Android系统信息与安全机制
查看Android系统信息的软硬件信息
学习内容
- Android系统信息的获取
- PackageManager的使用
- ActivityManager的使用
- Android安全机制
由于Android手机的可开发性，市场上“拼配置”也成了手机厂商重要宣传点。
要获取系统的配置信息，通常从以下两个方面获取
- android.os.Build
- SystemProperty
9.1.1android.os.Build
android.os.Build类里面的信息非常丰富，包含了系统编译时的大量设备，配置信息，下面列举了一些常用的信息。
Build.BOARD：主板
Build.BRAND：Android系统定制商
Build.SUPPORTED_ABIS：CPU指令集
Build.DEVICE：设备参数
Build.DISPLAY：显示屏参数
Build.FINGERPRINT：唯一编号
Build.SERIAL：硬件序列号
Build.ID：修订版本列表
Build.MANUFACTURER：硬件制造商
Build.MODEL：版本
Build.HARDWARE：硬件名
Build.PRODUCT：手机产品名
Build.TAGS：描述Build的标签
Build.TYPE：Builder类型
Build.VERSION.CODENAME：当前开发代号
Build.VERSION.INCREMENTAL：源码控制版本号
Build.VERSION.RELEASE：版本字符串
Build.VERSION.SDK_INT：版本号
Build.HOST：host值
Build.USER：User名
Build.TIME：编译时间
1.2SystemProperty
包含了许多系统配置属性值和参数，很多信息与上面通过android.os.Build获取的值是相同的，下面同样列举了一些常用的信息
os.version：OS版本
os.name：OS名称
os.arch：OS架构
user.home：Home属性
user.name：Name属性
user.dir：Dir属性
user.timezone：时区
path.separator：路径分隔符
line.separator：行分隔符
file.separator：文件分隔符
java.vendor.url：Java vender Url属性
java.class.path：Java Class属性
java.class.version：Java Class版本
java.vendor：Java Vender属性
java.version：Java版本
java.home：Java Home属性
1.3Android系统信息实例
二：Android Apk应用信息获取之PackgeManager
2.1PackageManager
AndroidMainifest结点中的信息被PackageInfo来进行封装。Android系统也提供了PackageManager来负责管理所有已安装的App。
-ActivityInfo
ActivityInfo封装在了Mainfest文件中的< activity >和< eceiver>之间的所有信息，包括name、icon、label、launchMode等。
ServiceInfo
ServiceInfo与ActivityInfo类似，封装了< service>之间的所有信息。
ApplicationInfo
它封装了< application>之间的信息，特别的是，ApplicationInfo包含了很多Flag
FLAG_SYSTEM表示为系统应用
FLAG_EXTERNAL_STORAGE表示为安装在SDcard上的应用
PackageInfo
PackageInfo与前面三个Info类类似，都是用于封装Manifest文件的相关节点信息，而PageageInfo包含了所有的Activity和Service信息。
ResolveInfo
ResolveInfo包含了< intent>信息的上一级信息，所以它可以返回ActivityInfo、ServiceInfo等包含了< intent>的信息
PackageManager中封装的用来获取这些信息的方法：
getPackageManager()：通过这个方法可以返回一个PackageManager对象
getApplicationInfo()：以ApplicationInfo的形式返回指定包名的ApplicationInfo
getApplicationIcon()：返回指定包名的Icon
getInstalledApplications()：以ApplicationInfo的形式返回安装的应用
getInstalledPackages()：以PackageInfo的形式返回安装的应用
queryIntentActivities()：返回指定Intent的ResolveInfo对象、Activity集合
queryIntentServices()：返回指定Intent的ResolveInfo对象、Service集合
resolveActivity()：返回指定Intent的Activity
resolveService()：返回指定Intent的Service
下面通过一个实际的例子通过PackageManager筛选不同类型的App，利用ApplicationInfo中的FLAG_SYSTEM来判断：
app.flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM
如果当前应用的flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM != 0则为系统应用
如果flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM <= 0 则为第三方应用
特殊的，当系统应用升级后，也将会成为第三方应用： flags & ApplicationInfo.FLAG_UPDATED_SYSTEM_APP != 0
