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Android操作系統(tǒng)的安全機制
Android是一個開源的移動平臺操作系統(tǒng)，占據(jù)中國智能手機80%市場份額，主要用于便攜式設(shè)備。作為一個運行于實際應用環(huán)境中的終端操作系統(tǒng)，Android操作系統(tǒng)在其體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能模塊設(shè)計上就將系統(tǒng)的安全性考慮之中。與此同時，它又改造開發(fā)了原有的Linux系統(tǒng)內(nèi)核和Java虛擬機。在這種前提下，Android操作系統(tǒng)在利用系統(tǒng)安全機制方面就會與原系統(tǒng)安全機制的設(shè)計目的有所不同。由于Android 平臺的開放和脆弱性，開發(fā)其上的隱私保護系統(tǒng)顯得非常重要，其面臨的安全威脅在所有手機操作系統(tǒng)中也是最大的。
1 Android 安全機制
Android的安全機制是在Linux安全機 制基礎(chǔ)上的發(fā)展和創(chuàng)新，是傳統(tǒng)的Linux安全機制和Android特有的安全機制的共同發(fā)展。Android安全機制中的主要出發(fā)點是，在默認的情況下，應用程序任何能夠給用戶、系統(tǒng)或者其他應用程序帶來負面影響的操作是不可以執(zhí)行的。Android是一個支持多任務的系統(tǒng)，其安全機制依托于數(shù)字簽名和權(quán)限，系統(tǒng)中的應用程序之間一般是不可以互相訪問的，每一個應用程序都有獨立的進程空間。
1.1用戶ID
Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的，對應用程序文件和系統(tǒng)文件的訪問都要遵循Linux的許可機制，并將這種機制用于管理應用程序。在Android應用程序安裝成功后，系統(tǒng)就為其指定了一個唯一的用戶名，對應著系統(tǒng)中唯一的UID，每個用戶可以屬于一個或者多個組。如果在應用程序執(zhí)行期間有越軌或超越權(quán)限操作的行為時，用戶將會得到Android 的警告信息。
1.2應用程序數(shù)字簽名
數(shù)字簽名是過某種密碼運算生成一系列符號及代碼組成電子密碼進行簽名，來代替書寫簽名或印章。簽名的主要作用是身份認證、完整性驗證和建立信任關(guān)系。
Android系統(tǒng)不會安裝沒有進行簽名的應用程序，所有應用程序進行簽名認證是必須的，但簽名認證是第三方證書認證機構(gòu)可以不參與的。Android系統(tǒng)對簽名證書的過期時間檢查是在應用程序安裝時進行的，這就意味著如果一個應用程序在安裝后才發(fā)現(xiàn)其簽名證書過期，就不會影響應用程序的運行。需要注意的是，應用程序必須使用同一個證書進行簽名才可以升級到新的版本，兩個應用程序使用同一個數(shù)字簽名才可以相互授予權(quán)限來訪問彼此的資源。
1.3 Permission機制
Android是一個權(quán)限分離的系統(tǒng)，它利用Linux已有的權(quán)限管理機制，為每一個應用程序分配不同的UID和GID，使不同的應用程序之間的私有數(shù)據(jù)和訪問達到隔離的目的。如果使不同的應用程序之間的私有數(shù)據(jù)和訪問達到共享，就需要聲明對應的權(quán)限。為此，Android在原有的基礎(chǔ)上進行了擴展，提供了permission機制，它主要是用來對應用程序可以執(zhí)行的某些具體操作進行權(quán)限細分和訪問控制。在manifest文件中添加一個permission標簽，就定義一個permission。另外，Android為了對某些特定的數(shù)據(jù)塊進行ad-hoc方式的訪問，還提供了per-URI permission 機制。
一個權(quán)限主要包含權(quán)限名、權(quán)限組和保護級別，若干個具體權(quán)限構(gòu)成一個權(quán)限組，權(quán)限組是根據(jù)權(quán)限的功能劃分出來的，每個權(quán)限有不同的保護級別（普通級別、危險級別、簽名級別和系統(tǒng)/簽名級別四類），不同的保護級別代表了應用程序使用此權(quán)限時的認證方式。
1.4 沙箱隔離
Android 引入沙箱的概念來實現(xiàn)應用程序之間的分離，具有允許或拒絕一個應用程序訪問另一個應用程序資源的權(quán)限。
