Android : privilèges optionnels

Magazine
Marque
GNU/Linux Magazine
HS n°
Numéro
61
Mois de parution
juillet 2012
Domaines


Résumé
Savez-vous qu'il est possible de bénéficier de privilèges supplémentaires à la discrétion de l'utilisateur ? Nous avons trouvé une façon originale de permettre à l'utilisateur d'activer ou non les privilèges, sans hack du téléphone.

Body

J'étais présent aux « Hack in Paris », dans une salle de conférence de Disneyland Paris. C'est souvent l'occasion de se poser et de réfléchir. Je pensais aux privilèges qui sont accordés aux applications, et particulièrement au privilège qui fait voir rouge l'utilisateur : l'envoi de SMS.

figure1

Je me suis dit que ce dernier peut entraîner l'utilisateur à refuser d'installer l'application. C'est donc pratiquement un privilège interdit pour toute application.

Pourtant, l'application sur laquelle je travaille peut utiliser l'envoi de SMS dans des conditions tout à fait légitimes, pour par exemple, permettre l'envoi des paramètres de connexion d'un Android à un autre, afin d'initier une communication en peer-to-peer. C'est une facilité comme une autre, pas un service indispensable.

Comment faire pour offrir cette option sans que l'utilisateur rejette l'application ? Android ne propose pas de modèle de sécurité à la carte. L'utilisateur doit accepter tous les privilèges exigés par l'application ou la refuser intégralement. N'y a-t-il pas une autre solution ?

Connaissant parfaitement les rouages d'Android sur la sécurité, j'ai alors imaginé une solution originale. De retour à la maison, 10 minutes m'ont permis de confirmer mes prédictions. C'est le fruit de ces travaux que je me propose de partager avec vous.

Mais avant toute chose, il faut comprendre comment tout cela fonctionne. Peut-être serez-vous capable d'imaginer la solution avant la fin de l'article ?

À vos méninges ;-)

1. Les privilèges sous Android

Android propose une approche de la sécurité basée sur la déclaration de privilèges. C'est une liste de fonctionnalités que l'application souhaite pouvoir exécuter. Cette liste est organisée et présentée à l'utilisateur avant l'installation de l'application. Ainsi, en théorie, l'utilisateur est responsable des risques qu'il prend. En pratique, il clique généralement sur « installer », sans autre forme de procès.

Certains utilisateurs sont plus sensibles à la sécurité, et regardent précisément les privilèges indiqués. Des applications tierces peuvent également signaler des combinaisons de privilèges suspicieux. Typiquement, la combinaison des privilèges « localisation » et « accès Internet » peut faire réagir.

Le problème de cette approche est qu'il est difficile de savoir si les privilèges sont justifiés avant de connaître l'application ! La description est souvent fonctionnelle et non technique ! Comment savoir s'il est légitime de demander l'envoi de SMS dans une application de « chat » sur réseaux sociaux ? Est-ce que l'application propose un moyen pour communiquer quand même avec une personne non connectée ?

Il existe des approches permettant de supprimer certains privilèges exigés par l'application. Par exemple, une entreprise peut souhaiter, pour sa flotte, la désactivation complète de la caméra. Pour pouvoir faire cela, le téléphone doit avoir été rooté. Root = augmenter les risques de sécurité. Glups.

De plus, les applications ne s'attendent pas à ce que certains privilèges soient rejetés. Elles plantent alors lamentablement.

Une approche peut consister à simuler le fonctionnement normal pour l'application. Par exemple, fournir une liste de contacts vide ou un écran noir à la place de la caméra. Mais cette approche est complexe et impossible globalement. En effet, une des forces d'Android par rapport aux autres plateformes, est qu'il est possible d'ajouter de nouveaux privilèges. Ainsi, une application peut mémoriser les informations de comptes de l'utilisateur, et ne souhaiter les partager qu'avec les applications possédant un privilège particulier comme « accéder aux informations de compte de ACMA ».