如果当前应用的flags & ApplicationInfo.FLAG_EXTERNAL_STORAGE != 0 则为安装在SDCard上的应用
我们封装一个Bean来保存我们所需的字段：
public class PMAppInfo {
private String appLabel;
private Drawable appIcon;
private String pkgName;
public PMAPPInfo(){
}
public String getAppLabel() {
return appLabel;
}
public void setAppLabel(String appLabel) {
this.appLabel = appLabel;
}
public Drawable getAppIcon() {
return appIcon;
}
public void setAppIcon(Drawable appIcon) {
this.appIcon = appIcon;
}
public String getPkgName() {
return pkgName;
}
public void setPkgName(String pkgName) {
this.pkgName = pkgName;
}
}
接下来，通过上面所说的判断方法来判断各种类型的应用：
private List<PMAppInfo> getAppInfo(int flag) {
// 获取PackageManager对象
pm = this.getPackageManager();
// 获取应用信息
List<ApplicationInfo> listAppcations = pm
.getInstalledApplications(
PackageManager.GET_UNINSTALLED_PACKAGES);
List<PMAppInfo> appInfos = new ArrayList<PMAppInfo>();
// 判断应用类型
switch (flag) {
case ALL_APP:
appInfos.clear();
for (ApplicationInfo app : listAppcations) {
appInfos.add(makeAppInfo(app));
}
break;
case SYSTEM_APP:
appInfos.clear();
for (ApplicationInfo app : listAppcations) {
if ((app.flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM) != 0) {
appInfos.add(makeAppInfo(app));
}
}
break;
case THIRD_APP:
appInfos.clear();
for (ApplicationInfo app : listAppcations) {
if ((app.flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM) <= 0) {
appInfos.add(makeAppInfo(app));
} else if ((app.flags &
ApplicationInfo.FLAG_UPDATED_SYSTEM_APP) != 0) {
appInfos.add(makeAppInfo(app));
}
}
break;
case SDCARD_APP:
appInfos.clear();
for (ApplicationInfo app : listAppcations) {
if ((app.flags &
ApplicationInfo.FLAG_EXTERNAL_STORAGE) != 0) {
appInfos.add(makeAppInfo(app));
}
}
break;
default:
return null;
}
return appInfos;
}
private PMAppInfo makeAppInfo(ApplicationInfo app) {
PMAppInfo appInfo = new PMAppInfo();
appInfo.setAppLabel((String) app.loadLabel(pm));
appInfo.setAppIcon(app.loadIcon(pm));
appInfo.setPkgName(app.packageName);
return appInfo;
}
效果图
三：Android Apk应用信息获取之ActivityManager
PackageManager重点在于获取应用的包信息，而ActivityManager在于获取在运行的应用程序信息。
ActivityManager获取应用程序信息封装了不少Bean对象：
ActivityManager.MemoryInfo
MemoryInfo有几个非常重要的字段：availMem（系统可用内存），totalMem（总内存），threshold（低内存的阈值，即区分是否低内存的临界值），lowMemory（是否处于低内存）
Debug.MemoryInfo
这个MemoryInfo用于统计进程下的内存信息
RunningAppProcessInfo
运行进程的信息，存储的字段有：processName（进程名），pid（进程pid），uid（进程uid），pkgList（该进程下的所有包）
RunningServiceInfo
运行的服务信息，在它里面同样包含了一些服务进程信息，同时还有一些其他信息，activeSince（第一次被激活的时间、方式），foreground（服务是否在后台执行）
下面同样通过例子来看看如何使用ActivityManager，我们封装一个Bean来保存我们所需的字段：
public class AMProcessInfo {
private String pid;
private String uid;
private String memorySize;
private String processName;
