保护你的隐私,五种控制Android应用的权限的方法

原文:http://www.williamlong.info/archives/2993.html

这篇文章目的在于介绍Android系统上控制权限的方法,读者只要使用过Android,或是对智能机平台有所了解,就能看懂,不需要专门的编程知识。

  1  为什么Android总是事无巨细地告诉你应用索取的每一项权限?

   相比Apple,Microsoft严格控制生态系统(从苹果给开发者的"App Store Guideline"可见一斑),只允许通过官方应用商店安装应用,并对每份上传进行仔细地审查而言,Android的开放就意味着,Google需要向 用户提供一系列用于为自己负责的流程、工具。所以在安装应用前,Android总是要事无巨细地告诉你,应用肯需要控制什么权限。

  同样,开发者也制作了一系列易用的工具,用以鉴别可疑的应用程序,或是控制权限。

Android权限

图1 Android 官方市场会强制提醒用

  Andoird哪里开放了?

  在Android中,用户能自由从本地安装应用,自由地对SD卡进行操作,自由选择应用市场。

  如果愿意放弃保修,用户还能轻易地实行root,解锁基带(baseband)。只有一些产品会严密地锁定bootloader(如摩托罗拉)。

   最重要的是,因为ASOP(Android源代码开放计划)的存在,绝大部分的Android代码都是开源的,开发者可以由此对Android系统进行 深入的修改,甚至可以自行编写一个符合Android规范的系统实例(如Cyanogen Mod)。正是因为ASOP,这篇文章才可能介绍多达5种原理不同的权限控制方法。

图2, Android开源计划的标志

图2 Android开源计划的标志

  开放的风险

  不考虑Symbian,Windows Phone 6.5(及以下)平台,那么几乎所有的智能手机病毒都是Android平台的,甚至官方Android Market也闹过几次乌龙。在国内水货横行的市场,情况更是火上浇油,不法业者可以在手机的ROM,甚至是bootloader中做好手脚,让用户有病无法医。

  在Android中,用户可以允许系统安装来自"未知源"(也就是非Google官方的,或手机预置市场的)应用程序。于是,移动平台最重要的门神------数字签名就被绕过了。

图3 Android 允许未知安装未知来源的应用程

图3 Android 允许未知安装未知来源的应用程

  出于Android的开放性,也有不允许"未知源"的反例:亚马逊的Kindle Fire平板使用了深度定制的Android,它只允许安装来自亚马逊官方商店的应用程序。

图4 亚马逊的 Kindle Fire 仅允许通过自带的市场安装应用

图4 亚马逊的 Kindle Fire 仅允许通过自带的市场安装应用

 

  2  Android有哪些"权限"

   首先需要明确一下Android中的种种"权限"。Android是在Linux内核上建立一个硬件抽象层(Android HAL),通过Dalvik以及各种库来执行android应用的。在手机启动时,首先需要由Bootloader(HTC手机上称作Hboot)引导 Linux及手机上各个硬件设备的驱动程序,之后才启动Android系统。所以其实我们会涉及到四种不同涵义的权限:

  Android权限(Permission)

  这指Android中的一系列"Android.Permission.*"对象,是本文的中心内容。

   Google在Android框架内把各种对象(包括设备上的各类数据,传感器,拨打电话,发送信息,控制别的应用程序等)的访问权限进行了详细的划 分,列出了约一百条"Android.Permission"。应用程序在运行前必须向Android系统声明它将会用到的权限,否则Android将会 拒绝该应用程序访问通过该"Permission"许可的内容。

  比方说,搜狗输入法提供了一个智能通讯录的功能,用户可以在输入联系人 拼音的前几个字符,或首字母,输入法就能自动呈现相关联系人的名字。为了实现这个功能,输入法必须声明它需要读取手机中联系人的能力,也就是在相关代码中 加上声明"android.permission.READ_CONTACTS"对象。

