51CTO专家专栏 李洋谈Android系统及程序授权机制

【51CTO独家特稿】李洋老师在前文中向我们介绍了“Android安全框架”。Android开发包工具将代码和资源数据文件编译成以.apk后缀的安装文件。单个.apk文件就是一个应用程序，可被用来安装在Android系统的手机上。但是你了解Android系统及程序授权机制吗？本文李洋老师将向我们介绍“Android系统及应用程序授权机制”。

1.Android系统权限定义

Android系统在/system/core/private/android_filesystem_config.h头文件中对Android用户/用户组作了如下定义，且权限均基于该用户/用户组设置。>Android系统在/system/core/private/android_filesystem_config.h头文件中对Android用户/用户组作了如下定义，且权限均基于该用户/用户组设置。

#define AID_ROOT             0  /* traditional unix root user */ 
#define AID_SYSTEM        1000  /* system server */ 
#define AID_RADIO         1001  /* telephony subsystem, RIL */ 
#define AID_BLUETOOTH     1002  /* bluetooth subsystem */ 
#define AID_GRAPHICS      1003  /* graphics devices */ 
#define AID_INPUT         1004  /* input devices */ 
#define AID_AUDIO         1005  /* audio devices */ 
#define AID_CAMERA        1006  /* camera devices */ 
#define AID_LOG           1007  /* log devices */ 
#define AID_COMPASS       1008  /* compass device */ 
#define AID_MOUNT         1009  /* mountd socket */ 
#define AID_WIFI          1010  /* wifi subsystem */ 
#define AID_ADB           1011  /* android debug bridge (adbd) */ 
#define AID_INSTALL       1012  /* group for installing packages */ 
#define AID_MEDIA         1013  /* mediaserver process */ 
#define AID_DHCP          1014  /* dhcp client */ 
#define AID_SDCARD_RW     1015  /* external storage write access */ 
#define AID_VPN           1016  /* vpn system */ 
#define AID_KEYSTORE      1017  /* keystore subsystem */ 
#define AID_USB           1018  /* USB devices */ 
#define AID_DRM           1019  /* DRM server */ 
#define AID_DRMIO         1020  /* DRM IO server */ 
#define AID_GPS           1021  /* GPS daemon */ 
#define AID_NFC           1022  /* nfc subsystem */ 
 
#define AID_SHELL         2000  /* adb and debug shell user */ 
#define AID_CACHE         2001  /* cache access */ 
#define AID_DIAG          2002  /* access to diagnostic resources */ 
 
/* The 3000 series are intended for use as supplemental group id's only. 
 * They indicate special Android capabilities that the kernel is aware of. */ 
#define AID_NET_BT_ADMIN  3001  /* bluetooth: create any socket */ 
#define AID_NET_BT        3002  /* bluetooth: create sco, rfcomm or l2cap sockets */ 
#define AID_INET          3003  /* can create AF_INET and AF_INET6 sockets */ 
#define AID_NET_RAW       3004  /* can create raw INET sockets */ 
#define AID_NET_ADMIN     3005  /* can configure interfaces and routing tables. */ 
 
#define AID_MISC          9998  /* access to misc storage */ 
#define AID_NOBODY        9999 
 
#define AID_APP          10000 /* first app user */ 

值得注意的是：每个应用程序在安装到Android系统后，系统都会为其分配一个用户ID，如app_4、app_11等。以下是Calendar和Terminal软件在Android系统中进程浏览的结果（其中，黑色字体标明的即为应用分配的用户ID）：

 在Android系统中，上述用户/用户组对文件的访问遵循Linux系统的访问控制原则，即根据长度为10个字符的权限控制符来决定用户/用户组对文件的访问权限。该控制符的格式遵循下列规则：

(1) 第1个字符：表示一种特殊的文件类型。其中字符可为d(表示该文件是一个目录)、b(表示该文件是一个系统设备，使用块输入/输出与外界交互，通常为一个磁盘)、c(表示该文件是一个系统设备，使用连续的字符输入/输出与外界交互，如串口和声音设备)，“.”表示该文件是一个普通文件，没有特殊属性。

(2) 2～4个字符：用来确定文件的用户(user)权限;