public AMProcessInfo() {
}
public String getPid() {
return pid;
}
public void setPid(String pid) {
this.pid = pid;
}
public String getUid() {
return uid;
}
public void setUid(String uid) {
this.uid = uid;
}
public String getMemorySize() {
return memorySize;
}
public void setMemorySize(String memorySize) {
this.memorySize = memorySize;
}
public String getProcessName() {
return processName;
}
public void setProcessName(String processName) {
this.processName = processName;
}
}
接下来，调用getRunningAppProcesses方法，返回当前运行的进程信息，并将我们关心的信息保存到Bean中：
private List<AMProcessInfo> getRunningProcessInfo() {
mAmProcessInfoList = new ArrayList<AMProcessInfo>();
List<ActivityManager.RunningAppProcessInfo> appProcessList =
mActivityManager.getRunningAppProcesses();
for (int i = 0; i < appProcessList.size(); i++) {
ActivityManager.RunningAppProcessInfo info =
appProcessList.get(i);
int pid = info.pid;
int uid = info.uid;
String processName = info.processName;
int[] memoryPid = new int[]{pid};
Debug.MemoryInfo[] memoryInfo = mActivityManager
.getProcessMemoryInfo(memoryPid);
int memorySize = memoryInfo[0].getTotalPss();
AMProcessInfo processInfo = new AMProcessInfo();
processInfo.setPid("" + pid);
processInfo.setUid("" + uid);
processInfo.setMemorySize("" + memorySize);
processInfo.setProcessName(processName);
mAmProcessInfoList.add(processInfo);
}
return mAmProcessInfoList;
}
效果图
四：解析Packages.xml获取系统信息
系统初始化的时候，PackagesManager的底层实现类PackageManagerService会去扫描系统中的一些特定的目录，并解析其中的Apk文件。同时，Android把它获得的应用信息，保存在XML文件中，做成一个应用的花名册，当系统安装，删除，升级时，它也会更新。这个花名册就是位于/data/system/目录下的——packages.xml文件，
通过ADB Pull命令把它导出到本地，如图
packages.xml文件包含的信息点标签
< permissions>标签
permissions标签定义了目前系统所有的权限，并分为两类：系统定义的和Apk定义的。
< package>标签
package代表的是一个apk的属性，其中各节点的信息含义大致为
name：APK的包名
cadePath：APK安装路径，主要在system/app和data/app两种，前者是厂商定制的Apk，后者是用户安装的第三方Apk
userid：用户ID
version：版本
< perms>标签
对应Apk的AndroidManifest文件中的< uses-permission>标签，记录Apk的权限信息
五：Android安全机制
Google建立了一层层堡垒，保护Android的核心安全，免遭外界的攻击。
5.1Android安全机制简介
5道防线来保护Android系统的安全。
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第一道防线——代码安全机制——代码混淆proguard——由于Java语言的特殊性，即使是编译成Apk的应用程序也存在被反编译的风险。而proguard则是在代码层面上对Android应用程序App的第一重保护，它可以混淆关键代码，替换命名让破坏者阅读困难，同时可以压缩代码，优化编译后的字节码。
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第二道防线——应用接入权限控制——AndroidMainifest文件权限声明，权限检查机制——任何应用程序App在使用Android受限资源的时候，都需要显示向系统声明所需要的权限，只有当一个应用app具有相应的权限，才能在申请受限资源的时候，通过权限机制的检查并使用系统的BInder对象完成对系统服务的调用。但是也有先天性的不足，如下
- 被授予的权限无法停止
- 在应用声明app使用权限时，用户无法针对部分权限进行限制
- 权限的声明机制与用户的安全理念相关
首先判断名称如果为空，直接返回PERMISSION_DENIED.。
其次判断Uid。如果为0，则为Root权限，不做权限限制；如果为system server的uid则为系统服务，不做权限限制；如果Uid与参数中的请求Uid不同，则返回PERMISSION_DENIED.
