TCP access control in Android Frameworks

Posted on 08/16/2017 in tech

2년 전에 완전정복 했었다고 믿었건만, 지나가면 새까맣게 잊어먹는 습성때문에 기록으로 남깁니다.

Android 1.0 ~ Android 4.4

TCP 소켓을 생성할 때는 리눅스 커널의 socket 이라는 시스템콜을 이용해 생성하게 되어 있는데, android의 리눅스 커널에는 특정 그룹(AID_INET, AID_NET_RAW)이나 특정 capability(CAP_NET_RAW)를 가지고 있는 process에 대해서만 socket 시스템 콜을 호출할 수 있는 변경사항을 포함하고 있습니다.

그리고 앱에 INTERNET 이라는 퍼미션을 포함하고 있으면, 해당 앱의 group에 inet 을 포함시켜줍니다.

따라서 해당 퍼미션을 가지고 있지 않은 daemon이나 앱에서는 socket을 생성할 때 EACCESS(퍼미션 없음) 오류를 발생하게 됩니다.

Android 5.0 ~

새로운 connectivity api 로 인해 socket 퍼미션을 동적으로 관리하기 위해서 netd 라는 daemon이 완전히 개비되었습니다. (킷캣 이전에도 netd는 존재했지만 테터링이나 vpn등의 제한된 기능만 제공했습니다.)

c 라이브러리(bionic)의 socket 관련 시스템 콜(socket, accept4, connect) 래퍼는 직접 커널에서 제공되는 시스템콜을 호출하지 않고, netd 에서 제공되는 래퍼 함수를 호출합니다.

그리고 각 socket관련 시스템 콜을 호출할 때는 각 socket에 대해 fwmark(Firewall Mark)라는 것을 설정하고, 라우팅 테이블에서 fwmark를 이용해 해당 패킷을 실제로 교환할 지 결정합니다.

mako:/ # ip rule
0:      from all lookup local
10000:  from all fwmark 0xc0000/0xd0000 lookup legacy_system
10500:  from all oif dummy0 uidrange 0-0 lookup dummy0
10500:  from all oif wlan0 uidrange 0-0 lookup wlan0
13000:  from all fwmark 0x10063/0x1ffff lookup local_network
13000:  from all fwmark 0x10064/0x1ffff lookup wlan0
14000:  from all oif dummy0 lookup dummy0
14000:  from all oif wlan0 lookup wlan0
15000:  from all fwmark 0x0/0x10000 lookup legacy_system
16000:  from all fwmark 0x0/0x10000 lookup legacy_network
17000:  from all fwmark 0x0/0x10000 lookup local_network
19000:  from all fwmark 0x64/0x1ffff lookup wlan0
22000:  from all fwmark 0x0/0xffff lookup wlan0
23000:  from all fwmark 0x0/0xffff uidrange 0-0 lookup main
32000:  from all unreachable

따라서 퍼미션을 가지지 않는 데몬이나 앱이 tcp연결을 시도하면, 킷캣 미만처럼 EACCESS오류가 발생하는 것이 아니라, 송신용 소켓일 경우에는 ENETUNREACH(Network is unreachable)이 발생하며, 수신용 소켓일 경우에는 라우팅이 되지 않아 아예 패킷 수신이 되지 않습니다.

또한 네트워크 인터페이스가 netd 및 connectivity service에 등록되지 않은 상태이면, 마찬가지로 라우팅 테이블에서 해당 패킷을 처리하지 않게 되므로, 패킷 송수신이 불가능한 상태가 됩니다.

임의로 네트워크 인터페이스를 netd에 등록하려면 다음 명령을 미리 실행해 놓습니다.

mako:/ # ndc network create 100
mako:/ # ndc network default set 100
mako:/ # ndc network interface add 100 eth0
mako:/ # dumpsys netd

  NetworkController
    Default network: 100

    Networks:
      51 DUMMY dummy0
        No DNS servers defined
        No search domains defined

      99 LOCAL
        No DNS servers defined
        No search domains defined

      100 PHYSICAL eth0,wlan0
        Required permission: NONE
        DNS servers: # IP (total, successes, errors, timeouts, internal errors, RTT avg, last sample)
          168.126.63.1 (38, 38, 0, 0, 0, 47ms, 562s)
          168.126.63.2 <no data>
        No search domains defined
        DNS parameters: sample validity = 1800s, success threshold = 25%, samples (min, max) = (8, 64)

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