Android安全架构及权限控制机制剖析
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2021-02-03
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Android安全架构及权限控制机制剖析安全架构及权限控制机制剖析
简介简介： Android 是业界流行的开源移动平台，受到广泛关注并为多个手机制造商作为手机的操作系统平台，因此，研
究其安全架构及权限控制机制具有非常的重要性。本文从 Android 层次化安全架构入手，详细地介绍 Android 平台的
安全架构及其权限控制机制，涵盖 Android 应用程序权限申请方法等，并从源代码实现层面来解析该机制。
Android 层次化安全架构
Android 作为一个移动设备的平台，其软件层次结构包括了一个操作系统（OS），中间件（MiddleWare）和应用程序
（Application）。根据 Android 的软件框图，其软件层次结构自下而上分为以下几个层次：
操作系统层（OS）
各种库（Libraries）和 Android 运行环境（RunTime）
应用程序框架（Application Framework）
应用程序（Application）
以下分别介绍 Andoid 各个层次的软件的重点及其相关技术：
（1）操作系统层（OS）
Android 使用 Linux2.6 作为操作系统，Linux2.6 是一种标准的技术，Linux 也是一个开放的操作系统。Android 对操作
系统的使用包括核心和驱动程序两部分，Android 的 Linux 核心为标准的 Linux2.6 内核，Android 更多的是需要一些与
移动设备相关的驱动程序。主要的驱动如下所示：
显示驱动（Display Driver）：常用基于 Linux 的帧缓冲（Frame Buffer）驱动
Flash 内存驱动（Flash Memory Driver）
照相机驱动（Camera Driver）：常用基于 Linux 的 v4l（Video for ）驱动。
音频驱动（Audio Driver）：常用基于 ALSA（Advanced Linux Sound Architecture，高级 Linux 声音体系）驱动
WiFi 驱动（Camera Driver）：基于 IEEE 802.11 标准的驱动程序
键盘驱动（KeyBoard Driver）
蓝牙驱动（Bluetooth Driver）
Binder IPC 驱动：Andoid 一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通讯的功能。
Power Management（能源管理）
（2）各种库（Libraries）和 Android 运行环境（RunTime）
本层次对应一般嵌入式系统，相当于中间件层次。Android 的本层次分成两个部分一个是各种库，另一个是 Android 运
行环境。本层的内容大多是使用 C++ 实现的。 在其中，各种库包括：
C 库：C 语言的标准库，这也是系统中一个最为底层的库，C 库是通过 Linux 的系统调用来实现。
多媒体框架（MediaFrameword）：这部分内容是 Android 多媒体的核心部分，基于 PacketVideo（即 PV）的
OpenCORE，从功能上本库一共分为两大部分，一个部分是音频、视频的回放（PlayBack），另一部分是则是
音视频的纪录（Recorder）。
SGL：2D 图像引擎。
SSL：即 Secure Socket Layer 位于 TCP/IP 协议与各种应用层协议之间 , 为数据通讯提供安全支持。
OpenGL ES 1.0 ：本部分提供了对 3D 的支持。
界面管理工具（Surface Management）：本部分提供了对管理显示子系统等功能。
SQLite：一个通用的嵌入式数据库
WebKit：网络浏览器的核心
FreeType：位图和矢量字体的功能。
Android 的各种库一般是以系统中间件的形式提供的，它们均有的一个显著特点就是与移动设备的平台的应用密切相
关。 Android 运行环境主要指的虚拟机技术—— Dalvik。Dalvik 虚拟机和一般 JAVA 虚拟机（Java VM）不同，它执
行的不是 JAVA 标准的字节码（bytecode ）而是 Dalvik 可执行格式（.dex）中执行文件。在执行的过程中，每一个应
用程序即一个进程（Linux 的一个 Process）。 二者最大的区别在于 Java VM 是以基于栈的虚拟机（Stack-based），
而 Dalvik 是基于寄存器的虚拟机（Register-based）。显然，后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，这
更适合移动设备的特点。
（3）应用程序框架（Application Framework）
Android 的应用程序框架为应用程序层的开发者提供 APIs，它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是
以 JAVA 构建的，因此本层次提供的首先包含了 UI 程序中所需要的各种控件： 例如： Views ( 视图组件 ) 包括 lists(
列表 ), grids( 栅格 ), text boxes( 文本框 ), buttons( 按钮 ) 等，甚至一个嵌入式的 Web 浏览器。一个 Android 的应用程
序可以利用应用程序框架中的以下几个部分： Activity （活动）、Broadcast Intent Receiver （广播意图接收者）、
Service （服务）、Content Provider （内容提供者）。
（4）应用程序（Application）
Android 的应用程序主要是用户界面（User Interface），通常以 JAVA 程序编写，其中还可以包含各种资源文件（放
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