Android安全开发之Provider组件安全

作者：伊樵、呆狐@阿里聚安全

1 Content Provider组件简介

Content Provider组件是Android应用的重要组件之一，管理对数据的访问，主要用于不同的应用程序之间实现数据共享的功能。Content Provider的数据源不止包括SQLite数据库，还可以是文件数据。通过将数据储存层和应用层分离，Content Provider为各种数据源提供了一个通用的接口。

创建一个自己的Content Provider需要继承自ContentProvider抽象类，需要重写其中的onCreate()、query()、insert()、update()、delete()、getType()六个抽象方法，这些方法实现对底层数据源的增删改查等操作。还需在AndroidManifest文件注册Content Provider，注册时指定访问权限、exported属性、authority属性值等。

其它APP使用ContentResolver对象来查询和操作Content Provider，此对象具有Content Provider中同名的方法名。这样其他APP接就可以访问Content Provider对应的数据源的底层数据，而无须知道数据的结构或实现。
如何定位到具体的数据？
采用Content Uri，一个Content Uri如下所示：

content://com.jaq.providertest.friendsprovider/friends

它的组成一般分为三部分：
1) content://:作为 content Uri的特殊标识(必须);
2) 权(authority):用于唯一标识这个Content Provider，外部访问者可以根据这个标识找到它；在AndroidManifest中也配置的有；
3) 路径(path): 所需要访问数据的路径，根据业务而定。

这些内容就不具体展开详谈了，详见参考1。

2 风险简介

如果在AndroidManifest文件中将某个Content Provider的exported属性设置为true，则多了一个攻击该APP的攻击点。如果此Content Provider的实现有问题，则可能产生任意数据访问、SQL注入、目录遍历等风险。

2.1 私有权限定义错误导致数据被任意访问

私有权限定义经常发生的风险是：定义了私有权限，但是却根本没有定义私有权限的级别，或者定义的权限级别不够，导致恶意应用只要声明这个权限就能够访问到相应的Content Provider提供的数据，造成数据泄露。

以公开的乌云漏洞WooYun-2014-57590为例：
某网盘客户端使用了自己的私有权限，但是在AndroidManifest中却没有定义私有权限，其它APP只要声明这个权限就能访问此网盘客户端提供的Provider，从而访问到用户数据。
在网盘客户端的AndroidManifest中注册Provider时，声明了访问时需要的读写权限，并且权限为客户端自定义的私有权限：

但是在AndroidManifest中却没有见到私有权限“com.huawei.dbank.v7.provider.DBank.READ_DATABASE”和“com.huawei.dbank.v7.provider.DBank.WRITE_DATABASE”的定义：

反编译客户端后查看到的URI，根据这些可以构造访问到Provider的URI：

编写POC
以查看网盘下载的文件列表为例，
在POC的AndroidManifest中声明私有权限，权限的保护级别定义为最低级“normal”：

主要代码为：

拿到数据库中保存的下载列表数据：

对应的数据库：

这样任意的恶意应用程序就可以访问到用户网盘的上传、下载记录，网盘里面存的文件列表等隐私信息。

再以公开的乌云漏洞wooyun-2013-039697为例：

定义了私有权限，但是保护等级设置成为了dangerous或者normal，这样的保护等级对于一些应用的Provide重要性相比保护级低了。
Provider为：

私有权限“com.renren.mobile.android.permission.PERMISSION_ADD_ACCOUNT”的定义为：

反编译客户端，看到AcountProvider对应的实现：

编写POC：
在AndroidManifest中定义和声明权限：

主要代码为：

可看到用户的账户信息，包括uid，手机号，加密后的密码等：

2.2 本地SQL注入

当Content Provider的数据源是SQLite数据库时，如果实现不当，而Provider又是暴露的话，则可能会引发本地SQL注入漏洞。
Content Provider的query( )的方法定义为：

