Android移動終端數(shù)據(jù)安全檢測方法研究

◆王 喆

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Android移動終端數(shù)據(jù)安全檢測方法研究

◆王 喆

（核工業(yè)計算機(jī)應(yīng)用研究所 北京 100048）

移動終端數(shù)據(jù)安全一直是信息安全防護(hù)體系的薄弱點。實施數(shù)據(jù)安全檢測可及時發(fā)現(xiàn)終端設(shè)備敏感信息存在的安全隱患，有效防范信息泄露、賬號竊取及數(shù)據(jù)污染。但受移動終端軟件高開放性、低準(zhǔn)入性以及設(shè)備多樣性的影響，很難形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)安全檢測標(biāo)準(zhǔn)和方法。本文以目前市場占有率較高的Android移動終端數(shù)據(jù)安全為研究對象，根據(jù)敏感信息機(jī)密性、完整性、可用性原則，分析了移動終端數(shù)據(jù)存儲和傳輸兩個重要環(huán)節(jié)中的安全防護(hù)要素，并基于此研究提出了一種Android移動終端數(shù)據(jù)安全檢測評價方法。

信息安全；移動應(yīng)用安全；企業(yè)業(yè)務(wù)安全；數(shù)據(jù)安全

0 前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)及移動通信的匯聚融合，移動終端互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已融入人類世界的各個層面。人們在享受移動辦公、移動支付、網(wǎng)絡(luò)社交及資訊、娛樂等便利的同時，也面臨著更大的數(shù)據(jù)安全威脅和隱患。（1）開放平臺特性造成移動終端系統(tǒng)本身存在諸多漏洞，為病毒、木馬的侵入提供了條件。截止到2017年底，CNNVD收錄Andorid系統(tǒng)漏洞1082個[1]，抽樣調(diào)查顯示，每一移動終端出廠前平均包含5個未修復(fù)漏洞，高危及以上漏洞超過90%，并且數(shù)量成快速增加的趨勢。（2）軟件APP的準(zhǔn)入門檻低，安全防護(hù)技術(shù)滯后，難以有效遏制惡意程序的傳播擴(kuò)散。目前Android平臺有近300萬個惡意程序，流氓行為類居多[2]，其次是惡意扣費類、資費消費類，惡意程序危害巨大，可為其他惡意行為創(chuàng)造進(jìn)入條件，是當(dāng)前移動終端最大的安全隱患。③病毒、木馬、釣魚網(wǎng)站泛濫，移動終端成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的新目標(biāo)。據(jù)某安全公司監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，僅2017年上半年Android病毒數(shù)已超過1000萬，釣魚網(wǎng)站攻擊事件超過3000萬起。除此之外，針對移動通信過程的新攻擊手段也層出不窮，CSFB（電路切換回退，4G LTE網(wǎng)絡(luò)中的安全漏洞）、Broadpwn（wifi基帶漏洞）都可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事件[3]。

移動終端安全防護(hù)的重心是數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)安全檢測是防范敏感信息數(shù)據(jù)防泄漏和抗污染的手段之一。然而，目前多數(shù)安全檢測類產(chǎn)品僅提供對移動終端系統(tǒng)和應(yīng)用的自動化檢測服務(wù)，對其敏感信息數(shù)據(jù)并未做更多細(xì)致的過濾分析和保護(hù)，無法真正保證數(shù)據(jù)存儲和傳輸安全；同時，考慮市場競爭、技術(shù)發(fā)展以及操作難度等因素，國家層面并未就移動終端數(shù)據(jù)安全檢測制定單獨統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和強(qiáng)制合規(guī)性要求，生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)只能按照一些行標(biāo)條款制定自己產(chǎn)品和應(yīng)用場景的安全基線，缺乏有效的檢測手段和方法。因此，在移動終端數(shù)據(jù)安全問題日益嚴(yán)重的今天，相應(yīng)安全檢測方法研究無論是技術(shù)需求還是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的探索都是迫切且必要的。本文以市場占有率較高的Android移動終端數(shù)據(jù)安全為研究對象，通過分析數(shù)據(jù)靜態(tài)存儲和動態(tài)傳輸兩個重要環(huán)節(jié)的安全因素，探索移動終端數(shù)據(jù)安全檢測評價方法。

