Android應用與系統(tǒng)安全防御

來源：荊州網(wǎng)站建設 時間：2017-06-07

Android應用的安全隱患包括代碼安全、數(shù)據(jù)安全、組件安全、WebView等幾個方面。

1. 代碼安全

代碼安全主要是指Android apk容易被反編譯，從而面臨軟件破解，內(nèi)購破解，軟件邏輯修改，插入惡意代碼，替換廣告商ID等風險。我們可以采用以下方法對apk進行保護：

1.1 代碼混淆

　　代碼混淆可以在一定程度上增加apk逆向分析的難度。Android SDK從2.3開始就加入了ProGuard代碼混淆功能，開發(fā)者只需進行簡單的配置就可以實現(xiàn)對代碼的混淆。

1.2 Apk簽名校驗

　　每一個軟件在發(fā)布時都需要開發(fā)人員對其進行簽名，而簽名使用的密鑰文件時開發(fā)人員所獨有的，破解者通常不可能擁有相同的密鑰文件，因此可以使用簽名校驗的方法保護apk。Android SDK中PackageManager類的getPackageInfo()方法就可以進行軟件簽名檢測。

1.3 Dex文件校驗

　　重編譯apk其實就是重編譯了classes.dex文件，重編譯后，生成的classes.dex文件的hash值就改變了，因此我們可以通過檢測安裝后classes.dex文件的hash值來判斷apk是否被重打包過。

　?。?）讀取應用安裝目錄下/data/app/xxx.apk中的classes.dex文件并計算其哈希值，將該值與軟件發(fā)布時的classes.dex哈希值做比較來判斷客戶端是否被篡改。

　　（2）讀取應用安裝目錄下/data/app/xxx.apk中的META-INF目錄下的MANIFEST.MF文件，該文件詳細記錄了apk包中所有文件的哈希值，因此可以讀取該文件獲取到classes.dex文件對應的哈希值，將該值與軟件發(fā)布時的classes.dex哈希值做比較就可以判斷客戶端是否被篡改。

　　為了防止被破解，軟件發(fā)布時的classes.dex哈希值應該存放在服務器端。

　　另外由于逆向c/c++代碼要比逆向Java代碼困難很多，所以關鍵代碼部位應該使用Native C/C++來編寫。

1.4 逆向工具對抗

　　對apk進行重打包常用的工具是apktool，apktool對于后綴為PNG的文件，會按照PNG格式進行處理，如果我們將一個非PNG格式文件的文件后綴改為PNG，再使用apktool重打包則會報錯。

1.5 調(diào)試器檢測

　　為了防止apk被動態(tài)調(diào)試，可以檢測是否有調(diào)試器連接。在Application類中提供了isDebuggerConnected()方法用于檢測是否有調(diào)試器連接，如果發(fā)現(xiàn)有調(diào)試器連接，可以直接退出程序。

　　以上是使用比較多的幾種保護方法，單獨使用其中一種效果不大，應該綜合運用。

1.6 加殼保護

　　使用加殼程序防止apk逆向是一種非常有效的方式，也是一個趨勢。Jack_Jia在《Android APK加殼技術方案》一文中詳細闡述了Android apk加殼原理以及幾種加殼方案的具體實現(xiàn)。我們可以利用這幾種方案對apk進行加殼。

　　不過這種加殼方式是在Java層實現(xiàn)的，被反編譯的風險仍然很大。為了克服這個缺點，今后可以研究采用如下思路來進行保護：

　　將核心業(yè)務邏輯代碼放入加密的.jar或者.apk文件中，在需要調(diào)用時使用Native C/C++代碼進行解密，同時完成對解密后文件的完整性校驗。如果需要更加安全的保護方法，可以考慮對so文件（Native C/C++代碼編譯得到的文件）進行加殼。Android so加殼主要需要解決兩個問題：

　　（1）對ELF文件加殼；

　?。?）對Android SO的加載、調(diào)用機制做特殊處理。

　　其實不管是Linux還是Windows，加殼的思路基本是一致的，簡單點無非加密+拆解+混淆，復雜點如Stolen Code + VM等。所以確定好一個加殼方案之后，剩下的就是了解elf的文件結構和加載機制，然后自己寫一套殼+loader。

　　Android上的loader是/system/bin/linker，跟linux上的ld有一些區(qū)別。但主要過程還是一致的：map + relocate + init。

　　Android so主要充當?shù)慕巧峭ㄟ^JNI與java交互，所以主要是作為一個庫存在（也有一些so是可執(zhí)行的），然后被Android runtime加載，并能被java層調(diào)用。所以對elf加完殼之后，還要對Android so做一些特殊處理：

　　1. Android so被System.LoadLibrary()加載之后，會將so的信息存儲在一個全局鏈表里，所以要保證脫殼后的so能被這個鏈表訪問到。

　　2. Android so庫函數(shù)被java調(diào)用有兩種方式：一種是通過registerNative注冊，另一種是通過javah命名規(guī)則命名（參考http://blog.csdn.net/sno_guo/article/details/7688227）。所以一個通用的加殼方案要保證所有的庫函數(shù)都能被調(diào)用，前者好解決，后者需要花點功夫。

