网络安全攻防：Android系统安全之安全机制

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 Android是一种基于Linux的、自由的、开源的操作系统。它主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟开发。Android系统架构可以分为4层结构，由上至下分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层以及内核层，如图1所示。

图1  Android系统结构

Android应用层允许开发者无须修改底层代码就能对设备的功能进行拓展，Android的应用程序框架层为开发者提供了大量的API来访问Android的设备。

Android 应用和Android 框架都是用 Java 语言开发的，并运行在 DalvikVM 中运行。DalvikVM的作用主要就是为操作系统底层提供一个高效的抽象层。DalvikVM是一种基于寄存器的虚拟机，能够解释执行Dalvik可执行格式DEX的字节码，Android 应用和Android 框架都是用 Java 语言开发的，并运行在 DalvikVM 中运行。DalvikVM的作用主要就是为操作系统底层提供一个高效的抽象层。DalvikVM是一种基于寄存器的虚拟机，能够解释执行Dalvik可执行格式DEX的字节码，

Android 将安全设计贯穿系统架构的各个层面，覆盖系统内核、虚拟机、应用程序框架层以及应用层各个环节，力求在开放的同时，也能保护用户的数据、应用程序和设备安全。

1. Android进程沙箱隔离机制

进程沙箱隔离机制，使Android应用程序在安装时被赋予独特的用户标识（UID），并永久保持。应用程序及其运行的Dalvik虚拟机运行在独立的Linux进程空间，与其他应用程序完全隔离，如图2所示。

图2  Android进程沙箱隔离机制

在特殊情况下，进程间还可以存在相互信任关系。如源自同一开发者或同一开发机构的应用程序，通过Android提供的共享UID（Shared UserId）机制，使具备信任关系的应用程序可以运行在同一进程空间。

2. 应用程序签名机制

规定 APK 文件必须被开发者进行数字签名，以便标识应用程序作者和在应用程序之间的信任关系。在安装应用程序APK时，系统安装程序首先检查APK是否被签名，有签名才能安装。当应用程序升级时，需要检查新版应用的数字签名与已安装的应用程序的签名是否相同，否则，会被当作一个新的应用程序。Android 开发者有可能把安装包命名为相同的名字，通过不同的签名可以把它们区分开来，也保证签名不同的安装包不被替换，同时防止恶意软件替换安装的应用。

3. 权限声明机制

要想在对象上进行操作，就需要把权限和此对象的操作进行绑定。不同级别要求应用程序行使权限的认证方式也不一样，Normal级申请就可以使用，Dangerous级需要安装时由用户确认，Signature和SignatureOrSystem级则必须是系统用户才可用。

4. 进程通信机制

基于共享内存的 Binder 实现，提供轻量级的远程进程调用（RPC）。通过接口描述语言（AIDL）定义接口与交换数据的类型，确保进程间通信的数据不会溢出越界，如图3所示。

图3  进程通信机制

5. 内存管理机制

基于Linux的低内存管理机制，设计实现了独特的LMK，将进程重要性分级、分组，当内存不足时，自动清理级别进程所占用的内存空间。同时，引入的 Ashmem 内存机制，使Android具备清理不再使用共享内存区域的能力。

正是因为Android采用多层架构，在保护信息安全的同时，也保证开放平台的灵活性。