曾輝

【摘要】本文簡述了谷歌公司的安卓系統(tǒng)的發(fā)展歷程，解析了安卓系統(tǒng)內(nèi)核的架構(gòu)和安卓系統(tǒng)源程序的目錄結(jié)構(gòu)。探討了安卓系統(tǒng)在現(xiàn)階段所面臨的安全問題，并介紹了一種新的基于主機(jī)的入侵檢測系統(tǒng)框架HIDS的工作機(jī)制。

【關(guān)鍵詞】安卓；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；安全；HIDS

一、引言

安卓系統(tǒng)最初由Andy Rubin開發(fā)，是一種以Linux為基礎(chǔ)的開源操作系統(tǒng)，目前應(yīng)用于一些手持設(shè)備上，例如：手機(jī)，平板電腦等。2005年由Google公司，并聯(lián)合多家相關(guān)領(lǐng)域的廠商組成OHA（Open Handset AHiance，開放手機(jī)聯(lián)盟）對安卓系統(tǒng)進(jìn)行后繼的開發(fā)和推廣工作。其英文名Android一詞最早出現(xiàn)于法國作家利爾亞當(dāng)?shù)目苹眯≌f《未來夏娃》中。他將外表像人的機(jī)器起名為Android。從安卓1.5系統(tǒng)開始，采用甜點的名稱作為系統(tǒng)版本的代號，并以26個英文字母為序，依次是：紙杯蛋糕cupcake，甜甜圈Donut，松餅Eclair，凍酸奶Froyo，姜餅Gingerbread，蜂巢Honeycomb，冰激凌三明治Ice CreamSandwich

二、安卓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（一）安卓系統(tǒng)架構(gòu)

安卓系統(tǒng)以Linux系統(tǒng)為核心，使用Java作為主要編程語言，在NDK的支持下也可使用C/C++進(jìn)行編程。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看，安卓系統(tǒng)可分為4個層次：

（1）內(nèi)核：內(nèi)核為上層提供安全、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理等服務(wù)，同時也作為硬件層和系統(tǒng)上層軟件之間的一個抽象層、橋梁通道。

（2）函數(shù)庫和運行環(huán)境：函數(shù)庫提供了JAVA語言的部分功能。在庫中提供的API能被安卓系統(tǒng)中的組件調(diào)用，通過應(yīng)用程序框架為開發(fā)者進(jìn)行支持。運行環(huán)境主要指的是安卓應(yīng)用程序的運行環(huán)境，其作用相當(dāng)于微軟.NET架構(gòu)下的Frameworks。

（3）應(yīng)用程序框架：專門為應(yīng)用程序的開發(fā)而設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，安卓程序員通過框架得以直接訪問核心應(yīng)用程序，以及系統(tǒng)API。從而簡化程序設(shè)計工作，提高編碼效率，加強(qiáng)程序的可重用性。

（4）應(yīng)用程序集合：安卓系統(tǒng)自帶的一系列核心應(yīng)用程序集合，可提供綜合數(shù)字服務(wù)的相關(guān)功能，支持郵件的發(fā)送和接受、提供收發(fā)SMS、MMS的相關(guān)服務(wù)、擁有內(nèi)置的行事日歷管理功能、WlfirW瀏覽功能、電話薄管理功能、基于GPS的Google Maps功能等。

（二）安卓程序結(jié)構(gòu)

目前谷歌公司所公布的安卓系統(tǒng)源代碼包含以下內(nèi)容：目標(biāo)機(jī)代碼，編譯工具、虛擬運行環(huán)境。源代碼的目錄結(jié)構(gòu)和功能如表1所示：

二、安卓系統(tǒng)安全機(jī)制

（一）安卓系統(tǒng)安全隱患

由于安卓還處于一個比較年輕的發(fā)展階段，在以下幾個問題上還有一定的安全隱患：

（1）內(nèi)核存在大量漏洞，已出現(xiàn)許多漏洞利用工具。由于安卓系統(tǒng)的開源特征，獲取其內(nèi)核代碼非常容易。針對現(xiàn)有程序漏洞，市面上已出現(xiàn)眾多的漏洞利用工具，其中竊取用戶隱私、惡意扣費等行為的工具和木馬類型的惡意軟件占到多數(shù)，直接威脅用戶隱私和經(jīng)濟(jì)安全。

（2）應(yīng)用軟件缺乏安全審核及監(jiān)管。目前推廣安卓應(yīng)用軟件的平臺眾多，但還未能形成一個較有公信力，較為公平和安全的統(tǒng)一平臺。各公司處于自身利益的原因，對新上線的應(yīng)用軟件缺乏統(tǒng)一而嚴(yán)格的審核標(biāo)準(zhǔn)。用戶僅能從安裝軟件時所出現(xiàn)的警示界面中，得到有關(guān)程序所涉及權(quán)限的說明，對于大多數(shù)缺乏專業(yè)計算機(jī)知識的普通用戶而言，無疑增加了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，帶來的巨大的安全隱患。如果對程序進(jìn)行功能限制，卻并不能保護(hù)用戶免受流氓軟件的攻擊，因為多數(shù)流氓軟件與普通應(yīng)用程序要求的系統(tǒng)權(quán)限是一樣的，這樣就導(dǎo)致，用戶難以評估他們即將下載安裝的應(yīng)用程序的風(fēng)險。

（3）軟件開發(fā)工具包有較多安全隱患。目前Android SDK已暴露出如，遠(yuǎn)程控制漏洞、整數(shù)溢出漏洞、瀏覽器圖片數(shù)據(jù)溢出漏洞等各種類型的漏洞，攻擊者可利用這些漏洞進(jìn)行非法操作，甚至完全控制目標(biāo)設(shè)備。

（二）HIDS安全解決方案

基于主機(jī)的入侵檢測系統(tǒng)（Host-based intrusion-detectionsystem）是一個可以在便攜設(shè)備上檢測惡意軟件的，且對其進(jìn)行評估的框架。依靠一個輕型的代理在便攜設(shè)備上不斷的進(jìn)行特征取樣，采用機(jī)器學(xué)習(xí)及時序推理方法分析采集來的數(shù)據(jù)，進(jìn)而推斷設(shè)備的狀態(tài)。

HIDS框架的主要設(shè)想是，通過收集系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)與已知的惡意軟件引發(fā)的系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)作對比，檢測相同點，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)先前未曾遇到的新的惡意軟件。然后評估基于已知惡意軟件樣品檢測發(fā)現(xiàn)新惡意軟件的能力。通過評估了數(shù)個組合實驗，實證結(jié)果表明HIDS框架在檢測惡意軟件時是有效的，準(zhǔn)確率87.4%，假陽性率12.6%。

三、結(jié)束語

通過對安卓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析和對安卓系統(tǒng)安全問題的探討不難發(fā)現(xiàn)，在安卓系統(tǒng)中保障個人信息安全問是一個體系問題，它需要硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等方面的問題，各種智能終端的長期安全性還需進(jìn)一步研究，同時必須做好防病毒和打補(bǔ)丁等工作。另外，研究新的安全解決方案對于新生的安卓而言也有著非常不錯的使用效果。