图5 搜狗输入法的智能联系人功能

图5 搜狗输入法的智能联系人功能

  原生Android只提供了对"一刀切"式的管理,要么同意使用,否则就根本就不安装应用程序。当用户遇到希望使用程序的同时,又想禁止部分Permission的场合,他就无路可走。

  于是,不少开发者就捣鼓出了"第三条道路";可惜的是,没有一种方法能同时做到既不需要将手机固件Root,又完全不涉及对原始应用程序进行反向工程的方法。

  Root

   Root指获得Android所在的Linux系统的Root(根)权限,有了根权限,你才能对Linux做出任意的修改。iOS中的越狱 (Jailbreak) 相当于获得iOS系统的Root权限(iOS是一种类Unix系统,和Linux都使用Root的概念)。在已Root的设备中,通常都是使用一个 叫"Superuser"(简称SU)的应用程序来向许可的程序授以Root权限。

  Bootloader的解锁(Unlock)

  利用数字签名,Bootloader可以限定只有正确签名的系统可以被引导。在修改固件以获得Root以前,解锁Bootloader通常是必须的。安装第三方修改、编译的固件也需要解锁Bootloader。

  基带(Radio)解锁

   在Android系统中,基带是上层软件与手机中无线设备(手机网络,Wi-Fi,蓝牙等)的驱动程序之间的中介。国外的网络运营商很喜欢锁定基带,从 而保证用户只能使用运营商自己指定的sim卡。在我国,锁定基带是非法的,手机制造商、网络运营商也不可以通过锁定基带的方法对待违约客户。iOS的"解 锁"就是解锁iOS中的基带软件。

  为什么要控制Android权限

  鱼和熊掌不可兼得,Android的世界有很多自由,坏人也能自由地做坏事。它的生态系统很强调自主:用户可以自主地减小风险,仅使用官方市场的应用程序,也可以自主地解除安全限制,从而获得更多自由。因此,在遇到坏事的时候,用户也不得不自主一下:

  1, 抵制不道德,乃至非法行为

  几乎所有的Android安全软件都能对来电、信息进行控制,以减少骚扰。

  另一方面,很多应用都会要求它们实际功能以外的权限,表现在非(主动)告知地搜集设备序列号,位置信息,诱使用户默认地上传联系人列表等方面。

  更坏一点的应用程序,则会踏入犯罪的范畴,比如能偷偷发出扣费信息,或是作为黑客的偷窥工具。

  2, 减少恶意软件的损害

  恶意软件即便潜伏成功,也难以获得权限,从而减少损失。

  3, 用户有权自主地在抑制应用程序的部分权限时,继续使用该应用程序,而只承担由于自行设置不当而带来的后果。

  用户拥有设备的所有权,因此有权自主控制设备上的内容、传感器等对象的访问;同时有权(不)运行,(不)编译设备上的应用程序。

  大多数应用程序在运行时,并未达成主动告知的义务,是失误;然而即使主动告知,用户还是可以不理会。

  为什么Android官方市场的强制提醒权限的行为不属于主动告知:

   通过Android官方市场,"打包安装器"安装应用程序时,所显示的"权限"仅是在安装包内AndroidManifest.xml声明的值,而非应 用程序实际上会调用的内容。该值仅用来表明Android系统能向应用授予的最大可能的权限。即便一个"Hello World"式的应用程序,也可以在AndroidManifest.xml中声明所有可能的Android Permission。

  这就是说,在AndroidManifest.xml中声明的值与应用程序实际调用的权限有关联,但不等同,且这种提示是由Android系统负责实施的强制行为。

  正确的理解是:"应用程序(被迫地)让Android系统告知用户,它在AndroidManifest.xml中所声明的事项。"

  这意味着应用程序在使用重要权限前,依然需要自行、主动地通知用户相关事宜。
   然而,即便只是让一半的应用程序达到以上的标准,也是不可能的。应用程序需要通过收集用户信息,程序的错误日志。从而统计用户的喜好,改进程序。另一方 面,这也是发送精确广告但不追溯到用户身份信息的方式,这一点对于免费应用而言,是极其重要的。我们之所以能知道不同型号手机的占有率,应用软件的流行 度,是与这样的统计不可分离的。

