隨著移動互聯(lián)網的發(fā)展，Android 設備已成為用戶日常生活的重要組成部分。然而，Android 作為一個開源系統(tǒng)，也面臨著諸多安全挑戰(zhàn)，如惡意軟件、權限濫用、數據泄露等。因此，Google 在 Android 系統(tǒng)中引入了多種安全機制，以保障系統(tǒng)的完整性和用戶數據的安全。本文將深入探討 Android 的系統(tǒng)安全機制，包括 SELinux、權限管理、數據加密和 Verified Boot，并分析常見的安全風險及應對措施。

Android 系統(tǒng)安全概述

Android 的安全體系架構主要由以下幾個關鍵部分組成：

• 應用層安全：采用權限管理機制，防止應用間的惡意訪問。
• 系統(tǒng)層安全：利用 SELinux、進程隔離等手段增強安全性。
• 數據安全：使用文件加密、Keystore 保護用戶數據。
• 啟動安全：通過 Verified Boot 確保系統(tǒng)未被篡改。

關鍵安全機制解析

1. SELinux 強制訪問控制

SELinux（Security-Enhanced Linux）是 Android 4.3 引入的一種強制訪問控制（MAC）機制，用于限制進程的權限，防止惡意程序獲取系統(tǒng)核心資源。

SELinux 運行模式

• Permissive（寬容模式）：僅記錄安全策略違規(guī)行為，不實際阻止。
• Enforcing（強制模式）：嚴格執(zhí)行安全策略，阻止違規(guī)行為。

SELinux 作用示例

當一個惡意應用嘗試訪問 system_server 進程的數據時，如果 SELinux 規(guī)則不允許，該訪問請求會被拒絕，并在日志中記錄：

avc: denied { read } for pid=1234 comm="malicious_app" name="system_data" dev="mmcblk0p1" ino=12345 scnotallow=u:r:untrusted_app:s0 tcnotallow=u:object_r:system_data_file:s0 tclass=file

2. 權限管理

Android 采用權限機制來控制應用對系統(tǒng)資源的訪問，主要分為以下幾類：

• 普通權限（Normal Permissions）：如 INTERNET，無需用戶授權。
• 危險權限（Dangerous Permissions）：如 READ_CONTACTS，需要用戶同意。
• 簽名權限（Signature Permissions）：僅限于相同開發(fā)者簽名的應用使用。

運行時權限

自 Android 6.0 (API 23) 起，危險權限需要在運行時請求：

if (ContextCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.CAMERA) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
    ActivityCompat.requestPermissions(this, new String[]{Manifest.permission.CAMERA}, REQUEST_CODE);
}

3. 數據加密

Android 采用多種加密機制保障數據安全。

文件級加密（FBE）

Android 7.0 引入了 FBE，基于用戶身份進行數據加密。不同用戶的數據由不同的密鑰加密，防止跨用戶訪問。

Keystore

Keystore 提供安全存儲 API 密鑰和加密密鑰，防止密鑰被惡意軟件竊取。例如，使用 Keystore 生成 AES 加密密鑰：

KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES, "AndroidKeyStore");
keyGenerator.init(new KeyGenParameterSpec.Builder("MyKeyAlias",
        KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
        .setBlockModes(KeyProperties.BLOCK_MODE_GCM)
        .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_NONE)
        .build());
SecretKey key = keyGenerator.generateKey();

4. Verified Boot（可信啟動）

Verified Boot 通過鏈式信任驗證系統(tǒng)完整性，防止攻擊者篡改系統(tǒng)文件。

運行原理

• Bootloader 校驗 boot 分區(qū)的完整性。
• Boot 分區(qū)校驗 system 分區(qū)。
• 如果發(fā)現篡改，系統(tǒng)會進入“受限模式”或拒絕啟動。

AVB（Android Verified Boot）

Android 8.0 引入 AVB 機制，進一步增強可信啟動。確保設備從啟動到系統(tǒng)運行的各個階段都未被篡改，并且運行的代碼是可信的。AVB的核心目標是防止惡意軟件篡改系統(tǒng)分區(qū)，保護用戶數據，提升設備的整體安全性。

圖片

常見安全風險

盡管 Android 采用了諸多安全機制，但仍存在安全風險：

1. Root 繞過

Root 工具可能利用系統(tǒng)漏洞繞過 SELinux 和權限管理。例如，某些 Exploit 通過提權修改 system_server 進程權限，進而獲取 root 權限。

2. 提權漏洞

攻擊者可以通過內核漏洞或用戶空間漏洞提升權限，例如 CVE-2019-2215（Use-After-Free 漏洞）。

總結

Android 的系統(tǒng)安全機制涵蓋多個層面，從 SELinux 強制訪問控制、權限管理到數據加密和 Verified Boot，構建了較為完整的安全體系。然而，安全機制并非萬能，攻擊者仍然可以通過漏洞利用、社會工程學等手段突破安全防護。因此，開發(fā)者和安全研究人員需要持續(xù)關注 Android 的安全更新，增強系統(tǒng)的防護能力。

在實際應用中，開發(fā)者可以采取以下措施提升安全性：

1. 遵循最小權限原則，只請求必要的權限。
2. 啟用 SELinux Enforcing 模式，防止惡意軟件訪問系統(tǒng)組件。
3. 利用 Keystore API 保護敏感數據，防止密鑰泄露。
4. 及時更新系統(tǒng)和補丁，修復已知安全漏洞。

通過這些措施，我們可以有效提升 Android 系統(tǒng)的安全性，減少攻擊面，保障用戶的數據安全。

本文轉載自微信公眾號「 快樂程序猿」，可以通過以下二維碼關注。轉載本文請聯(lián)系快樂程序猿公眾號。