>/sepolicy/private \
    device/<vendor>/<board>/sepolicy/public \
    device/<vendor>/<board>/sepolicy/vendor

include $(BUILD_PHONY_PACKAGE)

LOCAL_PATH：设置当前路径为 $(call my-dir)，即 device/<vendor>/<board>/sepolicy 或 device/<vendor>/sepolicy 目录。
BOARD_SEPOLICY_DIRS：这个变量用于指定 SELinux 策略文件的搜索路径。你可以添加多个路径，每个路径之间用空格分隔。