最后，通过调用PackageManagerService.checkUidPermission（）方法判断该uid是否具有相应的权限。该方法会去XML的权限列表和系统级的platform.xml中进行查找。
通过上面的步骤，Android就确定了使用者是否具有某项使用权限。
3.第三道防线——应用签名机制——数字证书。
Android中所有的App都会有一个数字证书，这就是App的签名，数字证书用于保护App的作者对其App的信任关系，只有拥有相同数字签名的App，才会在升级时被认为是同一个App。而且Android系统不会安装没有签名的App。
4.第四道防线——Linux内核层安全机制——Uid，访问权限控制——Android本质是基于Linux内核开发的，所以Android同样继承了Linux的安全特性，比如文件访问机制，Linux 文件系统的权限控制是由user，group，other与读（r）,写（w），执行（x）的不同组合来实现的。同样，Android也实现了这套机制，通常情况下，只有System,root用户才有权限访问到系统文件，一般用户访问不到。
5.第五道防线——Android虚拟机沙箱机制——沙箱隔离——Android的App运行在虚拟机中，因此才有沙箱机制，可以让应用之间隔离。通常情况下，不同应用之间不能互相访问，每个App都有与之对应的Uid，每个App也运行在单独的虚拟机中，与其他应用完全隔离。在实现安全机制的基础上，也让应在这里插入代码片用之间能够互不影响，即使一个应用崩溃，也不会导致其他应用异常。
虽然通过上面的五道防线，仍不能100%保证Android的核心安全，但却可以在最大程度上给破坏者增加破坏难度。从另一方面来说，这些破坏者的破解也正是推动Android安全机制逐渐健全的动力。
5.2Android系统安全隐患
- 代码漏洞——任何程序都有代码漏洞，只能通过升级系统OS版本，更新补丁，才能杜绝利用漏洞的攻击者。
- Root风险——Root权限是指Android的系统管理员权限，类似于Windows中的Administrator.具有Root权限的用户可以访问和修改手机中几乎所有的文件。Root掉手机后可以解锁很多普通用户无法完成的工作，比如限制各个应用App的数据流量，系统文件管理，自定义修改系统等，但同时手机的安全性也会因此大打折扣。随着Android系统越来越完善，需要Root的必要性也越来越低，普通用户在不Root的情况下，完全可以正常使用大多数App。需要Root权限的大多数为一些开发者，由于开发的需要，不得不将手机Root。而Root后的手机，就少了一层Linux的天然屏障，整个系统核心就完全暴露在入侵者面前，在你没有察觉的时候大肆破坏。
- 安全机制不健全——由于Android权限管理机制并不完美，所以很多手机开发商，通常会在ROM中增加自己的一套权限管理工具来帮助用户控制手机中应用的权限，比如三星手机的应用程序许可。
- 用户安全意识——用户对应用申请的权限应有自我判断。
- Android开发原则与安全——Android与iOS系统非常显著的区别就是一个是开放系统一个是封闭系统，开放：技术进步快，产品丰富；封闭：安全性高，可控性高。Google本着开源的精神开放了Android的源代码，但随之而来的各种安全问题也让Android饱受诟病，过渡的开放与可定制化，不仅造成了android的碎片化严重，同时也给很多不法应用以可乘之机。
5.3Android Apk反编译
Android应用程序apk文件，就是一个压缩文件，。先使用解压工具解压apk文件，会发现资源文件等xml文件基本无法打开，即使打开也是乱码，乱码是经过android进行加密过的文件。且找不到源代码文件src。
三个反编译工具，负责反编译不同的部分。
- apktool
- dex2jar
- jdgui
apktool.jar可以把xml那些资源文件解析出来，dex2jar可以把dex文件转成jar文件，最后通过jdgui把jar文件转成src源代码（自己在网上下载的akptoolaid）
5.4Android Apk加密
由于Java字节码的特殊性，使得它非常容易被反编译。为了更好的对Java Class文件进行一些保护，通常会使用ProGuard来对Apk进行混淆处理，用无意义的字母来重命名类，字段，方法和属性。当然ProGuard不仅仅可以用来混淆代码，还可以删除无用的类，字段，方法，和属性，以及删除无用的注释，最大限度地优化字节码文件。
Android Studio中，可以非常方便地使用ProGuard，在Gradle Scripts文件夹下，打开build.gradle(Module:app)文件，显示如下所示
buildTypes {
release {
minifyEnabled false
proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
}
}
minifyEnabled设置为true就可以打开ProGur=ard功能，getDefaultProguardFile是系统默认的混淆规则，它位于SDK目录 /tools/proguard/proguard-android.txt目录下，大部分情况使用这个默认的混淆规则就可以了；后面一部分是项目中自定义的混淆文件
在这个文件里可以定义引入第三方依赖包的混淆规则。配置好后使用AS导出Apk，就可以生成混淆。