每個應用程序在安裝后都有一個UID號，且一直不會改變。系統(tǒng)根據(jù)UID號為每個應用程序建立一個沙箱，不同的進程空間中運行著不同應用程序的代碼，且不能隨意的互訪彼此的進程空間。如果兩個應用程序的UID不同，運行在基本沙箱進程中的應用程序默認情況下是沒有被分配權(quán)限，因此它們無法交互彼此的數(shù)據(jù)，此類應用程序要想訪問系統(tǒng)文件、資源文件等變得不太可能，這種相互隔離的沙箱模式保證了數(shù)據(jù)的安全性。那么，不同的應用之間需要共享資源該怎么辦，可以通過請求權(quán)限來解決，即設(shè)置應用的sharedUserld屬性，或者是與其他受信任的應用程序運行在同一進程中，從而共享對其數(shù)據(jù)資源的訪問。如此一來，相同用戶的應用程序的資源和數(shù)據(jù)就如同使用應用程序自身的資源一樣可以互相訪問和使用。但是，若想兩個應用程序分配同樣的UID，那么必須使用相同的簽名，且請求設(shè)置了同一個sharedUserld。
2 Android的安全隱患
Android系統(tǒng)的開源性勢必會給我們帶來一系列的安全隱患，有Linux內(nèi)核安全漏洞造成的，有Android自身權(quán)限機制不健全造成的，也有基于硬件損傷造成的，但也正因為開源性才可以讓我們有自由創(chuàng)造和發(fā)揮的空間。
1）基于硬件的問題主要體現(xiàn)在硬件損傷、溫度過高等因素導致便攜設(shè)備不能工作的現(xiàn)象。由于Android系統(tǒng)過于開放，至少在手機死機現(xiàn)象頻繁發(fā)生的問題上扮演了重要角色。
2）在Linux內(nèi)核安全上，有一個哈希算法問題，即當攻擊者把經(jīng)過特殊構(gòu)造的包傳給系統(tǒng)并接收后，服務器的資源因哈希表產(chǎn)生沖突而被耗盡。哈希算法是把一組關(guān)鍵詞經(jīng)過某種哈希運算后，把得出的相同的哈希值存儲到同一個地址區(qū)間，從而使哈希表變成了一個單向鏈表，插入操作的復雜度因此也變得比較大，從原來的O（n）級變?yōu)镺（n*n）級，如此導致處理器資源被大量消耗，服務器拒絕服務，也就產(chǎn)生了DoS攻擊。還有Linux內(nèi)核中的整數(shù)溢出漏洞問題，它是由于一個正數(shù)/負數(shù)不匹配整形漏洞引起的，存在于XDR處理器例程中。當Linux系統(tǒng)的XDR處理程序接收到經(jīng)過攻擊者精心構(gòu)造的包時，包的大小被程序中的檢測語句錯誤的估計，致使大批的內(nèi)存不斷的從內(nèi)核中復制出來，導致系統(tǒng)癱瘓，內(nèi)核數(shù)據(jù)遭受破壞。當然，Linux內(nèi)核還有其他的一些問題，此處不再敘述。
3）Android自身權(quán)限機制問題。首先，不透明的權(quán)限問題。用戶在安裝應用時，系統(tǒng)會把該應用使用的權(quán)限列表以界面的方式彈出告訴用戶。但是，為什么用這些權(quán)限，用戶或許不清楚，也許根本就不了解、不關(guān)心，由于用戶要使用這個應用所以必須安裝，從而造成不必要的損失。其次，不可分的權(quán)限集問題。上面提到，應用程序安裝后，系統(tǒng)已經(jīng)給出了使用的權(quán)限列表，權(quán)限的使用只限于該列表而不能超出該列表。但問題的關(guān)鍵在于，用戶不能選中權(quán)限列表中的部分選項，要么全選，要么不選，都是一種絕對的狀態(tài)，用戶只有全選權(quán)限才能使用該應用程序，否則只能放棄使用。最后，研發(fā)工作者在研發(fā)應用程序的過程中，由于某種原因聲明了一些或許根本就沒有使用到的權(quán)限，那么在安裝應用程序時，也會告訴用戶，從而增加了系統(tǒng)的負擔和一些不安全的因素，用戶由于擔心安全問題而不敢隨意安裝該應用程序。
3 結(jié)束語
Android 是一款非常出色的操作系統(tǒng)平臺，隨著Andriod系統(tǒng)智能終端的日益推廣，Android操作系統(tǒng)的安全性越來越重要，在其快速發(fā)展中不可避免的存在不完善的地方。Android平臺的開源造成了系統(tǒng)易被攻擊，隨著安全技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，開源的Android平臺的安全性可以不斷地被改進，Android系統(tǒng)的安全漏洞會得到有益補充。除了要不斷改善Android自身的安全，用戶也應該加強安全維護意識，還要對第三方程序開發(fā)商進行嚴格的監(jiān)管，制定出有效的應用程審核和管理機制，這樣才能使得用戶對Android操作系統(tǒng)的支持越來越多，才能更好地保障整個系統(tǒng)的安全性。
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