La simulation des comportements normaux est alors impossible, car impossible de simuler les privilèges inconnus.

Il faudrait un modèle plus fin ou plus sélectif : indiquer la liste des privilèges nécessaires à l'application, avec certains obligatoires et d'autres optionnels. L'utilisateur peut alors intervenir sur les privilèges optionnels pour les activer ou non. Android ne propose pas encore ce modèle.

C'est exactement ce que nous nous proposons de faire. Permettre d'ajouter dynamiquement certains privilèges. L'approche ne sera pas aussi élégante qu'une approche intégrée, mais elle fonctionne.

2. Vérification des privilèges

Comment Android fait pour vérifier les privilèges ? Qu'est-ce qui garantit qu'une application ne puisse pas contourner les vérifications pour attaquer la caméra, le SMS, etc. ?

En fait, tous les composants hardware ne sont pas accessibles aux applications. Il n'est donc pas possible d’accéder à ces composants directement.

Pourtant, les applications arrivent à le faire si elles ont les bons privilèges ? En fait non. Les applications n’accèdent jamais directement à ces composants. Les applications invoquent une autre application via un mécanisme d'invocation de méthodes entre processus (AIDL), pour demander un traitement spécifique sur un composant comme l'envoi d'un SMS. C'est cette autre application qui possède les droits pour accéder aux composants électroniques et aux drivers Linux.

Le framework est découpé en une librairie utilisée par toutes les applications (android.jar), et une application system_app qui porte toutes les informations sur les applications et expose des services sensibles.

Lorsqu'une application demande à invoquer un service critique, system_app peut vérifier les privilèges de l'application appelante. En fait, system_app n'est pas une application particulière. Toutes les applications invoquées via le mécanisme d'AIDL peuvent demander les privilèges de l'appelant. En effet, le module binder d'Android, en charge de la communication entre les processus, injecte le PID et le GID du processus appelant. Ces informations sont injectées par le driver, donc au niveau Kernel. Elles ne sont pas manipulables ou « spoofables ».

Le composant invoqué peut alors demander si le processus appelant possède bien le privilège nécessaire au service demandé. Si ce n'est pas le cas, il rejette le service en envoyant une exception.

Notez bien que j'ai déjà mentionné le mots-clefs permettant de s'approcher de la solution.

3. Les processus

Les applications Android sont exécutées dans des processus différents. Ainsi, le framework peut décider de tuer un processus s'il est nécessaire de libérer des ressources pour d'autres applications. Comme je l'ai déjà mentionné dans d'autres articles, ce découpage est arbitraire. Il n'est pas structurant pour le framework Android. C'est, à mon avis, une innovation majeure de ce système. En effet, il est possible de lancer l'intégralité du framework Android dans un seul processus. Dans ce cas, les applications sont isolées les unes des autres par des ClassLoaders différents.

Le mécanisme de communication entre processus sait gérer cela. Il utilise un raccourci technique pour rester dans le même processus sans passer par le noyau, lorsque deux applications différentes sont dans le même processus et communiquent entre elles. Ainsi, en démarrant le framework Android dans une Dalvik, avec le mode mono-processus, il n'est pas nécessaire d'avoir le module Binder dans le noyau Linux. Toutes les communications entre les applications ou entre les applications et system_app s'effectuent dans le même processus, la Dalvik courante.

Lors de l'installation d'une application, Android crée un utilisateur Linux spécifique, associé à l'application. Ainsi, il est possible de construire également un répertoire de travail pour l'application, dont les privilèges d'accès aux fichiers sont limités à l'utilisateur correspondant.

Il est possible de contrôler cela via le fichier AndroidManifest.xml. Pour permettre à deux applications différentes de partager le même processus, il faut réunir deux conditions : les applications doivent partager le même utilisateur Linux, et indiquer le même nom de processus. En effet, comment imaginer deux applications différentes, utilisant deux utilisateurs Linux différents, mais partageant le même processus ? C'est impossible.

