基于Android的通信安防設(shè)計

徐亮

（四川大學(xué) 電子信息學(xué)院，四川 成都 610065）

手機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧Ｆ胀ㄊ謾C(jī)很難滿足人們的要求，隨著科技的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高，手機(jī)不斷更新?lián)Q代，變得更加智能化，產(chǎn)生了智能手機(jī)。智能手機(jī)在越來越被大眾所接受的同時，智能手機(jī)也伴生新的安全隱患。目前，手機(jī)上的應(yīng)用因為手機(jī)的發(fā)展日漸豐富，移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)越來越多的信息安全問題，甚至已經(jīng)成為新的安全威脅[1]。由此，可以看一下現(xiàn)有智能手機(jī)安全軟件的情況，目前針對智能手機(jī)的安全軟件大概分兩種，一種是硬安全用以殺毒；另一種軟安全用以惡意通信攔截和隱私保護(hù)，還有就是兩者的功能結(jié)合體。手機(jī)的安全問題現(xiàn)在成為被社會各界普遍關(guān)注的熱點。

Google在2007年11月5日公布了Android手機(jī)系統(tǒng)平臺之后，Android很快進(jìn)入人們的視線。因為作為移動設(shè)備綜合平臺它達(dá)到了真正意義上的開放性，擁有移動電話工作所需的全部軟件?；贏ndroid平臺的可開發(fā)性和免費等特點，既能在Android平臺上開發(fā)第三方軟件，從而促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新；有助于降低開發(fā)成本，方便創(chuàng)造特色化產(chǎn)品[2]。這無疑使之成為智能手機(jī)操作系統(tǒng)的首選。

目前手機(jī)應(yīng)用中還是以電話通信和短信通信應(yīng)用最為廣泛，而電話騷擾與短信廣告騷擾日益嚴(yán)重，針對此現(xiàn)象，人們紛紛采取了應(yīng)用措施，其中，一些手機(jī)平臺相繼開發(fā)出了電話防火墻和短信防火墻。比如，塞班手機(jī)平臺的信安易衛(wèi)士，Android手機(jī)平臺下的SecrityGuarder等。文中針對上述問題，設(shè)計和實現(xiàn)了一種基于Android手機(jī)平臺的通信安防應(yīng)用，基本實現(xiàn)了攔截騷擾電話和短信[3]。

1 Android簡介

Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設(shè)備。目前尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國大陸地區(qū)較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開發(fā)，最初主要支持手機(jī)。2005年由Google收購注資，并組建開放手機(jī)聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。

1.1 Android系統(tǒng)具有5個優(yōu)點

1）開放性。

2）掙脫運營商束縛。

3）豐富的硬件選擇。

4）不受任何限制的開發(fā)商。

5）無縫結(jié)合的Google應(yīng)用。

1.2 Android系統(tǒng)具有5個不足

1）安全和隱私。

2）首先開賣Android手機(jī)的不是最大運營商。

3）運營商任能夠影響Android手機(jī)。

4）同類機(jī)型用戶減少。

5）過分依賴開發(fā)商缺少標(biāo)準(zhǔn)配置。

1.3 Android的系統(tǒng)構(gòu)架

1.3.1 應(yīng)用程序

Android會同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，應(yīng)用程序包包括Email客戶端、SMS短消息程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語言編寫的[4]。

1.3.2 應(yīng)用程序框架

開發(fā)人員直接調(diào)用的API。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計簡化了組件的重用；任何一個應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊（不過得遵循框架的安全性限制）[4]。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶可以方便的替換程序組件。

1.3.3 程序庫

Android包含一些C/C++庫，這些庫是底層的，能被Android系統(tǒng)中應(yīng)用程序框架的組件使用。

1.3.4 Android運行庫

Android包括了一個核心庫，該核心庫提供了JAVA編程語言核心庫的大多數(shù)功能。每個Android程序都在Dalvik虛擬機(jī)中運行，擁有獨立的實例。Dalvik是基于寄存器的，可以高效運行的虛擬系統(tǒng)。Dalvik虛擬機(jī)執(zhí)行（.dex）的 Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時虛擬機(jī)是基于寄存器的，所有的類都經(jīng)由JAVA編譯器編譯，然后通過SDK中的“dx”工具轉(zhuǎn)化成.dex格式由虛擬機(jī)執(zhí)行[4]。Dalvik虛擬機(jī)依賴于linux內(nèi)核的一些功能，比如線程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制。

1.3.5 Linux Kernel

Android的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于Linux 2.6內(nèi)核，如安全性，內(nèi)存管理，進(jìn)程管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動模型[4]。Linux內(nèi)核也同時作為硬件和軟件棧之間的抽象層。

2 Android通信安防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 短信攔截功能

2.1.1 白名單

用戶如果只想接收特定號碼的短信則點擊白名單選框后，進(jìn)入白名單設(shè)置界面，在白名單里添加號碼，則除了輸入白名單的號碼能夠接入本機(jī)，其他號碼用戶被自動默認(rèn)為黑名單被屏蔽，同時被保存在查看短信歷史記錄里面，手機(jī)不會觸發(fā)短信接收的反映，在手機(jī)短信箱里也不會出現(xiàn)該短信。用戶可以通過查看短信歷史記錄，對接入的被屏蔽了的短信進(jìn)行查看。

