Android 安全攻防

SEAndroid（Security-Enhanced Android），是将原本运用在Linux操作系统上的MAC强制存取控管套件SELinux，移植到Android平台上。可以用来强化Android操作系统对App的存取控管，建立类似沙箱的执行隔离效果，来确保每一个App之间的独立运作，也因此可以阻止恶意App对系统或其它应用程序的攻击。

SEAndroid的中心理念是，即使root权限被篡夺，只求阻止应用的恶意行为。

 

bionic 作为第一个分析的模块，在此之前，先简单叙述一下SEAndroid，便于后续理解。

 

SEAndroid 与 Android 的区别

 

一句话概括：SEAndroid = SElinux + Android , 通过MAC的方式管控应用程序，从而提升原生Android系统的安全性。

 

SEAndroid 如何管控程序

一句话概括：程序向SEAndroid（确切的说是SELinux）发送请求，SEAndroid根据策略数据库进行策略分析，比对安全上下文，控制应用程序的资源存取。

 

 

 

SEAndroid  bionic 

SEAndroid在架构和机制上与SELinux完全一样，考虑到移动设备的特点，所以移植到SEAndroid的只是SELinux的一个子集。

1.增加系统调用

对比Android，SEAndroid bionic下增加了12个 system call :

1. int fsetxattr(int, const char *, const void *, size_t, int)  
2. ssize_t fgetxattr(int, const char *, void *, size_t)  
3. ssize_t flistxattr(int, char *, size_t)  
4. int fremovexattr(int, const char *)  
5. int setxattr(const char *, const char *, const void *, size_t, int)  
6. int lsetxattr(const char *, const char *, const void *, size_t, int)  
7. ssize_t getxattr(const char *, const char *, void *, size_t)  
8. ssize_t lgetxattr(const char *, const char *, void *, size_t)  
9. ssize_t listxattr(const char *, char *, size_t)  
10. ssize_t llistxattr(const char *, char *, size_t)  
11. int removexattr(const char *, const char *)  
12. int lremovexattr(const char *, const char *)  

2.linker增加AT_SECURE

SELinux为加载的应用程序设置AT_SECURE  auxv 标志，具体在bionic/linker/linker.c：

1. /* Initialize environment functions, and get to the ELF aux vectors table */  
2. vecs = linker_env_init(vecs);  
3.   
4.   
5. /* Check auxv for AT_SECURE first to see if program is setuid, setgid, 
6. has file caps, or caused a SELinux/AppArmor domain transition. */  
7. for (v = vecs; v[0]; v += 2) {  
8.     if (v[0] == AT_SECURE) {  
9.     /* kernel told us whether to enable secure mode */  
10.         program_is_setuid = v[1];  
11.         goto sanitize;  
12.     }  
13. }  
14.   
15. /* Kernel did not provide AT_SECURE - fall back on legacy test. */  
16. program_is_setuid = (getuid() != geteuid()) || (getgid() != getegid());  

综上所述，bionic差异并不大，主要是AT_SECURE的加入，  SELinux水很深，推荐鸟哥的文章一读：

鳥哥的 Linux 私房菜-第十七章、程序管理與 SELinux 初探

 

在Android系统中，所有的应用程序进程，以及系统服务进程SystemServer都是由Zygote孕育fork出来的。 Zygote的native获取主要研究dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.cpp，SEAndroid管控应用程序资源存取权限，对于整个dalvik，也正是在此动的手脚。

首先看抛出的DalvikNativeMethod dvm_dalvik_system_Zygote，与原生Android相比，SEAndroid 在 nativeForkAndSpecialize 增加传入了两个String类型的参数：

1. const DalvikNativeMethod dvm_dalvik_system_Zygote[] = {  
2.     {"nativeFork", "()I",  
3.         Dalvik_dalvik_system_Zygote_fork },  
4.     { "nativeForkAndSpecialize", "(II[II[[ILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I",  
5.         Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkAndSpecialize },  
6.     { "nativeForkSystemServer", "(II[II[[IJJ)I",  
7.         Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer },  
8.     { "nativeExecShell", "(Ljava/lang/String;)V",  
9.         Dalvik_dalvik_system_Zygote_execShell },  
10.     { NULL, NULL, NULL },  
11. }  

那么这两个参数是什么呢？继续追一下forkAndSpecialize。

1. /* native public static int forkAndSpecialize(int uid, int gid, 
2. * int[] gids, int debugFlags, String seInfo, String niceName); 
3. */  
4. static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkAndSpecialize(const u4* args,  
5. JValue* pResult)  
6. {  
7.     pid_t pid;  
8.   
9.     pid = forkAndSpecializeCommon(args, false);  
10.   
11.     RETURN_INT(pid);  
12. }  

可以看到，增加传入的2个参数一个是seInfo，用于定义新进程的SEAndroid信息,一个是niceName，用于定义新进程名。

在static pid_t forkAndSpecializeCommon(const u4* args, bool isSystemServer)中，其中SEAndroid加入了设置SELinux安全上下文代码段，seInfo和niceName：

1. #ifdef HAVE_SELINUX  
2.     err = setSELinuxContext(uid, isSystemServer, seInfo, niceName);  
3.     if (err < 0) {  
4.         LOGE("cannot set SELinux context: %s\n", strerror(errno));  
5.         dvmAbort();  
6.     }  
7.     free(seInfo);  
8.     free(niceName);  
9. #endif  