其中参数：

uri:为content Uri，要查询的数据库
projection：为要查询的列名
selection和selectionArgs：要指定查询条件
sortOrder：查询结果如何排序

query() 与 SQL 查询对比如下：

如果query( )中使用的是拼接字符串组成SQL语句的形式去查询底层的SQLite数据库时，容易发生SQL注入。

以乌云公开漏洞wooyun-2016-0175294为例：
客户端的com.sohu.sohuvideo.provider.PlayHistoryProvider的exported属性为“true”：

反编译客户端，追踪PlayHistoryProvider的实现，发现是用拼接字符串形式构造原始的SQL查询语句：

使用drozer工具，证明漏洞：

2.3 目录遍历漏洞

对外暴露的Content Provider实现了openFile()接口，因此其他有相应调用该Content Provider权限的应用即可调用Content Provider的openFile()接口进行文件数据访问。但是如果没有进行Content Provider访问权限控制和对访问的目标文件的Uri进行有效判断，攻击者利用文件目录遍历可访问任意可读文件，更有甚者可以往手机设备可写目录中写入任意数据。

例子1 以乌云公开漏洞wooyun-2013-044407为例：
此APP实现中定义了一个可以访问本地文件的Content Provider组件，为com.ganji.android.jobs.html5.LocalFileContentProvider，因为使用了minSdkServison为“8”，targetSdkVersion=”13”，即此Content Provider采用默认的导出配置，即android:exported=”true”：

该Provider实现了openFile()接口：

通过此接口可以访问内部存储app_webview目录下的数据，由于后台未能对目标文件地址进行有效判断，可以通过”../”实现目录遍历，实现对任意私有数据的访问。

例子2
某社交应用客户端，使用了的minSDKVersion为8，定义了私有权限，并且android:protectionLevel设为了signature

有一个对外暴露的Content Provider，即com.facebook.lite.photo.MediaContentProvider，此Provider没有设置访问权限，而另外一个Provider是设置了访问权限的：

在MediaContentProvider中实现了openFile()接口，没有对传入的URI进行限制和过滤：

此接口本来只想让用户访问照片信息的，但是却可以突破限制，读取其他文件：
POC：

读取到其他文件的内容为：

另外看到Openfile()接口的实现中，如果要访问的文件不存在，就会创建此文件，还有可能的风险就是在应用的目录中写入任意文件。

3 阿里聚安全开发者建议

在进行APP设计时，要清楚哪些Provider的数据是用户隐私数据或者其他重要数据，考虑是否要提供给外部应用使用，如果不需要提供，则在AndroidManifes文件中将其exported属性显式的设为“false”，这样就会减少了很大一部分的攻击面。
人工排查肯定比较麻烦，建议开发者使用阿里聚安全提供的安全扫描服务，在APP上线前进行自动化的安全扫描，尽早发现并规避这样的风险。

注意：
由于Android组件Content Provider无法在Android 2.2（即API Level 8）系统上设为不导出，因此建议声明最低SDK版本为8以上版本（这已经是好几年前的SDK了，现在一般都会大于此版本）；
由于API level 在17以下的所有应用的“android:exported”属性默认值都为true，因此如果应用的Content Provider不必要导出，建议显式设置注册的Content Provider组件的“android:exported”属性为false；
如果必须要有数据提供给外部应用使用，则做好设计，做好权限控制，明确什么样的外部应用可以使用，如对于本公司的应用在权限定义时用相同签名即可，合作方的应用检查其签名；不过还是尽量不提供用户隐私敏感信息。

对于必须暴露的Provider，如第二部分遇到的风险解决办法如下：

3.1 正确的定义私有权限

在AndroidManifest中定义私有权限的语法为：

其中android:protectionLevel的可选值分别表示：

• normal：默认值，低风险权限，在安装的时候，系统会自动授予权限给 application。

• dangerous：高风险权限，如发短信，打电话，读写通讯录。使用此protectionLevel来标识用户可能关注的一些权限。Android将会在安装程序时，警示用户关于这些权限的需求，具体的行为可能依据Android版本或者所安装的移动设备而有所变化。