1 Android終端數(shù)據(jù)的存儲和傳輸

1.1 Android終端數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

數(shù)據(jù)存儲在開發(fā)中是使用最頻繁的，在這里主要介紹Android平臺中實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的4種方式：（1）SharedPreferences是Android平臺上一個輕量級的存儲類，主要是保存一些常用的配置比如窗口狀態(tài)[4]。SharedPreferences對象與SQLite數(shù)據(jù)庫相比，免去了創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建表，寫SQL語句等諸多操作，相對而言更加方便，簡潔。但是SharedPreferences也有其自身缺陷，比如其職能存儲五種簡單的數(shù)據(jù)類型，比如其無法進(jìn)行條件查詢等；（2）關(guān)于文件存儲，Activity提供了openFileOutput()方法可以用于把數(shù)據(jù)輸出到文件中，具體的實現(xiàn)過程與在J2SE環(huán)境中保存數(shù)據(jù)到文件中是一樣的；（3）SQLite是輕量級嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎，它支持 SQL 語言，并且只利用很少的內(nèi)存就有很好的性能。面向資源有限的設(shè)備，沒有服務(wù)器進(jìn)程,所有數(shù)據(jù)存放在同一文件中跨平臺，可自由復(fù)制；（4）一個程序可以通過實現(xiàn)一個Content Provider的抽象接口將自己的數(shù)據(jù)暴露出去，外界可以通過這一套標(biāo)準(zhǔn)及統(tǒng)一的接口和程序里的數(shù)據(jù)打交道，可以讀取程序的數(shù)據(jù)，也可以刪除程序的數(shù)據(jù)，當(dāng)然，中間也會涉及一些權(quán)限的問題。

1.2 Android終端數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

大多數(shù)的Android應(yīng)用程序都會使用HTTP協(xié)議來發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而Android中主要提供了兩種方式來進(jìn)行HTTP操作，HttpURLConnection和HttpClient。這兩種方式都支持HTTPS協(xié)議、以流的形式進(jìn)行上傳和下載、配置超時時間、IPV6、以及連接池等功能。在2.3及以后的版本中，HttpURLConnection是最好的選擇，它簡單的API以及輕量級非常適合Android。壓縮和緩存機(jī)制降低了網(wǎng)路使用，提高了速度、節(jié)省了電量。但是在連接管理和線程安全方面，HttpClient仍然具有很大的優(yōu)勢，其提供了大量的可擴(kuò)展的穩(wěn)定的APIs,但是在不破壞其兼容性的前提下，很難對其諸多API進(jìn)行修改，升級和擴(kuò)展。

加密算法在應(yīng)用中可對關(guān)鍵信息進(jìn)行保護(hù)。在代碼的關(guān)鍵點如登陸注冊等需要與后臺進(jìn)行交互的位置使用加密算法，在一定程度上可以保護(hù)用戶信息以及關(guān)鍵代碼的實現(xiàn)。但加密算法強(qiáng)度過于簡單，或加密算法的完全缺失會暴露關(guān)鍵信息以及重要邏輯，威脅到用戶和企業(yè)的信息安全。

2 Android終端數(shù)據(jù)安全檢測評價

（1）數(shù)據(jù)存儲安全檢測評價方法

數(shù)據(jù)的存儲即數(shù)據(jù)本身的安全，主要是指采用現(xiàn)代密碼算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行主動保護(hù)，如數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)完整性、雙向強(qiáng)身份認(rèn)證等[5]。如果敏感數(shù)據(jù)遭受到攻擊可能導(dǎo)致劫持、嗅探、破解、竊取等危害，導(dǎo)致非法修改和刷新、個人隱私數(shù)據(jù)的非法讀取訪問、病毒和惡意代碼的破壞，甚至移動終端被盜等。

對存儲數(shù)據(jù)的檢查要針對本地存儲的敏感數(shù)據(jù)，并且對其采用的加密措施進(jìn)行判斷。Android本地數(shù)據(jù)存儲有四種方式：SharedPreferences存儲數(shù)據(jù)、文件存儲數(shù)據(jù)、SQLite數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)、ContentProvider存儲數(shù)據(jù)。每種數(shù)據(jù)的存儲對應(yīng)相應(yīng)的目錄和接口。通常需要首先查看相關(guān)目錄查看相關(guān)目錄(/data/data/[package_name]/Shared_Pref、/data/data/[package_name] /files、/data/data/[package_name]/database)里的數(shù)據(jù)文件，是否可以通過相關(guān)瀏覽工具直接打開；如果經(jīng)過加密處理，分析數(shù)據(jù)讀寫操作處的加密和解密接口實現(xiàn)是否安全。因此，對于敏感的數(shù)據(jù)一定要先經(jīng)過加密，并選擇加密算法盡量成熟、安全系數(shù)高的算法再存儲[6]。