其中设置SELinux安全上下文方法实现：

1. #ifdef HAVE_SELINUX  
2. /* 
3. * Set SELinux security context. 
4. * 
5. * Returns 0 on success, -1 on failure. 
6. */  
7. static int setSELinuxContext(uid_t uid, bool isSystemServer,  
8. const char *seInfo, const char *niceName)  
9. {  
10. #ifdef HAVE_ANDROID_OS  
11.     return selinux_android_setcontext(uid, isSystemServer, seInfo, niceName);  
12. #else  
13.     return 0;  
14. #endif  
15. }  
16. #endif  

再往上一层就到了libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/Zygote.java ，Zygote类的封装,对应forkAndSpecialize方法中添加seInfo和niceName参数传递。

1. public class Zygote {  
2. ...  
3.     public static int forkAndSpecialize(int uid, int gid, int[] gids,  
4.             int debugFlags, int[][] rlimits, String seInfo, String niceName) {  
5.         preFork();  
6.         int pid = nativeForkAndSpecialize(uid, gid, gids, debugFlags, rlimits, seInfo, niceName);  
7.         postFork();  
8.         return pid;  
9.     }  
10.   
11.   
12.     native public static int nativeForkAndSpecialize(int uid, int gid,  
13.             int[] gids, int debugFlags, int[][] rlimits, String seInfo, String niceName);  
14.   
15.   
16.     /** 
17.      * Forks a new VM instance. 
18.      * @deprecated use {@link Zygote#forkAndSpecialize(int, int, int[], int, int[][])} 
19.      */  
20.     @Deprecated  
21.     public static int forkAndSpecialize(int uid, int gid, int[] gids,  
22.             boolean enableDebugger, int[][] rlimits) {  
23.         int debugFlags = enableDebugger ? DEBUG_ENABLE_DEBUGGER : 0;  
24.         return forkAndSpecialize(uid, gid, gids, debugFlags, rlimits, null, null);  
25.     }  
26. ...  
27. }  

 

Android应用程序启动流程不再赘述，当建立了ZygoteConnection对象用于socket连接后，接下来就是调用ZygoteConnection.runOnce函数进一步处理了。

源码位置：frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java，其中，SEAndroid增加zygote安全策略函数，在runOnce中调用。

1. /** 
2.     * Applies zygote security policy. 
3.     * Based on the credentials of the process issuing a zygote command: 
4.     * <ol> 
5.     * <li> uid 0 (root) may specify --invoke-with to launch Zygote with a 
6.     * wrapper command. 
7.     * <li> Any other uid may not specify any invoke-with argument. 
8.     * </ul> 
9.     * 
10.     * @param args non-null; zygote spawner arguments 
11.     * @param peer non-null; peer credentials 
12.     * @throws ZygoteSecurityException 
13.     */  
14.    private static void applyInvokeWithSecurityPolicy(Arguments args, Credentials peer,  
15.            String peerSecurityContext)  
16.            throws ZygoteSecurityException {  
17.        int peerUid = peer.getUid();  
18.   
19.        if (args.invokeWith != null && peerUid != 0) {  
20.            throw new ZygoteSecurityException("Peer is not permitted to specify "  
21.                    + "an explicit invoke-with wrapper command");  
22.        }  
23.   
24.        if (args.invokeWith != null) {  
25.            boolean allowed = SELinux.checkSELinuxAccess(peerSecurityContext,  
26.                                                         peerSecurityContext,  
27.                                                         "zygote",  
28.                                                         "specifyinvokewith");  
29.            if (!allowed) {  
30.                throw new ZygoteSecurityException("Peer is not permitted to specify "  
31.                    + "an explicit invoke-with wrapper command");  
32.            }  
33.        }  
34.    }  
35.   
36.    /** 
37.     * Applies zygote security policy for SEAndroid information. 
38.     * 
39.     * @param args non-null; zygote spawner arguments 
40.     * @param peer non-null; peer credentials 
41.     * @throws ZygoteSecurityException 
42.     */  
43.    private static void applyseInfoSecurityPolicy(  
44.            Arguments args, Credentials peer, String peerSecurityContext)  
45.            throws ZygoteSecurityException {  
46.        int peerUid = peer.getUid();  
47.   
48.        if (args.seInfo == null) {  
49.            // nothing to check  
50.            return;  
51.        }  
52.   
53.        if (!(peerUid == 0 || peerUid == Process.SYSTEM_UID)) {  
54.            // All peers with UID other than root or SYSTEM_UID  
55.            throw new ZygoteSecurityException(  
56.                    "This UID may not specify SEAndroid info.");  
57.        }  
58.   
59.        boolean allowed = SELinux.checkSELinuxAccess(peerSecurityContext,  
60.                                                     peerSecurityContext,  
61.                                                     "zygote",  
62.                                                     "specifyseinfo");  
63.        if (!allowed) {  
64.            throw new ZygoteSecurityException(  
65.                    "Peer may not specify SEAndroid info");  
66.        }  
67.   
68.        return;  
69.    }  

理所当然的，在启动一个新的进程时，frameworks/base/core/java/android/os/Process.java中也会加入SEAndroid信息seInfo。