  一旦每个应用程序都专业地主动发出提醒,不专业的用户(大多数用户都是不专业的)通常会将之视为如同海啸警报一般的危机。

  这么做对谁都没有好处------用户方的隐私权是毋庸置疑的,然而应用程序方面的获取信息记录的需求也是无可阻挡的。如果每个用户都打算阻止,只会落得被迫接受不平等条约的下场,在温饱以前,不会有人考虑小康的问题。

  于是,现状就变得有趣:用户人享受着相同的服务;其中大部分用户出于不知情/好意,默默地向开发者、广告商提供了信息,剩下的少数用户则能阻断这种劳务。而作为维持Android平台的信息商人Google,只确保在它的地盘里,不会发生触碰底线的事情。

  一句话总结:

  设备是我的,不管你怎么说,反正我说了算,但我说的话大多是不算数的。    

  3  权限控制的方法

  这里开始介绍各种控制Android权限的办法。可惜的是,几乎所有的手段都需要对设备进行Root,如果不这么做,则需要付出不小代价。

  App Shield(国内常见的名字:权限修改器)

   它是一个需要付费的Android应用,其原理是修改应用程序的apk安装包,删除其中AndroidManifest.xml文件内,用于声明权限的 对应"Android.Permission.*"条目,然后再用一个公开的证书对安装包重新签名(需要允许"未知源"),这样一来,应用程序就不会向系 统申请原先所需的权限。当应用运行至相应的流程时,系统将直接拒绝,从而达到用户控制权限的目的。

  对于已安装的应用,AppShield也会按照同样方法制作好apk安装包,然后让用户先卸载原始的应用,再安装调整过的应用。除了该应用数字签名外,用户可以随时通过执行同样的流程,将吊销的权限恢复。

  Apk文件的结构

  Android应用都是打包成以.apk扩展名结尾,实际上是zip的文件格式。

  一个合法的apk至少需要这些成分:

  根目录下的"AndroidManifest.xml"文件,用以向Android系统声明所需Android权限等运行应用所需的条件。

  根目录下的classes.dex(dex指Dalvik Exceptionable),应用(application)本身的可执行文件(Dalvik字节码) 。

  根目录下的res目录,包含应用的界面设定。(如果仅是一个后台执行的"service"对象,则不必需)

  Apk根目录下的META-INF目录也是必须的,它用以存放应用作者的公钥证书与应用的数字签名。

   当应用被安装后,这个apk文件会原封不动地移至设备的data/app目录下,实际运行的,则是Dalvik将其中Classes.dex进行编译后 的Classes.odex(存放在Dalvik缓存中,刷机时的'cache wipe就是清除Dalvik的odex文件缓存')。

  优点:

  完全不需要Root,适用于所有版本的Android设备。不会损坏系统,可以吊销任意一项Android权限。

  问题:

  1,需要重新安装应用,该行为可能会丢失应用的配置、历史记录。

  2,执行权限吊销的应用的数字签名会被更改,无法直接更新。对于那些设计不良(没有意料到'不声明权限'情况的),或有额外自校验的应用,可能会无法运行。

  3,无法用于设备上的预装应用,除非制造商好心地将该应用设置为"可以删除"的状态。

  4,这个方法修改了apk包中的内容------尽管实际上AndroidManifest.xml和数字签名并不算是应用程序的本身,但修改它们可能引发著作权的问题。

  5,需要开启"未知源"。

  6,这是一个收费应用。 

  CyanogenMod 7.1(及以上版本)

  Cyanogenmod是一款著名的第三方编写的开源Android ROM。

   CM7.1加入了控制权限的开关,官方的名称是"Permission Revoking",任何非系统/保护应用在安装后,可直接吊销任意一项权限,其效果等价于直接删除apk包中AndroidManifest.xml的 对应条目,但不会引发自校验的问题。CM的权限工具的作用等同于AppShield,无非是在Android自身的权限系统中添加了一个开关。

