詳解Android應(yīng)用沙盒機(jī)制

更新時間：2021年04月23日 08:28:29 作者：小路

這篇文章主要介紹了Android應(yīng)用沙盒機(jī)制的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用Android開發(fā)，感興趣的朋友可以了解下

前言

Android使用沙盒來保護(hù)用戶不受惡意應(yīng)用的侵害，同時也將應(yīng)用隔離開來，防止他們互相訪問其數(shù)據(jù)，本文主要對Android應(yīng)用沙盒中的幾種技術(shù)做簡要的總結(jié)。

一、Android應(yīng)用DAC沙盒

稍微了解Android一點(diǎn)的人都知道，Android上的App并不像Linux上的用戶程序那樣，啟動應(yīng)用的uid默認(rèn)就是登錄用戶的uid，除非你使用sudo或者setuid等機(jī)制。而是每個Android應(yīng)用都對應(yīng)了一個uid，也就是一個用戶，通過Linux系統(tǒng)的DAC機(jī)制將應(yīng)用的數(shù)據(jù)嚴(yán)格隔離開來。
Android并沒有使用/etc/passwd配置文件以及useradd、usermod和userdel等二進(jìn)制來管理用戶，這些東西對Android來說過于復(fù)雜。實(shí)際上Android應(yīng)用到uid的映射是由PackageManagerService完成的，也就是PMS，并且存儲在/data/system/packages.xml中。
將Android應(yīng)用使用DAC隔離開之后，如果應(yīng)用要訪問任何系統(tǒng)資源，便會被拒絕，所以Android設(shè)計了應(yīng)用權(quán)限機(jī)制來向應(yīng)用提供訪問系統(tǒng)資源的通道，同時保護(hù)系統(tǒng)資源不被濫用。
下面是在Pixel 2 XL (RP1A.201005.004.A1) 上面的一些例子

u:r:untrusted_app:s0:c161,c256,c512,c768 u0_a161 16613 887 14608676 86088 0                  0 S com.google.android.apps.photos
u:r:untrusted_app:s0:c138,c256,c512,c768 u0_a138 17204 888 1402772 138956 0                  0 S com.android.chrome

可以看到相冊應(yīng)用的用戶為u0_a161，而Chrome瀏覽器應(yīng)用的用戶為u0_a138

二、Android應(yīng)用權(quán)限

Android應(yīng)用權(quán)限的核心類型分為四種：普通權(quán)限、危險權(quán)限、簽名權(quán)限、簽名或系統(tǒng)權(quán)限

權(quán)限類型	權(quán)限行為
普通權(quán)限(Normal)	普通權(quán)限是只需要在AndroidManifest.xml中聲明后就可以使用的權(quán)限。
危險權(quán)限(dangerous)	危險權(quán)限除了需要在AndroidManifest.xml中聲明之外，在Android 6.0或更高版本還需要使用動態(tài)權(quán)限API進(jìn)行申請，并且用戶點(diǎn)擊同意之后才能使用；在Android 5.1以及更早版本，會在安裝時單獨(dú)列出危險權(quán)限以特別提醒用戶。注意，如果自定義權(quán)限設(shè)置為了危險權(quán)限，無論Android版本是多少都只是會在安裝時單獨(dú)列出危險權(quán)限。
簽名權(quán)限(signature)	簽名權(quán)限僅會授予給與定義這個權(quán)限的包相同簽名的應(yīng)用。
簽名或系統(tǒng)權(quán)限(signatureOrSystem)	signature\|privileged的舊同義詞。簽名或系統(tǒng)權(quán)限與簽名權(quán)限唯一的區(qū)別就是，簽名或系統(tǒng)權(quán)限也允許授予給特權(quán)應(yīng)用（priv_app），該字段現(xiàn)已棄用。

在自定義權(quán)限中，經(jīng)常使用簽名權(quán)限來保護(hù)敏感的接口，使其只能被可信的應(yīng)用調(diào)用——那些具備和定義權(quán)限者相同簽名的應(yīng)用。

三、應(yīng)用信息的存儲

應(yīng)用信息的存儲上文已經(jīng)提到，位于/data/system/packages.xml中，這里面存儲了應(yīng)用的各種信息，下面是一個示例：