本地通訊權(quán)限檢測要評估樣本是否存在超越權(quán)限的通訊或信息泄露行為。查看配置文件Mainfest.XML文件中是否有Broadcast，如果有，查看對應(yīng)的avtivity中發(fā)送的是否為敏感信息，如果為敏感信息，查看是否經(jīng)過加密，如果是加密后的數(shù)據(jù)，可以認(rèn)為安全。如果未經(jīng)加密，查看是否為sendOrderedBroadcast廣播機(jī)制，有沒有使用指定發(fā)送的Andro類，如果沒有指定，則敏感信息容易在廣播中被截獲，存在安全問題因此，要信息的傳遞方式進(jìn)行改進(jìn)，對權(quán)限進(jìn)行最小化處理[7]。

完整性校驗檢查可通過對應(yīng)用進(jìn)行反編譯，查看是否具有反編譯防護(hù)措施；反編譯后回打包重簽名，查看應(yīng)用是否可以重打包成功；二次打包運行后，查看應(yīng)用是否有運行時的校驗；審計和跟蹤應(yīng)用邏輯，查看應(yīng)用校驗算法實現(xiàn)方式和保護(hù)機(jī)制，對起保護(hù)強(qiáng)度等級進(jìn)行評估。因此，要對應(yīng)用添加保護(hù)標(biāo)志和校驗代碼，是反編譯和二次打包后的運行失效，并對應(yīng)用進(jìn)行加固處理。

（2）數(shù)據(jù)傳輸安全檢測評價方法

數(shù)據(jù)的傳輸安全適用各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸加密（如身份認(rèn)證，交易接口，數(shù)據(jù)加密等）各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，尤其在用戶登陸認(rèn)證，交易接口等方面[8]。數(shù)據(jù)在傳輸過程沒有對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，就容易面臨被獲取進(jìn)行抓包分析、敏感信息隨意被分析篡改等風(fēng)險，同時，也可以通過界面劫持和鍵盤監(jiān)聽的方式截取到本地存入的數(shù)據(jù)，都會對應(yīng)用的安全性造成影響。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊協(xié)議對數(shù)據(jù)傳輸過程中的協(xié)議進(jìn)行檢查。使用抓包工具，對于非http類型的協(xié)議建議使用Wireshark對協(xié)議進(jìn)行解析，對于http/https協(xié)議使用fiddler。通過手動的方式，可以將連接在電腦上的手機(jī)通過給程序授權(quán)777讀寫權(quán)限，使用命令./data/local/tcpdump -p -vv -s 0 -w /sdcard/capture.pcap抓取數(shù)據(jù)，使用工具分析數(shù)據(jù)。獲取到的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行分析和修改，判斷其安全性。因此，在傳輸過程中敏感數(shù)據(jù)不能用明文傳輸，使用加密協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3 總結(jié)

移動終端數(shù)據(jù)安全檢測以數(shù)據(jù)的安全視角評價終端安全，既能積極指導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)對自身終端、系統(tǒng)、APP軟件的數(shù)據(jù)安全防護(hù)，優(yōu)化產(chǎn)品；又能幫助使用移動辦公的用戶企業(yè)了解數(shù)據(jù)在終端上可能存在的安全隱患，并根據(jù)自身實際應(yīng)用場景確立安全基線。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，作為數(shù)據(jù)安全防護(hù)的組成部分，移動終端數(shù)據(jù)安全檢測技術(shù)和方法須緊跟產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新，形成科學(xué)系統(tǒng)的體系，從而促進(jìn)和推動領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實踐。

[1]中國信息安全測評中心.2017年度國家信息安全態(tài)勢評估.時事出版社，2017.

[2]互聯(lián)網(wǎng)安全中心.2017年Android惡意軟件專題報告，2017.

[3]康亮.移動通信終端IOT測試技術(shù)研究.工業(yè)和信息化部電信研究院，2013.

[4]李剛.瘋狂Android講義（第3版），2017.

[5]韓芳.針對2017年度數(shù)據(jù)安全的基本分析，2017.

[6]趙旭.數(shù)據(jù)加密算法分析與改進(jìn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012．

[7]郭霖.第一行代碼：Android（第2版），2017.

[8]孫洪濤.基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息加密方法研究[D].吉林大學(xué)，2014.