Pour permettre à deux applications de partager le même utilisateur, il faut l'indiquer dans le marqueur <manifest/> du fichier AndroidManifest.xml :

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

    package="fr.prados.extendpriviles.sms"

    android:sharedUserId="fr.prados.extendprivileges"

    android:versionCode="1"

    android:versionName="1.0" >

Le nom de l'utilisateur est symbolique. Pour éviter les ambiguïtés, il est préférable d'utiliser une notation package. Plusieurs applications peuvent indiquer le même nom, mais pour cela, elles doivent également partager la même signature numérique ! En effet, sinon il serait facile de s'injecter dans le processus de n'importe quelle application !

Partager le même utilisateur n'indique pas que l'on partage le même processus. Cela permet à plusieurs applications de partager des fichiers par exemple, puisque les droits d'accès sont accordés à l'utilisateur.

La première condition étant remplie, nous pouvons nous atteler à la suivante : indiquer que l'on souhaite partager le même processus. Cela s'effectue très simplement, via le marqueur <application/>.

   <application

     android:icon="@drawable/ic_launcher"

     android:label="@string/app_name"

     android:process="fr.prados.extendprivileges"

   >

Le nom du processus est également symbolique. Il doit être le même dans les différentes applications.

L'un des avantages de ce partage est de réduire la consommation mémoire. En effet, une seule Dalvik et un seul espace mémoire sont partagés entre plusieurs applications du même auteur. C'est indispensable pour la réalisation de plugin ou d'extension à votre application.

Bon, nous avons tous les ingrédients sous la main pour pouvoir ajouter dynamiquement un privilège à une application. Vous avez trouvé comment faire ? Quel est le mot-clef nous permettant de trouver une solution ?

4. Privilèges optionnels

Le mot-clef est « processus » ! Rappelez-vous, les privilèges sont validés en vérifiant les privilèges du processus appelant et non les privilèges de l'application ! D'autre part, il est possible d'avoir plusieurs applications partageant le même processus.

Bingo. Les fils se touchent. L'étincelle allume la petite lampe au-dessus de la tête.

Que se passe-t-il si une application possède certains privilèges, et qu'une autre application ajoute de nouveaux privilèges tout en partageant le processus ?

Vu le mécanisme mis en place, le processus possède l'union des privilèges de chaque application ! C'est ce que nous avons rapidement vérifié. Et c'est parfaitement logique. system_app maintient la liste des privilèges associés à chaque processus et non à chaque application.

Nous pouvons alors écrire une application qui tolère l'absence d'un privilège, puis une autre application ayant pour seule et unique fonction d'ajouter le privilège qui manque à notre application.

5. Mise en pratique

Pour illustrer cela, nous allons proposer une petite application toute bête, proposant un champ de saisie pour saisir un numéro de téléphone, et un bouton pour envoyer un SMS. Le bouton ne sera actif que si le privilège SEND_SMS est disponible. L'application ne possède pas, par défaut, ce privilège.

figure2

Le fichier AndroidManifest.xml est tout simple :

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

    package="fr.prados.extendprivileges"

    android:sharedUserId="fr.prados.extendprivileges"

    android:versionCode="1"

    android:versionName="1.0" >

    <uses-sdk android:minSdkVersion="7" />

    <application

      android:icon="@drawable/ic_launcher"

      android:label="@string/app_name"

      android:process="fr.prados.extendprivileges"

    >

       <activity

       android:name=".OptionalPrivilegedActivity"

       android:label="@string/app_name" >

         <intent-filter>

           <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

           <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />

         </intent-filter>

       </activity>

    </application>

</manifest>

La seule particularité est de posséder les attributs android:sharedUserId et android:process. Ces derniers ne sont valides qu'avec les applications partageant la même signature numérique.

Dans le code, la première chose à faire est de vérifier que l'application, ou plutôt le processus, possède le privilège SEND_SMS.