2.1.2 黑名單

用戶如果想屏蔽特定號碼電話的短信則點擊黑名單選框后，進(jìn)入黑名單設(shè)置界面，在黑名單里添加號碼，當(dāng)其短信進(jìn)入時則被屏蔽，同時被保存在短信歷史記錄里面，手機(jī)不會觸發(fā)短信接收的反映，在手機(jī)短信箱里也不會出現(xiàn)該短信。用戶可以通過查看攔截歷史記錄，對接入的被屏蔽了的短信進(jìn)行查看。

2.2 電話攔截功能

2.2.1 白名單

用戶如果只想接聽特定號碼的電話則點擊白名單選框后，進(jìn)入白名單設(shè)置界面，在白名單里添加號碼，則除了輸入白名單的號碼能夠接入本機(jī)，其他號碼用戶被自動默認(rèn)為黑名單被屏蔽，同時被保存在攔截歷史記錄里面，同時被屏蔽的號碼用戶聽到電話提示對方呼叫繁忙的效果，從而無法接通。用戶可以通過查看攔截歷史記錄，對接入的被屏蔽了的電話進(jìn)行查看。

2.2.2 黑名單

用戶如果想屏蔽特定號碼電話的接入則點擊黑名單選框后，進(jìn)入黑名單設(shè)置界面，在黑名單里添加號碼，當(dāng)其接入時則被屏蔽，同時被保存在攔截歷史記錄里面，同時被屏蔽的號碼用戶聽到電話提示對方呼叫繁忙的效果，從而無法接通。用戶可以通過查看攔截歷史記錄，對接入的被屏蔽了的電話進(jìn)行查看。

2.3 設(shè)定時間功能

通過設(shè)置開始時間和停止時間從而讓應(yīng)用自動在此時間斷內(nèi)開啟，超過時間后自動關(guān)閉。

2.4 功能流程圖

如圖1所示為通信攔截系統(tǒng)的功能流程。

圖1 功能流程框圖Fig.1 Structure diagram of the function

3 Android通信安防系統(tǒng)原理及實現(xiàn)

由于Android中本身沒有關(guān)于攔截來電和過濾短信的API，因此，在技術(shù)實現(xiàn)上需要采用了一些非常規(guī)的做法，難度相對較大。以下將介紹關(guān)于電話攔截和短信攔截技術(shù)。

3.1 Android-telephy整體框架原理

主要分為C/C++與Java兩層：

1）C/C++層：Rild，守護(hù)進(jìn)程，電話底層驅(qū)動管理，GSM/GPRS modem，AI命令接口管理[5]。

2）JAVA層：RIL.Java文件進(jìn)行電話短信服務(wù)線程通過Socket與Rild進(jìn)程通信；在java的服務(wù)線程池里面有telephy的服務(wù)接口；提供處理電話的功能接口。

3.2 短信攔截原理

固有短信的收取是通過底層框架的rild，解析之后，通過發(fā)送有序的廣播，對有序的廣播進(jìn)行中斷，通過設(shè)置廣播獲取的最高級別的權(quán)限屬性掛載程序，達(dá)到短信攔截的目的。BroadcastReceiver廣播類接收系統(tǒng)發(fā)出的短信廣播，獲取短信內(nèi)容過濾，使用abortBroadcast（）方法中斷廣播避免短信到達(dá)SMS的應(yīng)用。

關(guān)鍵代碼：

Manifest.xml

public class SMSReceiver extends BroadcastReceiver{

public void onReceive（Context context， Intent intent） {

abortBroadcast（）；}}

3.3 電話攔截原理

基于Android框架的電話服務(wù)，通過該服務(wù)可以獲取到電話的大體功能，通過內(nèi)部源碼，提供的隱藏電話服務(wù)功能的API（）函數(shù)，獲取到對電話處理的內(nèi)部方法調(diào)用AIDL接口ITelephy.aidl提供了endcall（）方法，以此調(diào)用來攔截電話[6]。電話來電信號從底層回調(diào)會發(fā)送一個無序的來電廣播和回調(diào)PhoneStateListener的接口，通過獲取廣播中的信息或者接口中的信息攔截電話。