<package name="com.android.storagemanager" codePath="/system/priv-app/StorageManager" nativeLibraryPath="/system/priv-app/StorageManager/lib" publicFlags="541605445" privateFlags="8" ft="165151eba60" it="165151eba60" ut="165151eba60" version="29" user appUseNotchMode="0" appUseSideMode="1" hwExtraFlags="0" isOrphaned="true" forceDarkMode="2">
    <sigs count="1" schemeVersion="1">
        <cert index="13" />
    </sigs>
    <perms>
        <item name="android.permission.USE_RESERVED_DISK" granted="true" flags="0" />
        <!-- ... -->
    </perms>
    <proper-signing-keyset identifier="3" />
</package>
<package name="com.android.settings" codePath="/system/priv-app/Settings" nativeLibraryPath="/system/priv-app/Settings/lib" publicFlags="675823173" privateFlags="8" ft="165151eba60" it="165151eba60" ut="165151eba60" version="10010400" sharedUser appUseNotchMode="0" appUseSideMode="1" hwExtraFlags="0" isOrphaned="true" forceDarkMode="2">
    <sigs count="1" schemeVersion="1">
        <cert index="0" />
    </sigs>
    <perms>
        <item name="android.permission.REAL_GET_TASKS" granted="true" flags="0" />
        <!-- ... -->
    </perms>
    <proper-signing-keyset identifier="1" />
</package>

可以看到這個文件中存儲有很多內(nèi)容，最關(guān)鍵的信息包括應(yīng)用的uid、包名、各類路徑，以及定義和授予的權(quán)限。
例如StorageManager這個應(yīng)用的uid是10036，而設(shè)置的uid是1000，也就是system的uid。

四、應(yīng)用權(quán)限的映射

我們知道Android使用的是Linux內(nèi)核，而在Linux的安全模型中，如果需要訪問系統(tǒng)資源，訪問系統(tǒng)資源的用戶和進(jìn)程必須具備相應(yīng)的權(quán)限。
Android如何將自行定義的Android權(quán)限映射到Linux層面的權(quán)限呢？答案就位于/etc/permissions/platform.xml中，下面是該文件的節(jié)選：

<permission name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" >
    <group g />
</permission>
<permission name="android.permission.BLUETOOTH" >
    <group g />
</permission>

這里顯示的就是，Android的兩個藍(lán)牙權(quán)限，分別對應(yīng)了net_bt_admin和net_bt兩個Linux組，在應(yīng)用被授予相應(yīng)的權(quán)限時，PMS會自動將應(yīng)用uid加入這兩個組中，這樣應(yīng)用就擁有了相應(yīng)系統(tǒng)資源的訪問權(quán)限了。

五、應(yīng)用的SELinux標(biāo)簽

在Android引入SELinux之后，對應(yīng)用權(quán)限的劃分更為細(xì)致，Android默認(rèn)將應(yīng)用分為四種：不可信應(yīng)用、特權(quán)應(yīng)用、平臺應(yīng)用和系統(tǒng)應(yīng)用。

SELinux標(biāo)簽	標(biāo)簽行為
不可信應(yīng)用(untrusted_app)	不可信應(yīng)用擁有最少的特權(quán)，訪問系統(tǒng)資源受到嚴(yán)格限制，所有用戶安裝的應(yīng)用以及部分預(yù)裝應(yīng)用都屬于此標(biāo)簽。
特權(quán)應(yīng)用(priv-app)	特權(quán)應(yīng)用位于/system/priv-app目錄或OEM定義的其它目錄下，不可卸載，但不以system uid運(yùn)行。
平臺應(yīng)用(platform_app)	平臺應(yīng)用具備平臺簽名，但不以system uid運(yùn)行。除了AOSP和部分第三方ROM之外，幾乎所有的OEM都不會公開其平臺私鑰，所以一般情況下平臺應(yīng)用只能是OEM提供的。
系統(tǒng)應(yīng)用(system_app)	系統(tǒng)應(yīng)用既具備平臺簽名，又以system uid運(yùn)行(配置android:sharedUserId=”android.uid.system”)。使用system uid運(yùn)行意味著它們可以不受應(yīng)用沙盒的限制，并能訪問絕大部分Android框架中的系統(tǒng)資源。