详解Android技术的生态系统及其安全机制

核心提示：Android技术生态系统和安全可以从五个方面来分析：一、Android的操作系统层；二、Android的硬件抽象层、Android的中间件和GUI系统、Android应用程层接口、Android的安全性。

　　中国软件技术大会已于2011年12月16日、17日在北京国家会议中心成功举办。本次大会是由中国科学院软件研究所、中科软科技、计算机世界联合发起并主办的中国软件行业技术交流平台。在为期两天的大会上，来自软件行业内资深专家为大家带来精彩的演讲。

　　随着Android技术的快速发展，越来越多的人开始关注Android技术，如今的Android系统在智能手机市场发挥出色的表现。据相关媒体报道，2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。2011年11月份数据显示，Android占据劝酒智能手机操作系统市场52.5%的份额，在中国市场占有率为58%。

　　在本次大会上，来自国内资深一线工程师架构师韩超为我们带来了《Android技术的生态系统及其安全机制》的演讲，为广大Android技术爱好者提供很好的知识需求。

　　韩超为我们讲述了依据Linux内核、硬件抽象层、中间件、应用层接口等几个层次Android系统中使用的各种技术。以及这些技术的来龙去脉和在Android系统中的发展。深入剖析Android对传统技术的继承和密切关系，并预估其下一步发展方向。

　　听众可从中理解Android系统的技术架构，并了解Android如何快速构建成一个开源的移动系统，并迅速向其他各个领域发展的原因。进一步介绍Android系统第三方应用和设备层之间的安全机制，指出Android开发过程中隐含的安全漏洞。了解到Android开发过程的安全策略和应注意的问题。

　　韩超提到，Android技术生态系统和安全可以从五个方面来分析：一、Android的操作系统层;二、Android的硬件抽象层、Android的中间件和GUI系统、Android应用程层接口、Android的安全性。

　　Android的总体技术特点是，Android系统的诞生给了嵌入式系统两大方面的突破：第一，Android是一个完备的系统;二，Android是一个提供了标准化接口的系统。

　　Android的操作系统层

　　Android的内核遵从标准Linux的结构，其实Android系统就是Linux系统，只是Android系统从分利用已有的机制，尽量使用标准化的内容，比如驱动程序，并且做出必要的扩展。 Android灵活充分使用内核到用户空间的接口主要表现在字符设备节点、Sys文件系统、Proc文件系统和不增加系统调用。详解Android技术的生态系统及其安全机制_第1张图片

其中Android的内核组件有：binder驱动程序(用户IPC机制)、logger驱动程序(用户系统日志)、timed_output驱动框架、timed_gpio驱动程序、lowmemorykill组件、ram_console组件、Ashmem驱动程序、Alarm驱动程序、pmem驱动程序、ADB Garget驱动程序、Android Paranoid网络。

　　Android的硬件抽象层

　　Android系统需要运行于再不通的硬件平台上，因此需要具有很好的可移植性。Android的硬件抽象层负责Android系统和硬件设备之间的联系。

　　自下而上经典的模型为Linux驱动、Android硬件抽象层、Android本地框架、Android的JAVA框架、Android的JAVA应用程序。

详解Android技术的生态系统及其安全机制_第2张图片

对于标准化比较高的子系统，Android系统使用完全标准Linux驱动，如输入设备(Input-Event)、电池信息(Power Supply)、无线局域网(Wifi协议和驱动)、蓝牙(bluetooth协议和驱动)。

　　对于有Linux标准驱动，但是各系统定义情况不同的子系统，可以选择标准驱动或自定义驱动，如显示(framebuffer)、背光和指示灯(led驱动)、警报器和时钟(RTC驱动)、音频(OSS、ALSA或类似驱动)、视频输出和照相机(v412)、GPS和Modem(TTY)。

　　Android的中间件和GUI系统

　　Android的中间件的特点是标准而小巧的C语言库，适用的基本系统(C工具库、init、uevent)，纵贯全局的通信机制(属性、套结字、Binder)，重新实现的Dalvik徐弩机，大量适用Linux和JAVA标准库，同时减少模块间的底层耦合性。

　　而Android的GUI系统中，JAVA层能够实现结构化，本地层结合具体的硬件，有Suface处理图层、Skia-图形接口处理2D和OpenGL标准处理3D。

　　Android应用程层接口

　　由于Android设备和Android应用程序可以独立开发，因此Android应用层接口至关重要。Android应用层接口的特点有：根据API级别的标准化接口(兼容性)，JAVA层的隐藏接口和非API接口可调用，可以使用JNI调用本地程序，SDK提供标准化的本地库(兼容性)，预置应用和第三方应用的权限不同。

　　JAVA框架层和应用层的技术特点：机制和策略的互通，框架层统一管理资源，框架层提供上层“虚拟解耦合”的API，应用层按照包得形式独立存在，强制应用层具有“组件”结构，灵活的应用层插件系统。

　　Android的安全性

　　Android安全性的限制表现在，无论JAVA调用还是通过JNI调用本地库，都会受到Linux本身用户权限的限制，当使用JAVA调用框架层的方法的时候，将受到框架层许可的限制，调用其他包中组件的时候，将受到组件许可的限制，最终的限制由签名机制完成。

　　许可机制对安全的控制主要表现在如下方面：某些系统的接口中将检查调用者的许可，如果所调用的应用程序包没有这个许可，调用将失败，并抛出异常;对于普通许可，应用程序包可以直接得到，对于危险许可，应用程序包在得到的时候具有提示;签名许可需要申请者和声明者具有相同的签名。

　　安全策略还有一个方面，就是一个额外的逻辑为“由于许可增加到额外的用户组”。也就是说由于应用程序包获得了某些许可，这个应用程序包可以从Linux进程的角度被增加到特定的组。并且这是一个各个不同的Android设备可以进行自定义的策略，也就是各个平台可以自定义哪些许可将获得增加到哪些用户组中去。

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