關(guān)鍵代碼：

class MyPhoneStateListener extends PhoneStateListener{

public void onCallStateChanged （int state， String incomingNumber）{

switch （state） {

case

TelephonyManager.CALL_STATE_RINGING:

endCall（incomingNumber）；

Log.i（“MyPhoneStateListener”， incoming Number）；

break；

case

TelephonyManager.CALL_STATE_IDLE:

m_audioManager.setRingerMode （AudioManager.RINGER_MODE_NORMAL）；

break；

case

TelephonyManager.CALL_STATE_OFFHOOK:

break；

default:

break；}}}

3.4 工作原理流程

通信安防系統(tǒng)工作原理流程如圖2所示。

圖2 工作原理流程框圖Fig.2 Structure diagram of the working principle

4 實際測試

4.1 測試環(huán)境

1）本應(yīng)用開發(fā)后的.app應(yīng)用程序。

2）用于運行此程序的基于android2.36系統(tǒng)的三星S5830手機(jī)。

3）用于對測試手機(jī)進(jìn)行電話通信和短信發(fā)送的兩部手機(jī)，號碼為 15883673262，18202866062。

4.2 測試過程

4.2.1 白名單測試

首先打開通信安防軟件，點擊打開攔截開關(guān)。然后進(jìn)入白名單，輸入電話號碼15883673262，表示除了此號外，其他電話的通話和短信都會被攔截。

圖3 打開攔截開關(guān)圖Fig.3 Diagram of the open switch

圖4 白名單中輸入號碼圖Fig.4 Diagram of the inputing in the write list

接著用號碼為18202866062的電話接入本機(jī)，并且發(fā)送內(nèi)容為“你好”的短信，在本機(jī)通信安防軟件里面分別點擊查看來電歷史和查看短信歷史看到如下圖效果。

圖5 查看攔截歷史圖Fig.5 Diagram of the intercept history

圖6 查看來電攔截歷史圖Fig.6 Diagram of the phone intercept history

圖7 查看短信攔截歷史Fig.7 Diagram of the SMS intercept history

測試成功，號碼為18202866062的電話對本機(jī)進(jìn)行的來電和短信都被成功攔截。

4.2.2 黑名單測試

在刪除上例中白名單中輸入的15883673262號碼后，進(jìn)入黑名單中輸入電話號碼15883673262，表示此號碼對本機(jī)進(jìn)行的通話和短信都會被攔截。

圖8 黑名單選框圖Fig.8 Diagram of the black list

圖9 黑名單中輸入號碼Fig.9 Diagram of the inputing in the black list

接著用號碼為15883673262的電話接入本機(jī)，并且發(fā)送內(nèi)容為“你好啊”的短信，在本機(jī)通信安防軟件里面分別點擊查看來電歷史和查看短信歷史看到如圖10、圖11所示效果。

圖10 來電攔截歷史圖Fig.10 Diagram of the intercept history

5 結(jié)束語

圖11 短信攔截歷史圖Fig.11 Diagram of the SMS intercept history

文中詳細(xì)介紹了基于Android平臺的來電攔截和短信攔截的實現(xiàn)原理以及測試效果，可看出它能較好的實現(xiàn)來電攔截和短信攔截的功能。但由于研究時間有限，設(shè)計還不盡完善，來電攔截技術(shù)上還有待改進(jìn)。如來電攔截，經(jīng)過多次試驗，其效果并沒達(dá)到所期望的那么好，當(dāng)有來電接入時，如果是在原號碼前面加上86或者17951的前號則應(yīng)用程序視為不同的電話號碼處理。還有因為Android是一個開放的平臺，會給許多居心不良者提供方面，利用此技術(shù)來做一些惡意攔截電話短信的軟件，從而會給廣大用戶代碼不必要的麻煩。后面還應(yīng)該需要在節(jié)能方面進(jìn)行改進(jìn)，不使用service來維護(hù)后臺工作，而使用broadcastRecever來維護(hù)后臺，可以節(jié)省Android大量的電量。

同時對于日新月異發(fā)展的Android技術(shù)[7-8]，希望在不久的將來google公司完善源碼中電話和短信安全控制，能脫離對Android通信安防應(yīng)用軟件的需求。

[1]勒巖，姚尚朗.Android入門開發(fā)與實踐[M].北京：人民郵件出版社，2009.

[2]傅志紅，陳興璐.深入淺出Google Android[M].北京：人民郵件出版社，2009.

[3]韓超，梁泉.Android系統(tǒng)原理及開發(fā)要點詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[4]孟小華，陳傳凱.Android平臺手機(jī)來電及短信防火墻關(guān)鍵技術(shù)研究[EB/OL].（2012）.http://wenku.baidu.com/view/040 49e140b4e767f5acfce49.html.

[5]Enck W，Ongtang M，McDaniel P.Understanding Android security[J].IEEE Security&Privacy Magazine，2009，7（1）:10-17.

[6]Avik Chaudhuri.Language-Based Security on Android[M].University of Maryland at College Park， ACM，2009.

[7]張光耀，郭永清，陳煬.基于Android系統(tǒng)的H.264視頻壓縮技術(shù)實現(xiàn)[J].電子科技，2011（9）:117-120.ZHANG Guang-yao，GUO Yong-qing，CHEN Yang.Design of H.264 video compressing based on Android system[J].Electronic Science and Technology，2011（9）:117-120.

[8]馬建紅，姬莉霞，衛(wèi)權(quán)崗.基于Android平臺的移動個人助手設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（2）:24-26.MA jian-hong，JI li-xia，WEI quan-gang.Design and implementation of mobile personal assistant based on Android[J].Modern Electronics Technique，2012（2）:24-26.