一篇文章带你了解Android系统所有安全机制-51CTO.COM

随着移动互联网的发展，Android 设备已成为用户日常生活的重要组成部分。然而，Android 作为一个开源系统，也面临着诸多安全挑战，如恶意软件、权限滥用、数据泄露等。因此，Google 在 Android 系统中引入了多种安全机制，以保障系统的完整性和用户数据的安全。本文将深入探讨 Android 的系统安全机制，包括 SELinux、权限管理、数据加密和 Verified Boot，并分析常见的安全风险及应对措施。

Android 系统安全概述

Android 的安全体系架构主要由以下几个关键部分组成：

应用层安全：采用权限管理机制，防止应用间的恶意访问。
系统层安全：利用 SELinux、进程隔离等手段增强安全性。
数据安全：使用文件加密、Keystore 保护用户数据。
启动安全：通过 Verified Boot 确保系统未被篡改。

关键安全机制解析

1. SELinux 强制访问控制

SELinux（Security-Enhanced Linux）是 Android 4.3 引入的一种强制访问控制（MAC）机制，用于限制进程的权限，防止恶意程序获取系统核心资源。

SELinux 运行模式

Permissive（宽容模式）：仅记录安全策略违规行为，不实际阻止。
Enforcing（强制模式）：严格执行安全策略，阻止违规行为。

SELinux 作用示例

当一个恶意应用尝试访问 system_server 进程的数据时，如果 SELinux 规则不允许，该访问请求会被拒绝，并在日志中记录：

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. 权限管理

Android 采用权限机制来控制应用对系统资源的访问，主要分为以下几类：

普通权限（Normal Permissions）：如 INTERNET，无需用户授权。
危险权限（Dangerous Permissions）：如 READ_CONTACTS，需要用户同意。
签名权限（Signature Permissions）：仅限于相同开发者签名的应用使用。

运行时权限

自 Android 6.0 (API 23) 起，危险权限需要在运行时请求：

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

3. 数据加密

Android 采用多种加密机制保障数据安全。

文件级加密（FBE）

Android 7.0 引入了 FBE，基于用户身份进行数据加密。不同用户的数据由不同的密钥加密，防止跨用户访问。

Keystore

Keystore 提供安全存储 API 密钥和加密密钥，防止密钥被恶意软件窃取。例如，使用 Keystore 生成 AES 加密密钥：

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（可信启动）

Verified Boot 通过链式信任验证系统完整性，防止攻击者篡改系统文件。

运行原理

Bootloader 校验 boot 分区的完整性。
Boot 分区校验 system 分区。
如果发现篡改，系统会进入“受限模式”或拒绝启动。

AVB（Android Verified Boot）

Android 8.0 引入 AVB 机制，进一步增强可信启动。确保设备从启动到系统运行的各个阶段都未被篡改，并且运行的代码是可信的。AVB的核心目标是防止恶意软件篡改系统分区，保护用户数据，提升设备的整体安全性。

图片

常见安全风险

尽管 Android 采用了诸多安全机制，但仍存在安全风险：

1. Root 绕过

Root 工具可能利用系统漏洞绕过 SELinux 和权限管理。例如，某些 Exploit 通过提权修改 system_server 进程权限，进而获取 root 权限。

2. 提权漏洞

攻击者可以通过内核漏洞或用户空间漏洞提升权限，例如 CVE-2019-2215（Use-After-Free 漏洞）。

总结

Android 的系统安全机制涵盖多个层面，从 SELinux 强制访问控制、权限管理到数据加密和 Verified Boot，构建了较为完整的安全体系。然而，安全机制并非万能，攻击者仍然可以通过漏洞利用、社会工程学等手段突破安全防护。因此，开发者和安全研究人员需要持续关注 Android 的安全更新，增强系统的防护能力。

在实际应用中，开发者可以采取以下措施提升安全性：

遵循最小权限原则，只请求必要的权限。
启用 SELinux Enforcing 模式，防止恶意软件访问系统组件。
利用 Keystore API 保护敏感数据，防止密钥泄露。
及时更新系统和补丁，修复已知安全漏洞。

通过这些措施，我们可以有效提升 Android 系统的安全性，减少攻击面，保障用户的数据安全。