眾所周知，Android 系統(tǒng)是一個(gè)開源的智能設(shè)備系統(tǒng)，因?yàn)榧軜?gòu)開放、移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力強(qiáng)大的 原因，很容易存在被攻擊的安全隱患。為了確保信息安全，Android 系統(tǒng)本身需要打造一個(gè)安全的架構(gòu)規(guī)范 機(jī)制，并讓這個(gè)機(jī)制貫穿整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的內(nèi)核、虛擬機(jī)、應(yīng)用框架層以及應(yīng)用層等各個(gè)環(huán)節(jié)中。只有這樣， 才能保證在 Android 平臺(tái)上保護(hù)用戶數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)信息的安全性。本文將詳細(xì)講解 Android 系統(tǒng)安全機(jī)制的基本知識(shí)，為讀者學(xué)習(xí) Android 后面的知識(shí)打下基礎(chǔ)。
一、在Android系統(tǒng)的應(yīng)用層中，提供了如下安全機(jī)制模型。
使用顯式定義經(jīng)用戶授權(quán)的應(yīng)用權(quán)限控制機(jī)制的方法，系統(tǒng)規(guī)范并強(qiáng)制各類應(yīng)用程序的行為準(zhǔn)則與權(quán)限許可。
提供了應(yīng)用程序的簽名機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序之間的信息信任和資源共享。概覽整個(gè) Android 系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，其安全機(jī)制的具體特點(diǎn)如下。采用不同的層次架構(gòu)機(jī)制來(lái)保護(hù)用戶信息的安全，并且不同的層次可以保證各種應(yīng)用的靈活性。
鼓勵(lì)更多的用戶去了解應(yīng)用程序的工作過(guò)程，鼓勵(lì)用戶花費(fèi)更多的時(shí)間和注意力來(lái)關(guān)注移動(dòng)設(shè)備的安全性。無(wú)懼惡意軟件的威脅，并擁有堅(jiān)定決心消滅這些威脅。時(shí)刻防范第三方惡意應(yīng)用程序的攻擊。時(shí)刻做好風(fēng)險(xiǎn)控制工作，一旦安全防護(hù)系統(tǒng)崩潰，要盡量減少損失，并盡快恢復(fù)。根據(jù)上述模型，Android 安全系統(tǒng)提供了如下的安全機(jī)制。
(1)內(nèi)存管理
Android 內(nèi)存管理機(jī)制基于標(biāo)準(zhǔn) Linux 的 OOM(低內(nèi)存管理)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了低內(nèi)存清理(LMK)機(jī)制，將所有的進(jìn)程按照重要性進(jìn)行分級(jí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)清理最低級(jí)別進(jìn)程所占用的內(nèi)存空間。另外，還引入 Android 獨(dú)有的共享內(nèi)存機(jī)制 Ashmem，此機(jī)制具有清理不再使用共享內(nèi)存區(qū)域的能力。
(2)權(quán)限聲明
Android 應(yīng)用程序需要顯式聲明權(quán)限、名稱、權(quán)限組與保護(hù)級(jí)別，只有這樣才能算是一個(gè)合格的 Android 程序。在 Android 系統(tǒng)中規(guī)定:不同級(jí)別應(yīng)用程序的使用權(quán)限時(shí)的認(rèn)證方式不同，具體說(shuō)明如下所示。
Normal級(jí):申請(qǐng)后即可用。
Dangerous級(jí):在安裝時(shí)由用戶確認(rèn)后方可用。
Signature與Signatureorsystem級(jí):必須是系統(tǒng)用戶才可用。
(3)應(yīng)用程序簽名
Android 應(yīng)用程序包(.apk 格式文件)必須被開發(fā)者數(shù)字簽名，同一名開發(fā)者可以指定不同的應(yīng)用程序共享 UID，這樣可以運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程空間以實(shí)現(xiàn)資源共享。
(4)訪問(wèn)控制
通過(guò)使用基于 Linux 系統(tǒng)的訪問(wèn)控制機(jī)制，可以確保系統(tǒng)文件與用戶數(shù)據(jù)不受非法訪問(wèn)。
(5)進(jìn)程沙箱隔離
Android 應(yīng)用程序安裝時(shí)會(huì)被賦予一個(gè)獨(dú)特的用戶標(biāo)識(shí)(UID)，這個(gè)標(biāo)識(shí)被永久保持。當(dāng) Android 應(yīng)用程序及其運(yùn)行的 Dalvik VM 運(yùn)行于獨(dú)立的 Linux 進(jìn)程空間中時(shí)，會(huì)將與 UID 不同的應(yīng)用程序隔離出來(lái)。
(6)進(jìn)程通信
Android 采用 Binder 機(jī)制提供的共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信功能，Binder 機(jī)制基于 Client-Server 模式，提供 了類似于 COM 和 CORBA 的輕量級(jí)遠(yuǎn)程進(jìn)程調(diào)用(RPC)。通過(guò)使用 Binder 機(jī)制中的接口描述語(yǔ)言(AIDL) 來(lái)定義接口與交換數(shù)據(jù)的類型，可以確保進(jìn)程間通信的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生越界操作，影響進(jìn)程的空間。