　　解決掉這兩個問題之后，基本上一套Android SO加殼框架就成形了，后續(xù)就可以增加各種Anti tricks來完善殼的強度。

2. 數(shù)據(jù)安全

2.1 存儲安全問題

　　關于數(shù)據(jù)存儲可能出現(xiàn)的問題包括如下幾點：外部存儲（SD卡）上的文件沒有權限管理，所有應用都可讀可寫。開發(fā)者把敏感信息明文存在 SD 卡上，或者動態(tài)加載的payload放在SD卡上。

（1）明文存儲敏感數(shù)據(jù)，導致直接被攻擊者復制或篡改。

• 將隱私數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)明文保存在外部存儲

• 將軟件運行時依賴的數(shù)據(jù)保存在外部存儲

• 將軟件安裝包或者二進制代碼保存在外部存儲

• 使用全局可讀寫（MODE_WORLD_READABLE，MODE_WORLD_WRITEABLE）的內(nèi)部存儲方式，或明文存儲敏感信息（用戶賬號密碼等）。

（2）不恰當存儲登陸憑證，導致攻擊者利用此數(shù)據(jù)竊取網(wǎng)絡賬戶隱私數(shù)據(jù)。

　　解決方案：

• 對這些數(shù)據(jù)進行加密，密碼保存在內(nèi)部存儲，由系統(tǒng)托管或者由用戶使用時輸入。

• 對應用配置文件，較安全的方法是保存到內(nèi)部存儲；如果必須存儲到SD卡，則應該在每次使用前檢驗它是否被篡改，與預先保存在內(nèi)部的文件哈希值進行比較。

• 應用如果需要安裝或加載位于SD卡的任何文件，應該先對其完整性做驗證，判斷其與實現(xiàn)保存在內(nèi)部存儲中的（或從服務器下載來的）哈希值是否一致。

• 如果要跨應用進行數(shù)據(jù)共享，有種較好的方法是實現(xiàn)一個Content Provider 組件，提供數(shù)據(jù)的讀寫接口并為讀寫操作分別設置一個自定義的權限。

• 對于登錄憑證的存儲，使用基于憑據(jù)而不是密碼的協(xié)議滿足這種資源持久訪問的需求，例如OAuth。

Android數(shù)據(jù)存儲機制

2.2 傳輸安全問題

　　? 不使用加密傳輸

　　最危險的是直接使用HTTP協(xié)議登錄賬戶或交換數(shù)據(jù)。例如，攻擊者在自己設置的釣魚網(wǎng)絡中配置DNS服務器，將軟件要連接的服務器域名解析至攻擊者的另一臺服務器在，這臺服務器就可以獲得用戶登錄信息，或者充當客戶端與原服務器的中間人，轉(zhuǎn)發(fā)雙方數(shù)據(jù)。

　　? 使用加密傳輸?shù)雎宰C書驗證環(huán)節(jié)

　　如開發(fā)者在代碼中不檢查服務器證書的有效性，或選擇接受所有的證書。例如，開發(fā)者可以自己實現(xiàn)一個X509TrustManager接口，將其中的CheckServerTrusted()方法實現(xiàn)為空，即不檢查服務器是否可信或者在SSLSoketFactory的實例中，通過setHostnameVerifier(SSLSocketFactory.ALLOW_ALL_HOSTNAME_VERIFIET)，接受所有證書。這可能是因為開發(fā)者使用了自己生成的證書，客戶端發(fā)現(xiàn)證書沒有和可信CA 形成信任鏈，出現(xiàn)了CertificateException等異常，從而不得不做出這種選擇。這種做法可能導致的問題是中間人攻擊。

　　我們在對敏感數(shù)據(jù)進行傳輸時應該采用基于SSL/TLS的HTTPS進行傳輸。由于移動軟件大多只和固定的服務器通信，我們可以采用“證書鎖定”（certificate pinning）方式在代碼更精確地直接驗證服務器是否擁有某張?zhí)囟ǖ淖C書。實現(xiàn)“證書鎖定”的方法有二種：一種是實現(xiàn)X509TrustManager接口，另一種則是使用keystore。具體可以參考Android開發(fā)文檔中的HttpsURLConnection類的概述。

3. 組件安全

　　android應用內(nèi)部的Activity、Service、Broadcast Receiver等組件是通過Intent通信的，組件間需要通信就需要在Androidmanifest.xml文件中配置，不恰當?shù)慕M件配置、組件在被調(diào)用時未做驗證、在調(diào)用其他組件時未做驗證都會帶來風險。

　　可能產(chǎn)生的風險包括：

　?。?）惡意調(diào)用

　?。?）惡意接受數(shù)據(jù)