  优点:

  免费,使用简便,可随时,任意地吊销、恢复非预装应用的任意一项权限;不存在数字签名的问题,因而不影响使用自校验的应用程序。

  问题:

  此功能仅在Cyanogen Mod 7.1及以上版本提供,无法用于其它rom。因为是由Android系统出面吊销权限,其实现原理与App Shield完全相同,同样的,应用程序会因为设计不良而出现崩溃。  

  Permission Denied

  这是可以吊销任意Android应用(注意,不当地吊销系统应用的权限可能会导致手机固件损坏,无法启动)的任意权限,对权限的修改在重启后生效。

   实现原理应该与Cyanogen Mod 7.1+完全相同,适用于任何已经Root的系统,因为一般的Android系统虽然事实上支持权限吊销,但没有像Cyanogen Mod那样放置接口,因此需要重启后才能应用权限配置。同样也有系统出面拒绝权限而导致的崩溃现象。

  优点:

  效果与Cyanogen Mod中的权限吊销效果一致,且可吊销系统应用的权限。同时提供了免费与收费版本,免费版并没有基本功能的缺失。适用于所有版本号不低于1.6的Android设备。

  问题:

  调整后的权限需要重启才能生效。设计不良的应用会崩溃。不恰当的权限修改会损坏系统,导致无法开机。  

  PDroid

   PDroid实际上是一个Android内核补丁加上一个用于管理的外部应用。补丁需要在Recover环境中刷入系统,也可以由开发者自行移植入系 统。该软件在Android ASOP 2.3.4代码基础上开发,仅适用于没有改动内核的Android 2.3系统,目前还未支持Android 4。

  为了避免Cyanogen Mod 7.1+权限吊销(Permission revoking)导致的崩溃问题,以及后台服务(如LBE,QQ手机管家等,PDroid的作者认为通过后台服务拦截权限并不是好办法),PDroid 并不阻止应用程序声明权限,但会在其实际索取相关信息时,予以阻止。通俗地说,就是签署协议但不执行。在PDroid的用户界面,用户能随时精确地控制涉 及隐私的各项权限。对于某些内容,除了阻止外,用户还可以伪造一个随机或指定的数据。

  可控制的内容包括:

  IMEI(可伪造)

  IMSI(可伪造)

  SIM卡序列号(可伪造)

  手机号码(可伪造)

  来,去电号码

  SIM卡信息

  当前蜂窝网络信息

  (以上七者均来自Android.Permission.READ_PHONE_STATE)

  GPS定位信息 (可伪造,来自Android.Permission.FINE_LOCATION)

  基站定位   (可伪造,来自Android.Permission.COARSE_LOCATION)

  系统自带浏览器的历史,书签(Android.Permission.BOOKMARKS)

  联系人    (android.permission.READ_CONTACTS)

  通话记录   (android.permission.READ_CONTACTS)

  系统日志   (android.permission.READ_LOGS)

  当前账户列表   (android.permission.GET_ACCOUNTS)

  当前账户的授权码  (android.permission.USE_CREDENTIALS)

  短信,彩信 (可能与这5个权限有关)

          android.permission.READ_SMS

          android.permission.RECEIVE_SMS

          android.permission.SEND_SMS

          android.permission.WRITE_SMS

          android.permission.RECEIVE_MMS

  日历    android.permission.READ_CALENDAR

   PDroid的内核补丁并不通用,每一个Rom都需要特定的补丁。开发者除了提供了几个特定机型下Cyanogen Mod,HTC Sense修改版ROM的专用补丁外,还推出了一个补丁生成工具(PDroid Patcher),用户可以给自己的ROM生成专用的内核补丁。使用该Patcher需要安装JDK(java Development Kit)。

  优点:

  PDroid避免了通过Android系统进行权限吊销的导致的潜在崩溃问题,也不需要后台服务。对隐私信息的控制是最精细的。尽管设备必须Root,但应用本身不需要Root权限。

  问题:

  安装过程是最繁琐,最不可靠的,容易导致ROM损坏,适用范围也小,需要用户有相当的技能(能安装JDK,会刷机)才可使用;只提供对隐私有关权限的控制,不提供网络访问,的控制。以这些为代价,它几乎没有其它缺点。  

  LBE安全大师

  实际上最常用的是以LBE为代表的通过一个Root权限的后台服务来拦截相关行为的工具。除了LBE外,还有QQ手机管家等应用。这里以LBE安全大师为例介绍。

   LBE是国内一个叫"LBE安全小组"开发的工具,支持Android2.0~4.0。它的核心功能是像杀毒软件一般,通过一个需要Root权限的后台 服务,劫持所有调用权限的行为,并放行用户许可的部分(其官方宣传为'API级别拦截')。它和PDroid一样几乎不会引发应用程序崩溃,它支持拦截几 个涉及用户的关键权限(LBE手机管家3.1/3.2):

  读取短信  (android.permission.READ_CONTACTS)

  联系人记录  (android.permission.READ_CONTACTS)

  通话记录  (android.permission.READ_CONTACTS)

  定位   (Android.Permission.COARSE_LOCATION

        Android.Permission.FINE_LOCATION)

  手机识别码  (与Android.Permission.READ_PHONE_STATE有关)

  通话状态  (与Android.Permission.READ_PHONE_STATE有关)

  发送短信(具体原理不明,同样类似于禁止这五个权限

        android.permission.READ_SMS

        android.permission.RECEIVE_SMS

        android.permission.SEND_SMS

        android.permission.WRITE_SMS

        android.permission.RECEIVE_MMS)

  拨打电话  (android.permission.CALL_PHONE)

  通话监听  (android.permission.PROCESS_OUTGOING_CALLS)

  除此以外,LBE还可以分别控制应用在Wifi,手机网络的联网权限,其原理是依靠IPtables防火墙,而非通过Android的"Internet"权限。

  此外LBE手机管家还提供基于智能内容审查的短信拦截、来电归属地显示,以及禁用系统(保护)应用,进程管理,杀毒等功能。

  LBE提供两个版本,一个叫"LBE安全大师",是一个全面的手机管家类应用,更新比较频繁,另一个版本(LBE手机隐私卫士,LBE Security lite)仅提供权限方面的管理。

  考虑到主要市场在国内,LBE的发行策略看上去有些奇怪,它在Google的官方市场并不发行最新版。通常只能只能在LBE的官方网页,以及国内的应用市场获得最新版本。

  优点:

  使用非常简单,功能强大而全面,风险很小,可以控制系统应用。适用范围广,有很多替代产品。

  问题:

  需要后台服务 (尽管蚕豆网有个评测,认为它对能耗几乎没有影响),不能控制所有的Android权限。     

  4  自启动的控制

  Android对后台服务有着最好的支持。

  在Android中可以自由地开发一种称为'Service'的后台运行的对象,加上没有苹果公司对应用程序的严格限制。诸如QQ挂机,即时调用第三方应用程序之类的形式都可以轻易实现。

  为了全面支持后台服务,也为了适应移动设备资源紧张,不得不经常清理内存的问题,应用可在系统中设置触发器,当系统发生了某个特定特定事件时(系统启动,拨打电话,收发信息,安装、卸载应用,插上电源等,或应用程序自行定义的事件),就会触发启动应用程序。

  AutoStarts 自启动管理

  AutoStarts是一个收费应用,通过它,用户能了解系统中每一项程序会在什么场合下被触发运行。如果提供Root权限,则还能禁止这样的行为。

   这里以Google Maps应用6.2版为例。默认情况下,这款应用总是会保持后台运行,并每小时向Google发送一次当前用户的位置信息。为了阻止这样的行为,需要联合 使用AutoStarts与任意一款进程管理应用:在AutoStarts中,阻止Google Maps的自行启动(如图),在每次使用完后,把Google Maps的进程杀掉。 