二、Android 具有的權(quán)限
Android 安全結(jié)構(gòu)的核心思想:在默認(rèn)的情況下應(yīng)用程序，不可以執(zhí)行任何對(duì)其他應(yīng)用程序、系統(tǒng)或者 用戶帶來(lái)負(fù)面影響的操作。對(duì)于開發(fā)者來(lái)說(shuō)，只有了解并把握 Android 的安全架構(gòu)的核心，才能設(shè)計(jì)出在使 用過(guò)程中更加流暢的用戶體驗(yàn)程序。
根據(jù)用戶的使用過(guò)程體驗(yàn)，可以將和 Android 系統(tǒng)相關(guān)的權(quán)限分為如下三類。Android手機(jī)所有者權(quán)限:自用戶購(gòu)買Android手機(jī)(如Samsung GT-i9000)后，用戶不需要輸入任何密碼，就具有安裝一般應(yīng)用軟件、使用應(yīng)用程序等的權(quán)限。Android root權(quán)限:該權(quán)限為Android系統(tǒng)的最高權(quán)限，可以對(duì)所有系統(tǒng)中文件、數(shù)據(jù)進(jìn)行任意操作。出廠時(shí)默認(rèn)沒(méi)有該權(quán)限，需要使用z4Root等軟件獲取，但并不鼓勵(lì)進(jìn)行此操作，因?yàn)榭赡芤虼耸褂?戶失去手機(jī)原廠保修的權(quán)益。同樣，如果將Android手機(jī)進(jìn)行root權(quán)限提升，則此后用戶不需要輸入 任何密碼，都將能以Android root權(quán)限來(lái)使用手機(jī)。Android應(yīng)用程序權(quán)限:Android提供了豐富的SDK，開發(fā)人員可以根據(jù)其開發(fā)Android中的應(yīng)用程序。而應(yīng)用程序?qū)ndroid系統(tǒng)資源的訪問(wèn)需要有相應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限，這個(gè)權(quán)限就稱為Android應(yīng)用程序權(quán) 限，在應(yīng)用程序設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定，在Android系統(tǒng)中初次安裝時(shí)即生效。需要注意的是，如果應(yīng)用程序 設(shè)計(jì)的權(quán)限大于Android手機(jī)所有者權(quán)限，則該應(yīng)用程序無(wú)法運(yùn)行。例如，沒(méi)有獲取Android root權(quán) 限的手機(jī)無(wú)法運(yùn)行Root Explorer，因?yàn)檫\(yùn)行該應(yīng)用程序需要Android root權(quán)限。
三、Android 的組件模型(Component Model)。
Activity:Activity就是一個(gè)界面，這個(gè)界面中可以放置各種控件，例如，Task Manager的界面、RootExplorer的界面等。Service:服務(wù)是運(yùn)行在后臺(tái)的功能模塊，如文件下載、音樂(lè)播放程序等。Content Provider:是Android平臺(tái)應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)共享的一種標(biāo)準(zhǔn)接口，以類似于URI(UniversalResources Identification)的方式來(lái)表示數(shù)據(jù)，content://contacts/people/1101。Broadcast Receiver:與Broadcast Receiver組件相關(guān)的概念是Intent，Intent是一個(gè)對(duì)動(dòng)作和行為的抽 象描述，負(fù)責(zé)組件之間及程序之間進(jìn)行消息傳遞。而Broadcast Receiver組件則提供了一種把Intent作為一個(gè)消息廣播出去，由所有對(duì)其感興趣的程序?qū)ζ渥鞒龇磻?yīng)的機(jī)制。
四、Android 安全訪問(wèn)設(shè)置。
在 Android 系統(tǒng)中，每個(gè)應(yīng)用程序的 APK(Android Package)包中都包含AndroidManifest.xml 文件，該文件除了羅列應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)庫(kù)、運(yùn)行依賴關(guān)系等之外，還會(huì)詳細(xì)地羅列出該應(yīng)用程序所需的系統(tǒng)訪問(wèn)。AndroidManifest.xml 文件的基本格式如下所示。
<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<manifest xmlns:android='http://schemas.android.com/apk/res/android'
package='cn.com.fetion.android'
android:versionCode='1'
android:versionName='1.0.0'>
<application android:icon='@drawable/icon'
android:label='@string/app_name'>
<activity android:name='.welcomActivity'
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>
文： 劉云, 朱桂英
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