• signature： 签名权限，在其他 app 引用声明的权限的时候，需要保证两个 app 的签名一致。这样系统就会自动授予权限给第三方

• app，而不提示给用户。 signatureOrSystem：除了具有相同签名的APP可以访问外，Android系统中的程序有权限访问。

大部分开放的Provider，是提供给本公司的其他应用使用的，一般的话一个公司打包签名APP的签名证书都应该是一致的，这种情况下，Provider的android:protectionLevel应为设为“signature”。

3.2 防止本地SQL注入

注意：一定不要使用拼接来组装SQL语句。
如果Content Provider的数据源是SQLite数据库，如果使用拼接字符串的形式组成原始SQL语句执行，则会导致SQL注入。
如下的选择子句：

如果执行此操作，则会允许用户将恶意 SQL 串连到 SQL 语句上。
例如，用户可以为 mUserInput 输入“nothing; DROP TABLE ** ; ”，这会生成选择子句

var = nothing; DROP TABLE **;

由于选择子句是作为SQL语句处理，因此这可能会导致提供程序擦除基础 SQLite 数据库中
的所有表（除非提供程序设置为可捕获 SQL 注入尝试）。

使用参数化查询：
要避免此问题，可使用一个“ ? ” 作为可替换参数的选择子句以及一个单独的选择参数数组。
执行此操作时，用户输入直接受查询约束，而不解释为 SQL 语句的一部分。
由于用户输入未作为 SQL 处理，因此无法注入恶意 SQL。

请使用此选择子句，而不要使用串连来包括用户输入：

String mSelectionClause = “var = ?”;

按如下所示设置选择参数数组：

String[] selectionArgs = {“”};

按如下所示将值置于选择参数数组中：

selectionArgs[0] = mUserInput;

还可调用SQLiteDatabase类中的参数化查询query()方法：

3.3 防止目录遍历

1、去除Content Provider中没有必要的openFile()接口。
2、过滤限制跨域访问，对访问的目标文件的路径进行有效判断：
使用Uri.decode()先对Content Query Uri进行解码后，再过滤如可通过“../”实现任意可读文件的访问的Uri字符串，如：

3.4 通过检测签名来授权合作方应用访问
如果必须给合作方的APP提供Provider的访问权限，而合作方的APP签名证书又于自己公司的不同，可将合作方的APP的签名哈希值预埋在提供Provider的APP中，提供Provider的APP要检查请求访问此Provider的APP的签名，签名匹配通过才让访问。

参考

[1]《内容提供程序基础知识
》 https://developer.android.com/guide/topics/providers/content-provider-basics.html
[2]《Android app端的sql注入》http://zone.wooyun.org/content/15097
[3]《Android - Content Providers》 http://www.tutorialspoint.com/android/android_content_providers.htm
[4] http://www.compiletimeerror.com/2013/12/content-provider-in-android.html
[5] https://developer.android.com/guide/topics/manifest/permission-element.html?hl=zh-cn
[6] https://developer.android.com/guide/topics/manifest/permission-element.html
[7] http://www.wooyun.org/bugs/wooyun-2013-039697
[8] http://www.wooyun.org/bugs/wooyun-2014-057590
[9] 《Android Content Provider Security》http://drops.wooyun.org/tips/4314
[10] http://www.wooyun.org/bugs/wooyun-2016-0175294
[11]《Android Content Provider Security
》http://drops.wooyun.org/tips/4314
[12] http://www.wooyun.org/bugs/wooyun-2013-044407
[13] http://www.wooyun.org/bugs/wooyun-2013-044411
[14] 《Content Provider文件目录遍历漏洞浅析》，https://jaq.alibaba.com/blog.htm?id=61
[15] https://github.com/programa-stic/security-advisories/tree/master/FacebookLite

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