Android操作系统安全机制研究

2020-12-11安占磊

缔客世界 2020年10期

安占磊

（江苏东大集成电路系统工程技术有限公司江苏南京 211500）

Android操作系统相较于其他的操作系统，更加开放，随着功能的日益完善，致使人们的日常生活变得更加丰富多彩。教育Android操作系统，可以在设备上实现智能化操作，并将设备的相关数据上传到服务器，满足用户访问互联网的需求。所以，Android操作系统在稳定运行前提下，如何保护数据信息安全和程序稳定运行，则需要创造一个安全的运行环境，完善配套的安全机制，及时发现和排出安全隐患，最大程度上维护应用程序运行安全。因此，加强对其研究，可以为后续的程序开发提供一定参考，推动Android操作系统更加优化完善。

1 Android操作系统安全体系的构成

完善Android操作系统安全机制，其目的在于保障移动设备正常使用，内部的软件和硬件资源不受损，具体涵盖了内存、CPU、文件系统、外部设备以及网络等[1]。提升Android操作系统的安全性，需要具备较为严谨、细致的分层结构、安全进程通信和应用沙盒，同时又相应的授权和协议签名等。由于Android操作系统开放性特点，可以直接把握设计细节，对于Android操作系统安全设计提出了更高要求。而实现这一目标，一个首要前提则是分析平台结构设计问题，推行多层结构，在保障用户使用安全同时，最大程度上赋予平台灵活性。

就Android操作系统的构成来看，主要包含应用层、应用框架层、运行时、类库层与Linux内核等部分构成。应用层是系统上应用程序的构成，涵盖系统预装应用和第三方应用，而多数应用程序是基于Java计算机语言编写，并在Dalvik虚拟机中运行，还有部分应用是基于C/C++语言编写的应用。但无论选择哪一种计算机编程语言，运行环境的安全要求是相同的，均是在沙箱中运行。应用框架层是系统组件设计思想的具体表现，涵盖诸多系统服务以及多个组件，各组件之间通信主要是基于框架层实现，并非是组件之间通信[2]。类库层是诸多二进制动态库构成，少部分是来源于系统原生类库，但多数来源于第三方类库，依据实际情况选择合适的计算机编程语言开发设计。Android操作系统运行时，基本构成是Java核心类库、虚拟机Dalvik，对Java核心类库进一步细化，包括应用层与框架层用到基本Java库。就Dalvik虚拟机来看，属于结合Android操作系统特点针对性打造的，主要特点在于基于寄存器设计的虚拟机，HVM却是基于数据栈实现，前者可以实现较大应用程序编译需要，在有限内存中可以实现多个虚拟机同时运行，各个Dalvik可以基于独立Linux进程执行，避免虚拟机崩溃时，将所有应用程序全部关闭。Linux内核层，可以为Android操作系统服务提供安全保障，以及内存、网络、进程和设备驱动等功能[3]。

操作系统层，可以充分发挥Linux内核安全机制，进一步优化改进沙盒与安全IPC，控制本地代码程序在沙盒中安全运行。Linux安全性较为突出，Linux系统多年实践和优化下，已经成为备受信任的可靠平台，也是移动平台基础所在。基于Linux内核，具有进程隔离、用户授权模式、可扩展安全IPC等功能。其中，隔离功能，可以最大程度上保障用户资源安全，避免其他用户使用该用户的内存和文件。

2 应用沙盒

Android操作系统可以为不同用户分配不同的ID，并始终在设备上维持这一数值，设备运行期间可以将UID用户作为单独进程运作。有别于其他操作系统，其他操作系统中UID有多个进程，而Android操作系统选择此种方式充当内核层应用沙盒。基于分配UID给各个应用程序的方式，可以显著增强系统运行安全性和稳定性，依据系统标准各应用程序之间不允许相互操作控制，应用程序访问系统功能也会受到不同程度的限制[4]。

在Android操作系统中，选择Java和C/C++语言编写应用程序安全性相同，始终在沙盒中运行，可以有效降低系统的错误几率，提升系统整体安全性。但是，Android操作系统的应用程序运行产生的数据信息，均是在沙盒中存储，如果内存错误，只会影响当前运行的应用程序，对其他应用程序并不会产生不良影响。

3 文件系统许可/加密

Linux运行环境中，基于文件系统许可赋予用户相应权利，不允许修改其他用户文件资料，系统分配给不同应用不同的ID，应用充当独立用户存在运行[5]。除非特殊情况下，开发者明确部分文件支持其他应用程序访问，否则其他应用是不可读取该应用的文件资料。文件系统加密功能，对系统的文件系统加密处理，避免外部攻击，保障数据信息安全，维护Android操作系统稳定运行。