智能手机病毒与手机信息安全

刘 畅

（广东广播电视大学，广东 广州 510091）

1.引言

随着3G网络的普及，手机已逐渐从一个简单的通讯工具转变为人们日常生活的得力助手，越来越多的人开始青睐拥有独立操作系统的智能手机。智能手机销量呈现的爆炸性增长便说明了这点。截至2012年二季度，中国智能手机用户数已达到 2.9亿户。另一方面，互联网应急中心发布的《2011年中国互联网网络安全态势报告》显示，2011年共捕获移动互联网恶意程序6249个，较上年增加两倍。显然，手机用户在体验新兴科技的同时，也不可避免地面对来自手机病毒的威胁。

2.手机病毒的产生条件与特征

智能手机硬件主要由 CPU、存储器、输入输出设备等构成，为应对高要求的应用程序，现在的机型还带有蓝牙、摄像头、WiFi等功能模块，采用双CPU（双核）架构。双CPU结构采取通信和应用分离的处理方式：一个CPU（通信处理器）负责处理通信；另一个CPU（应用程序处理器）负责处理商务、娱乐等其他应用。智能手机的硬件体系结构如下图1。

图1 智能手机的硬件体系结构

从上图可以看出，智能手机具有冯·诺依曼计算机结构体系。计算机病毒研究先驱科恩证明了在具有冯·诺依曼结构的机器中，病毒将长期且不可避免地存在，[1]因此，如同计算机一样，智能手机也具有存在病毒的可能性。

2004年6 月，一个名为“SYMBOS_CABIR.A”的蠕虫病毒开始在智能手机中传播。该病毒以蓝牙为传播途径，迅速耗尽手机电池，是第一个能对手机硬件造成破坏的病毒。[2]自此，手机病毒开始呈逐年上升趋势，其具有类似计算机病毒的以下特点：

（1）伪装性。病毒通常伪装成正常程序，使用户认为其安全而放松警惕。

（2）寄生潜伏性。很多病毒进入手机后不会立即发作，而是通过触发机制检查预定条件是否满足。若条件满足，便启动破坏程序危害手机，否则继续潜伏。

（3）破坏性。病毒能对手机系统进行干扰，妨碍手机的正常使用。许多病毒能盗取用户信息、降低系统性能、损坏手机硬件等。

（4）繁殖传染性。病毒在运行后开始进行自我复制（繁殖），不但会影响手机的其他程序，而且通过文件传输等途径还能感染其他手机。

3.手机病毒常见的攻击方式和危害

病毒可以通过多种方式进行攻击，给手机带来巨大威胁。能够造成的比较严重的危害有：

（1）窃取用户信息。为方便使用，许多用户将重要资料储存在手机中，如银行帐号信息、通讯录等。一旦这些信息被恶意程序窃取，将带来巨大损失。“饭店大王”唐拉德·希尔顿就曾因为手机被黑客入侵，丢失了重要客户的信息。

（2）给用户带来经济损失。一些恶意程序安装后在手机中种植木马，通过定时扣费或服务订制的方式牟取利益，使用户遭受经济损失。2012年初的一款名为“美容精灵”的软件，以“诊断皮肤状况”功能为伪装，在手机中植入定时扣费木马，感染了近两万部手机。

（3）损害手机软硬件。很多病毒发作后使手机系统无法使用，最终导致系统崩溃。部分病毒还会格式化手机内存，或者使手机频繁自动开关机，降低手机使用寿命。

4.手机病毒的Rootkit技术

现在主流的反病毒软件能通过遍历手机中的文件，实时监测程序运行情况。一旦发现可疑程序，反病毒软件会采取隔离或查杀的方式来保障手机安全。随着反病毒软件的发展，一般的病毒带来的危害已大为降低。为了提高生存率，如今的病毒开始采用更先进的技术来伪装自己，如 Rootkit技术。

Rootkit技术是最早出现在计算机领域中，使用操作系统最高权限来隐藏程序进程的技术，后来逐渐成为隐藏黑客入侵痕迹和伪装恶意程序的手段。Rootkit技术需依靠操作系统运行，由于智能手机大都已采用独立操作系统，这使Rootkit病毒有了生存的平台和空间。

内核级Rootkit带来的威胁最大。比如对于Linux操作系统的智能手机，Rootkit可以利用LKM技术截获部分系统调用，创建病毒运行的环境。[3]Rootkit常见的攻击方式是监听目标手机通话与截获短信和获取用户位置：

（1）正常情况下，当手机接收到短信后，会由 Modem等层向用户应用层上报短信，使用户在上层查看短信。而Rootkit一旦被成功植入手机，它就会开始破坏短信的正常处理流程，截取上报的短信，并将其发送给攻击者，从而泄露用户隐私；

（2）攻击者也可以利用Rootkit获取用户当前的方位。首先向已植入Rootkit的手机发送触发短信，在短信上报到上层应用前将其拦截，中止通告并删除短信，随后利用GPS查出用户位置并通过短信回发给攻击者。