　?。?）仿冒應用，例如（惡意釣魚，啟動登錄界面）

　?。?）惡意發(fā)送廣播、啟動應用服務。

　?。?）調(diào)用組件，接受組件返回的數(shù)據(jù)

　　（6）攔截有序廣播

　　比如：調(diào)用暴露的組件發(fā)短信、微博等。

　　解決辦法：

　　 （1）最小化組件暴露

　　不參與跨應用調(diào)用的組件添加android:exported="false"屬性，這個屬性說明它是私有的，只有同一個應用程序的組件或帶有相同用戶ID的應用程序才能啟動或綁定該服務。

     （2）設置組件訪問權限

　　對參與跨應用調(diào)用的組件或者公開的廣播、服務設置權限。只有具有該權限的組件才能調(diào)用這個組件。

　  （3）暴露組件的代碼檢查

　　Android 提供各種API來在運行時檢查、執(zhí)行、授予和撤銷權限。這些API 是 android.content.Context 類的一部分，這個類提供有關應用程序環(huán)境的全局信息。

4. WebView

　　存在的漏洞：

• 惡意App可以注入JavaScript代碼進入WebView中的網(wǎng)頁，網(wǎng)頁未作驗證。

• 惡意網(wǎng)頁可以執(zhí)行JavaScript反過來調(diào)用App中注冊過的方法，或者使用資源。

　　漏洞利用：

• 惡意程序嵌入Web App，然后竊取用戶信息。

• 惡意網(wǎng)頁遠程調(diào)用App代碼。更有甚者，通過Java Reflection調(diào)用Runtime執(zhí)行任意代碼。

　　解決方式：

　　1、如果無需與JS交互，請刪除對addJavascriptInterface函數(shù)的調(diào)用；

　　2、在載入頁面時對URL進行白名單判定，只有存在白名單中的域才允許導出或調(diào)用相關的Java類或方法。

　　參考資料：http://www.zhihu.com/question/22933619

5. SQL注入

　　使用字符串連接方式構造SQL語句就會產(chǎn)生SQL注入。

　　解決方法：使用參數(shù)化查詢。

5. 其他漏洞

　　ROOT后的手機可以修改App的內(nèi)購，或者安裝外掛App等。

　　Logcat泄露用戶敏感信息?！　?/span>

　　惡意的廣告包插件（可能存在后門、WebView漏洞等）

　　UXSS漏洞：

     　　UXSS漏洞可以繞過同源策略訪問存儲在Android應用目錄/data/data/[應用包名]/下的所有內(nèi)容。

　　　　如果產(chǎn)生該漏洞的是web瀏覽器，則攻擊者可以利用該漏洞竊取瀏覽器存儲的所有cookie信息以及其它信息。

　　　　測試代碼：

　　　　代碼地址：https://github.com/click1/uxss

　　　　在線測試地址：http://uxss.sinaapp.com/index.php

　　　　解決方法：

　　　　1、服務端禁止iframe嵌套X-FRAME-OPTIONS:DENY。

　　　　2、客戶端使用setAllowFileAccess(false)方法禁止webview訪問本地域。

　　　　3、客戶端使用onPageStarted (WebView view, String url, Bitmap favicon)方法在跳轉(zhuǎn)前進行跨域判斷。

　　　　4、客戶端對iframe object標簽屬性進行過濾。

Android系統(tǒng)安全防御

1. 操作系統(tǒng)安全問題

• Android root問題

• 系統(tǒng)漏洞，補丁更新不及時

• 認證機制問題

2. 系統(tǒng)安全解決方案

2.1 權限管理與隔離

　　對運行在Android系統(tǒng)上的應用程序進行權限的細粒度管理和隔離，防止越權行為的發(fā)生和濫用權限獲取敏感數(shù)據(jù)。

　　可以采用MAC（Mandatory Access Control）強制訪問控制模型實現(xiàn)。它是一個針對Linux的安全加強系統(tǒng)SELinux中使用的安全模型，即任何進程想在SELinux系統(tǒng)中干任何事情，都必須先在安全策略配置文件中賦予權限。凡是沒有出現(xiàn)在安全策略配置文件中的權限，進程就沒有該權限。Google在Android 4.4上正式推出了一套以SELinux為基礎的系統(tǒng)安全機制SEAndroid。所以如果我們要定制一個Android系統(tǒng)，可以采用具有SEAndroid安全機制的Android 4.4版本。

2.2 內(nèi)核與應用層漏洞防護

　　增加補丁更新功能，如果發(fā)現(xiàn)漏洞，及時提醒用戶進行系統(tǒng)補丁更新。

2.3 惡意程序檢測與防護

　　建立一套惡意代碼防護模型，對運行在Android系統(tǒng)上的惡意程序進行檢測，抵御惡意代碼的入侵。

2.4 數(shù)據(jù)安全存儲與傳輸：

　　對Android系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸進行加密保護，保證終端上數(shù)據(jù)能夠安全地使用。

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