信安软考第二十五章移动应用安全需要分析与安全保护工程

一、移动安全威胁与需求分析

移动应用系统包括三个部分：移动应用（APP）、通信网络（包括无线网络、移动通信网络、互联网）、应用服务端（有相关服务器构成，处理来自app的相关信息数据）

移动应用的安全威胁主要有以下类型：

（1）移动操作系统平台安全威胁：目前市场上存在的移动操作系统IOS、Android，都存在不同程度的漏洞

（2）无线网络攻击：内容监听、假冒基站、网络域名欺诈、网络钓鱼等

（3）恶意代码

（4）移动应用代码逆向工程：攻击者通过对移动应用的二进制代码进行反编译分析，获取移动应用的源代码的关键算法思路或窃取敏感数据

（5）移动应用程序非法篡改：攻击者利用安全工具，非法篡改移动应用程序，实现恶意攻击，窃取用户信息

二、Android系统安全与保护机制

2.1 Android 系统组成概要

Android是Google的一个开源的移动终端操作系统。其系统结构分为Linux 内核层（Linux Kernel）、系统运行库层（Libraries和Adroid Runtime）、应用程序框架层（Application Framework）和应用程序层（Application）。

Android系统的各层都面临着不同程度的安全威胁。其中，Android系统的基础安全威胁来自于Linux内核攻击，内核漏洞常常导致攻击者能够获得系统最高权限。

2.2 Android 系统安全机制

为保护Android系统以及应用终端平台安全，Android系统在各层都采取了响应的安全措施，以尽可能地保护移动用户数据、应用程序和设备安全。

（1）权限声明机制

为操作权限和兑现之间设定了一些限制，只有把权限和对象进行绑定，才可以有权操作对象。当然，权限声明机制还制定了不同级别的认证方式的制度。在默认情况下Android应用程序不会被授予权限，其权限分配根据Android应用APK安装包中的Manifest文件确定。应用程序的权限包括normal权限、dangerous权限、signature权限、signatureOrSystem权限。

normal权限不会给用户带来实质性的伤害；dangerous权限可能会给用户带来潜在威胁，如读取用户位置信息，读取电话簿；signature权限表示具有同一签名的应用才能访问；signatureOrSystem权限主要由设备商使用。

（2）应用程序签名机制

Android将应用程序打包成.APK文件，应用程序签名机制规定对APK文件进行数字签名，用来标识相应应该用程序的开发者和应用程序之间存在的信任关系。所有安装到Android系统中的应用程序都必须有一个数字证书，此证书用于标识应用程序的作者和应用程序之间的信任关系。

（3）沙箱机制

（4）网络通信加密

Android支持使用SSL/TLS协议对网络数据进行传输加密，以防止敏感数据泄露

（5）内核安全机制

Android系统的内核采用分区和Linux ACL权限控制机制。Linux ACL权限控制机制是指每个文件的访问控制权限都由其拥有者、所属的组、读写执行三个方面共同控制。文件爱创建时被赋予了不同的应用程序ID

三、 iOS系统安全与保护机制

3.1 IOS系统组成概要

苹果公司建立以IOS平台为核心的封闭生态系统，ios核心与Mac os的核心都源于Apple Darwin。ios系统架构如图分为四层：核心操作层（Core OS Layer）、核心服务层（core Services Layer）、媒体层（Media Layer）和可触摸层（Cocoa touch Layer）

3.2 iOS系统安全机制

iOS平台的安全架构可分为硬件、固件、软件，如图

硬件、固件层由设备密钥、设备组密钥、苹果根认证、加密引擎、内核组成。Secure Enclave是苹果高版本A系列处理器中的协处理器，独立于应用处理器之外，提供所有加密操作