Rootkit病毒常作为驱动程序安装在手机系统的内核中，通过修改系统内核代码来改变系统核心数据。而通常的反病毒工具只能运行在用户模式下，因此运行在内核模式下的病毒能轻松绕开反病毒工具的检测。Rootkit技术由于其良好的隐蔽性，正成为手机病毒发展的一个重要方向。

5.主流系统的安全机制和隐患

（1）Android系统

Android操作系统是Google公司开发的，建立于Linux系统的开源系统，近几年发展极为迅速。

Android系统是一种权限分离的操作系统，系统内的每个应用以唯一的身份标识（Linux用户ID和组ID）运行在一个封闭的环境（沙箱）中，除非特别授权，否则无法影响其他应用。应用在安装时必须申明其运行需获得的权限。当某个权限与操作和系统资源对象绑定在一起，应用必须获得这个权限才能在对象上执行操作。在应用被执行安装时，其请求获得的权限必须通过manifest文件交用户审查，用户同意授权后，该应用才能完成安装。所以，Android 系统实施的安全准则是应用程序得到权限许可后，才能执行可能会影响到系统其它部分的操作。[4]

Android系统的特色安全机制是数字证书机制。Android系统通过数字证书来确认不同应用是否来自同一开发者，规定只有通过签名认证的应用才可被安装。一个应用在正式发布时必须签名，这要利用开发者的私匙生成数字证书来实现。数字证书是有有效期限的，过期的证书会导致应用无法安装。sharedUserId 机制和权限机制都用到签名方法来执行signature 和signatureOrSystem 权限。[5]

不过数字证书机制无法完全限制恶意程序的开发。目前Android的应用数量大，品种多，而用户往往无法区分恶意程序和正常程序，在安装时会给予程序申明的所有权限，这使安全隐患大大增加。现在流行的针对浏览器 webkit的攻击，MITM攻击等，都是基于应用程序的攻击，由于攻击成功率高，它们正逐渐成为攻击者频繁利用的手段。

（2）iOS系统

iOS操作系统是苹果公司开发的以Darwin为基础的操作系统。相对于Android系统，iOS系统的安全性能更高。

iPhone的处理器集成有一段名为Boot Room的代码，系统启动时，Boot Room通过苹果的Apple Root CA Public证书对 Low-Level BootLoader进行验证，若通过验证，Low-Level BootLoader将运行iBoot和高层次的Bootloader，如果通过，iBoot将运行系统。Boot Room保证了iOS设备无法运行iOS系统以外的其他系统。

iOS系统也采用沙箱安全机制，而且苹果公司对运行在iPhone上的应用进行严格限制。运行的应用只能是由 App Store提供的经过审核的，且所有第三方应用都需要使用应用开发者的账号进行签名，而该账号都是通过苹果官方实名审核的账号，来源透明可靠，从源头上保障了程序的安全性。另外，开发者在开发应用时只能使用苹果公司提供的SDK，与Android开源的做法不同，SDK中很多函数都经过加密，能限制开发者开发危害手机安全的应用，遏制了基于应用程序的恶意攻击行为。

不少用户想尝试安装App Store以外的应用程序，因此想方设法破解iPhone的安装权限限制，利用iOS系统的漏洞实现“越狱”。越狱能够给用户带来全新的体验，但也存在安全隐患。比如实现越狱之后，用户获取了系统的 root修改权限，如果未及时更改最高权限的密码，很可能被侵入；成功越狱的用户能下载各种非苹果官方的应用，但这些应用由于未经审核可能暗藏木马和病毒，使安全风险大增；为了使越狱不失效，用户往往不选择升级系统，而陈旧的系统可能存在漏洞，容易被攻击。因此，虽然iOS系统的安全性较好，但越狱过的iOS系统会暴露很多安全问题。

6.结语

随着智能手机的普及，手机病毒也在迅速发展并逐渐威胁到用户的隐私和财产安全。随着一些与用户财产相关的应用的面世（如手机支付），使得手机病毒的防范工作迫在眉睫。因此，为了降低手机病毒带来的危害，用户首先应加强自我防护意识，提高对不信任软件的警惕性，慎重安装第三方应用，安装并及时更新反病毒软件；其次，网络运营商应加强对移动网络的管理，加大对传输内容的审核力度，从源头打击病毒传播；第三，国家需完善信息安全方面的法案，出台相应的保护条例来维护手机用户的权益，防止给不法分子提供可趁之机。

[1]科恩.计算机病毒——理论和实验[J].计算机与安全，1987，（1）.

[2]保罗森.发现的第一个智能手机病毒[J].IEEE，2004，（8）.

[3]陈华亭.基于LKM的Rootkit技术[J].计算机工程与科学，2004，（2）.

[4]Shin W，Kiyomoto S，Fukushima K，et al.A formal model to analyze the permission authorization and enforcement in the android framework.International Symposium on Secure Computing （Secure Com-10）2010：944—945.

[5]廖明华.Android 安全机制分析与解决方案初探[J].科学技术与工程，2011，（26）.