(3) 5～7个字符：用来确定文件的组(group)权限;

(4) 8～10个字符：用来确定文件的其它用户(other user，既不是文件所有者，也不是组成员的用户)的权限。

(5) 第2、5、8个字符是用来控制文件的读权限的，该位字符为r表示允许用户、组成员或其它人可从该文件中读取数据。短线“-”则表示不允许该成员读取数据。

(6) 第3、6、9位的字符控制文件的写权限，该位若为w表示允许写，若为“-”表示不允许写。

(7) 第4、7、10位的字符用来控制文件的制造权限，该位若为x表示允许执行，若为“-”表示不允许执行。

举个例子，“drwxrwxr--  2 root   root    4096  2月 11 10:36 guo”表示的访问控制权限（黑色字体标明）为：因为guo的第1个位置的字符是d，所以由此知道guo是一个目录。第2至4位置上的属性是rwx，表示用户root拥有权限列表显示guo中所有的文件、创建新文件或者删除guo中现有的文件，或者将guo作为当前工作目录。第5至7个位置上的权限是rwx，表示root组的成员拥有和root一样的权限。第8至10位上的权限仅是r--，表示不是root的用户及不属于root组的成员只有对guo目录列表的权限。这些用户不能创建或者删除guo中的文件、执行junk中的可执行文件，或者将junk作为他们的当前工作目录。#p#

2. Android应用程序权限申请

每个应用程序的APK包里面都包含有一个AndroidMainifest.xml文件，该文件除了罗列应用程序运行时库、运行依赖关系等之外，还会详细地罗列出该应用程序所需的系统访问。程序员在进行应用软件开发时，需要通过设置该文件的uses-permission字段来显式地向Android系统申请访问权限。

该文件的基本格式如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" 
     package="cn.com.fetion.android" 
     android:versionCode="1" 
     android:versionName="1.0.0"> 
   <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name"> 
       <activity android:name=".welcomActivity" 
                  android:label="@string/app_name"> 
            <intent-filter> 
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> 
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> 
            </intent-filter> 
        </activity> 
   </application> 
  <uses-permission android:name="android.permission.SEND_SMS"></uses-permission> 
</manifest> 

如上述文件描述中加下划线的斜体部分，该文件的作用是说明该软件需要发送短信的功能。

值得注意的是：通过测试发现一种特殊的情况，应用程序可以在程序运行时申请root权限，如右图，在使用Android Terminal Emulator时尝试使用su命令切换到root用户。若用户已通过hacking的方式使得Android系统获得了root权限，则可以允许该程序以root用户权限执行;反之即算用户选择“允许”，也不能使程序以root用户权限执行。

#p#

3. Android系统对应用程序权限申请的处理方式分析

对Android源代码中的如下文件进行分析：

(1) InstallAppProgress.java：其路径为\packages\apps\PackageInstaller\src\com\android\packageinstaller\InstallAppProgress.java;

(2) PackageInstallerActivity.java：其路径为\packages\apps\PackageInstaller\src\com\android\packageinstaller\PackageInstallerActivity.java;

(3) AppSecurityPermissions.java：其路径为\frameworks\base\core\java\android\widget\AppSecurityPermissions.java

总结得出如下图所示的Android系统对应用程序授权申请的处理流程：

(1) 进入处理应用程序授权申请的入口函数;

(2) 系统从被安装应用程序的AndroidManifest.xml文件中获取该应用正常运行需申请的权限列表;

(3) 显示对话框，请求用户确认是否满足这些权限需求;

(4) 若同意，则应用程序正常安装，并被赋予相应的权限;若否定，则应用程序不被安装。系统仅提供给用户选择“是”或者“否”的权利，没有选择其中某些权限进行授权的权利。

[[39511]]李洋博士毕业于中科院计算所。10多年来一直从事计算机网络信息安全研发工作，曾主持和参与多项国家重点项目以及信息安全系统和企业信息安全系统的研发工 作。具有Linux系统应用、管理、安全及内核的研发经验，擅长网络安全技术、协议分析、Linux系统安全技术、Linux系统及网络管理、Linux 内核开发等。

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