@Override

protected void onResume()

{

super.onResume();

// Check if I have the privilege to send SMS

if (checkPermission(Manifest.permission.SEND_SMS,
 Process.myPid(),

Process.myUid())

 ==PackageManager.PERMISSION_DENIED)

{

mSendSms.setEnabled(false);

mStatus.setText(R.string.no_privilege);

}

else

mStatus.setText("");

}

Suivant les cas, le bouton est activé ou non. Super.

Mais comment ajouter le privilège qui nous manque ? Si on se contente de suivre la documentation d'Android, ce n'est pas possible.

Mais maintenant que vous êtes une tortue Ninja, vous savez qu'il faut créer une autre application qui va partager le processus. Le plus amusant est que cette autre application ne possède aucun code ! Saviez-vous que cela est parfaitement géré par Android ? Il existe un attribut dans le marqueur <application/> permettant d'indiquer cela !

Notre nouvelle application est essentiellement constituée d'un fichier AndroidManifest.xml. C'est l'application Android la plus petite que vous serez amené à rédiger ! Voici toute la magie de notre approche.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

    package="fr.prados.extendpriviles.sms"

    android:sharedUserId="fr.prados.extendprivileges"

    android:versionCode="1"

    android:versionName="1.0" >

    <uses-sdk android:minSdkVersion="7" />

    <uses-permission android:name="android.permission.SEND_SMS"/>

    <application

       android:icon="@drawable/ic_launcher"

       android:label="@string/app_name"

       android:process="fr.prados.extendprivileges"

       android:hasCode="false"

    />

</manifest>

Notez plusieurs choses dans ce fichier. Le marqueur <application/> est fermé ! Il ne contient rien. C'est étrange n'est-ce pas ? Comme nous n'avons aucune classe (le répertoire src est vide), nous indiquons que l'application est vide via l'attribut android:hasCode="false".

Il possède également un attribut android:process dont la valeur correspond à la valeur de l'autre application. Il possède également un attribut android:sharedUserId dans le marqueur <manifest/>.

Et c'est maintenant que la magie opère : nous ajoutons simplement le privilège SEND_SMS.

Juste pour pouvoir être présent dans le Market, nous ajoutons un nom et une icône. Ce n'est pas nécessaire techniquement. Le nom que nous avons choisi est le suivant : « ExtendPrivileges: Add SEND_SMS ». C'est super technique et absolument pas « user friendly », mais pour vous, lecteur, c'est plus clair.

Cette application, compactée et signée ne fait que 3,9 Ko ! L'application la plus petite du « Play store » !

Toutes les sources sont présentes ici : http://code.google.com/p/articles-glmf/.

Bon, comment tester cela ? Commencez par installer l'application ExtendsPrivileges. Le bouton d'envoi de SMS est désactivé. En effet, l'application ne possède pas les droits.

Puis, ajoutez l'application ExtendsPrivileges-sms. Il ne se passe rien. En effet, il n'y a pas de code. Relancez l'application ExtendsPrivilèges, le bouton est actif ! C'est magique ! (Suis-je contaminé par la féerie de Disneyland Paris ?) Enlevez l'application ExtendsPrivileges-sms. Que se passe-t-il ?

Plus concrètement, vous pouvez, avec cette approche, indiquer à l'utilisateur que pour des raisons de sécurité la fonctionnalité d'envoi de SMS est inactive. En cliquant sur un lien, vous pouvez l'envoyer sur le Play store pour installer l'application complémentaire permettant d'activer l'utilisation du SMS. Avec 4Ko de plus dans le téléphone, l'application est maintenant capable d'envoyer des messages.

Lors de l'installation de l'application initiale, l'utilisateur n'est pas surpris des privilèges demandés. Certains sont accordés à discrétion, en installant ou en supprimant une application complémentaire.

