Android操作系統安全機制研究

安占磊

（江蘇東大集成電路系統工程技術有限公司 江蘇 南京 211500）

Android操作系統相較于其他的操作系統，更加開放，隨著功能的日益完善，致使人們的日常生活變得更加豐富多彩。教育Android操作系統，可以在設備上實現智能化操作，并將設備的相關數據上傳到服務器，滿足用戶訪問互聯網的需求。所以，Android操作系統在穩定運行前提下，如何保護數據信息安全和程序穩定運行，則需要創造一個安全的運行環境，完善配套的安全機制，及時發現和排出安全隱患，最大程度上維護應用程序運行安全。因此，加強對其研究，可以為后續的程序開發提供一定參考，推動Android操作系統更加優化完善。

1 Android操作系統安全體系的構成

完善Android操作系統安全機制，其目的在于保障移動設備正常使用，內部的軟件和硬件資源不受損，具體涵蓋了內存、CPU、文件系統、外部設備以及網絡等[1]。提升Android操作系統的安全性，需要具備較為嚴謹、細致的分層結構、安全進程通信和應用沙盒，同時又相應的授權和協議簽名等。由于Android操作系統開放性特點，可以直接把握設計細節，對于Android操作系統安全設計提出了更高要求。而實現這一目標，一個首要前提則是分析平臺結構設計問題，推行多層結構，在保障用戶使用安全同時，最大程度上賦予平臺靈活性。

就Android操作系統的構成來看，主要包含應用層、應用框架層、運行時、類庫層與Linux內核等部分構成。應用層是系統上應用程序的構成，涵蓋系統預裝應用和第三方應用，而多數應用程序是基于Java計算機語言編寫，并在Dalvik虛擬機中運行，還有部分應用是基于C/C++語言編寫的應用。但無論選擇哪一種計算機編程語言，運行環境的安全要求是相同的，均是在沙箱中運行。應用框架層是系統組件設計思想的具體表現，涵蓋諸多系統服務以及多個組件，各組件之間通信主要是基于框架層實現，并非是組件之間通信[2]。類庫層是諸多二進制動態庫構成，少部分是來源于系統原生類庫，但多數來源于第三方類庫，依據實際情況選擇合適的計算機編程語言開發設計。Android操作系統運行時，基本構成是Java核心類庫、虛擬機Dalvik，對Java核心類庫進一步細化，包括應用層與框架層用到基本Java庫。就Dalvik虛擬機來看，屬于結合Android操作系統特點針對性打造的，主要特點在于基于寄存器設計的虛擬機，HVM卻是基于數據棧實現，前者可以實現較大應用程序編譯需要，在有限內存中可以實現多個虛擬機同時運行，各個Dalvik可以基于獨立Linux進程執行，避免虛擬機崩潰時，將所有應用程序全部關閉。Linux內核層，可以為Android操作系統服務提供安全保障，以及內存、網絡、進程和設備驅動等功能[3]。

操作系統層，可以充分發揮Linux內核安全機制，進一步優化改進沙盒與安全IPC，控制本地代碼程序在沙盒中安全運行。Linux安全性較為突出，Linux系統多年實踐和優化下，已經成為備受信任的可靠平臺，也是移動平臺基礎所在。基于Linux內核，具有進程隔離、用戶授權模式、可擴展安全IPC等功能。其中，隔離功能，可以最大程度上保障用戶資源安全，避免其他用戶使用該用戶的內存和文件。

2 應用沙盒

Android操作系統可以為不同用戶分配不同的ID，并始終在設備上維持這一數值，設備運行期間可以將UID用戶作為單獨進程運作。有別于其他操作系統，其他操作系統中UID有多個進程，而Android操作系統選擇此種方式充當內核層應用沙盒。基于分配UID給各個應用程序的方式，可以顯著增強系統運行安全性和穩定性，依據系統標準各應用程序之間不允許相互操作控制，應用程序訪問系統功能也會受到不同程度的限制[4]。

在Android操作系統中，選擇Java和C/C++語言編寫應用程序安全性相同，始終在沙盒中運行，可以有效降低系統的錯誤幾率，提升系統整體安全性。但是，Android操作系統的應用程序運行產生的數據信息，均是在沙盒中存儲，如果內存錯誤，只會影響當前運行的應用程序，對其他應用程序并不會產生不良影響。

3 文件系統許可/加密

Linux運行環境中，基于文件系統許可賦予用戶相應權利，不允許修改其他用戶文件資料，系統分配給不同應用不同的ID，應用充當獨立用戶存在運行[5]。除非特殊情況下，開發者明確部分文件支持其他應用程序訪問，否則其他應用是不可讀取該應用的文件資料。文件系統加密功能，對系統的文件系統加密處理，避免外部攻擊，保障數據信息安全，維護Android操作系統穩定運行。

4 結論

綜上所述，Android操作系統的開放性特點，導致系統運行中存在一定安全隱患，應積極完善配套安全機制，選擇有效安全措施來維護系統數據信息安全，支持應用程序安全運行，提升系統整體運行效率。