  5  其他

  Root带来的风险

  有一个钻牛角尖的说法认为,一旦对设备进行了Root,便无安全一说,只要恶意程序一旦偷偷获得Root级别,一切都是空谈。

   这种说法之所以钻牛角尖,是因为:一方面Android中的Root权限通常都是需要用户通过Superuser应用进行授权的,这已经够用,虽然不能 指望Superuser无懈可击;另一方面,控制Android权限主要是为了让应用程序在"灰色地带"的行为收敛一些,它们实际显然不是病毒等犯罪软 件。

  著作权的问题 (作者不是法律方面的专家,以下言论仅供参考)

  我们知 道,Android中的应用程序是基于Java语言编写的。而为了达到跨平台的目的,Java软件是以字节码(或叫中间代码,bytecode),而非计 算机能直接执行的机器码(Machine Code,有时也叫作Binary)的形式存在。因此执行Java软件时,需要一个Java虚拟机(Android系统中的Java虚拟机就是 Dalvik)负责解释运行,有的时候,虚拟机还会通过即时编译(JIT)的方法将字节码编译为机器码后再运行,以提高程序的执行效率。

  这就出现一个很有趣的现象:

  除非另行规定,作为设备的拥有者,用户总是可以自行决定如何使用软件,能自行决定程序能否访问用户自己的计算机(移动设备亦然)里面的各个内容、对象。

  由此衍生出,在需要对代码编译、解释的场合,用户也能通过对编译器(解释器)的干预,来影响代码的执行效果。在Android中,用户还可以在Dalvik解释、编译的时候动手。

   这是因为,著作权仅保护了软件代码不受到非授权的反向工程,未授权传播等侵犯。另一方面,对于Android上的Java,网页中的 javascript程序,赋予用户解释、编译的权利是程序能执行的先决条件;同时,软件发行者发通常也会主动提出放弃这种权利(表现为'软件按原样提供 '、'不对使用软件造成的后果负责'等条目)

  在编译、解释的过程中,需要通过汇编(Assemble),连接(Link)等方法将编译 好的对象(Object)、方法(Function)联系起来。默认情况下,这些行为是由原始的代码(源代码、中间代码)与编译器(解释器)决定的,但是 用户可以通过制约编译器(解释器)的设置,从而影响到最终代码。这么做是没有问题的。

  还有一种,应用程序在安装后,会在系统中产生一些 缓存,或注册一些信息。当其中的内容有关用户数据时,读取或修改它们也是没有问题的。这就是所谓"只要是你的东西总是你的";也是Cyanogen Mod、Permission Denied不会涉及版权问题的原因所在。

   总之,一个Android应用之所以能运行的前提是:

  1,首先,用户允许使用这个应用

  这也可以理解成:用户安装了应用(以及因此设定的后台对象),购买了预装应用的手机。这一点即不影响应用程序的主动通知义务,也不影响用户事后的干预。

  2,接下来,用户允许Dalvik对该应用使用"解释","JIT"的方法,从而该应用程序得以执行。

  3,用户随时可以对该应用作出任意不违反版权的干预。

  所以,在没有另行规定的前提下,用户总是可以自行决定,通过给应用程序分配自定义的权限;或是在应用程序调取内容,对象时予以阻断。同时,用户也需要自行承担因不当操作产生的后果。    

  附录:

  1、 数字签名

  数字签名是一种使用了公钥加密领域的技术实现,用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算,一个用于签名,另一个用于验证。数字签名可以轻易地验证完整性(正确性),合法签署的数字签名具有不可否认性。 (摘录自维基百科"数字签名"条目,有修改)

  2、 版权声明

  文章中引用的图标,图片或图片的部分,以及部分文字的引用,仅出于合理使用的目的,可能是持有人版权所有的。

  来源:fcerebel投稿。

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