6. Intégration plus fine

Nous pouvons maintenant intégrer tout cela. Que dites-vous d'injecter l'APK permettant d'ajouter le privilège dans notre application ? L'idée est d'importer l'APK SMS dans le répertoire asset du projet.

L'application vérifie si elle possède le privilège d'envoi de SMS. Si ce n'est pas le cas, elle propose d'installer l'application qu'elle possède. Il faut tout d'abord la copier dans un fichier accessible par toutes les applications.

private Uri copyAssets(String module)

{

  AssetManager assetManager = getAssets();

  InputStream in = null;

  OutputStream out = null;

  try

  {

    final String name=module+".apk";

    in = assetManager.open(name);

    out = openFileOutput(name, Context.MODE_WORLD_READABLE);;

    final byte[] buffer = new byte[4096];

    int read;

    while ((read = in.read(buffer)) != -1)

    {

        out.write(buffer, 0, read);

    }

    return Uri.fromFile(getFileStreamPath(name));

    }

    catch (IOException e)

    {

        Log.e(TAG, e.getMessage());

        return null;

    }

    finally

    {

      try

      {

        if (out!=null) out.close();

        if (in!=null) in.close();

      }

      catch (IOException e)

      {

        // Ignore

      }

  }

}

Ensuite, il suffit de demander le lancement d'une activité pour installer le module.

final Uri uri=copyAssets(module);

assert (uri!=null);

   

final Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW);

intent.setDataAndType(uri, "application/vnd.android.package-archive");

return intent;

Mais, cela ne fonctionne pas toujours. En effet, il faut que l'utilisateur ait indiqué qu'il accepte l'installation d'applications depuis une source autre que Google Play (paramètre Application/Source inconnues pour Android version 2.x, ou Sécurité/Source inconnues pour Android version 3.x).

Il faut alors proposer également une approche utilisant Google Play.

   Settings.Secure.INSTALL_NON_MARKET_APPS, 0)==0)

{

    Log.d(TAG,"Use market");

    String app=getPackageName()+"."+module;

    return new Intent(

    Intent.ACTION_VIEW,

    Uri.parse("market://details?id="+app)).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);

}

Il faut alors également publier le module SMS sur le Market.

Comme tout cela ne fonctionne qu'à condition de partager la même signature, vous devez builder le projet ExtendPrivileges-sms avec votre clef de signature de déverminage ou de publication, puis copier le fichier bin/ExtendPrivileges-sms.apk dans ../ExtendPrivileges-V2/asset/sms.apk.

La version 2 de l'application utilise cette nouvelle approche. L'expérience utilisateur est alors très sympathique. Lors de la première utilisation, l'utilisateur ne voit pas le champ de saisie, ni le bouton pour envoyer le SMS, mais un bouton pour augmenter les privilèges. S'il le clique, il voit la page d'installation du module.

figure3

figure4

Puis, il retourne à l'application et bénéficie du nouveau privilège.

7. Glups. C'est une faille ?

Nous voyons qu'en réalité, les privilèges accordés à une application ne sont pas complètement décrits à l'utilisateur. En effet, les privilèges réels correspondent à l'union des privilèges accordés aux applications du même auteur et partageant le même processus. Deux applications anodines peuvent demander des privilèges légitimes qui ne présentent pas de problèmes individuellement, mais qui combinés, peuvent ouvrir la porte à des usages malveillants.

Les applications de sécurité se font généralement leurrées. Elles n'identifient pas l'union des privilèges accordés à une application. J'ai testé les privilèges détectés avec « Avast! Mobile security », « Lookout Antivirus et sécurité », « NQ Mobile Security & Antivirus », « McAfree Mobile Security », etc. Aucune n'a réagi correctement.

Voilà. J'espère vous avoir éclairci sur différents mécanismes subtiles d'Android concernant la sécurité, et montré comment, avec un peu de réflexion, il est possible de les dépasser.

Pour conclure : « Vers l'infini et au-delà ! » (Buzz l'éclair)




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