软件层由文件系统、操作系统分区、用户分区、应用沙盒及数据保护类构成

苹果基于这一安全架构，集成了多种安全机制，主要如下：

（1）安全启动链。ios启动过程中使用的组件要求完整性验证，确保信任传递可控。

（2）数据保护。针对移动设备丢失或被窃取导致的泄露数据的风险，苹果提供了数据保护API，防止他们在数据设备丢失时，数据丢失。

（3）数据的加密与保护机制：ios内所有用户数据都是强制加密，加密功能不能关闭。

（4）地址空间布局随机化：ios引入地址空间随机化（ASLR）保护技术，利用ASLR技术，确保ios的二进制文件、库文件、动态链接文件、栈和堆内存地址的位置是随机分布的，从而增强抗抵抗能力。

（5）代码签名：ios系统要求所有可执行程序必须使用苹果公司发放的证书签名

（6）沙箱机制：ios为限制恶意代码造成的破坏，通过沙箱机制，可以限制进程的恶意行为。

四、移动应用安全能保护机制与技术方案

4.1 移动应用App安全风险与安全加固

移动应用App是指运行在智能设备终端的客户端程序，其作用是接收和响应移动用户的服务器请求，是移动服务界面窗口。但由于移动应用App安装在用户智能设备上，很容易遭受反编译、调试、篡改、数据窃取等安全威胁。

为保护移动应用App的安全性，常采用以下安全保护措施

（1）防反编译。对移动应用程序文件进行加密处理，防止攻击者通过静态的反编译工具，获取应用的源代码。还可以通过对移动应用程序进行代码混淆，增加破解阅读代码的难度。常见的混淆方法有名字混淆、控制混淆、计算混淆等

动态调试利用调试器启动或附加应用程序，可对应用程序运行时的情况进行控制，可以在某一行代码上设置断点，使进程能够停在指定代码行，并实时显示进程当前的状态，甚至可通过改变特定使用目的寄存器值来控制进程到的执行。通过调试器，可以获取应用程序运行时的所有信息。

（2）防调试。应用程序设置调试检测功能，以触发反调试安全保护措施，如清理用户数据、报告程序所在设备情况、禁止使用某些功能甚至直接退出运行。

（3）防篡改。通过数字签名和多重校验的防护手段，验证移动应用程序的完整性，防范移动应用程序APK被二次打包以及盗版。

（4）防窃取。对移动应用相关的本地数据文件、网络通信等进行加密，防止数据被窃取。

国内的App安全商用加固工具有腾讯乐固、360加固和梆梆加固；免费的有ProGuard

4.2 移动应用共App安全检测

常见的移动移动App网络安全监测内容如下

身份认证机制检测
通信会话安全机制检测
敏感信息保护机制检测
日志安全策略检测
交易流程安全机制检测
服务端鉴权机制检测
访问控制机制检测
数据防篡改能力检测
防SQL注入能力检测
防钓鱼安全能力检测
App安全漏洞检测

4.3 移动应用安全综合应用案例分析

金融移动安全

一些安全厂商提供的金融类App安全保护方案

（1）实施移动App安全开发管理

（2）移动App通信内容安全加密保护

（3）移动App安全加固

（4）移动App安全测评

（5）移动App安全监测

运营商移动安全

运营商移动应用安全主要面临的安全威胁如下

（1）账号、密码窃取

（2）漏洞利用

（3）恶意代码

（4）数据窃取

（5）恶意刷量、刷单

（6）拒绝服务攻击

（7）计费SDK破解

（8）钓鱼攻击

（9）社工库诈骗

针对运营商移动应用安全问题，

加固运营商App

对提交到运营商应用市场的第三方App提供病毒、木马、恶意代码查杀服务

对运营商的计费SDK提供防调、防改、防破解的加固保护服务

对运营商的通信协议、证书进行加密

提供基于移动应用的威胁态势感知服务，实时预警接入网络的异常流量、入侵攻击、风险App等

移动办公主要面临以下风险：

设备丢失

信息泄露

恶意攻击

共享访问

WiFi监听。接入钓鱼热点，通信数据被劫持监听