CN106203162A

CN106203162A - 一种疏堵结合的隐私保护方法与系统

Info

Publication number: CN106203162A
Application number: CN201610514332.0A
Authority: CN
Inventors: 宋军; 王力哲; 杨帆; 王开心; 赵健; 顿明
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN106203162B

Abstract

本发明公开了一种疏堵结合的隐私保护方法与系统，该方法包括以下步骤：1）扫描应用，列出应用申请的所有权限，判断已安装应用是否涉及敏感权限；2）对涉及敏感权限的应用，提示用户对其使用欺骗函数策略或跳跃函数策略；所述欺骗函数策略具体如下：对应用程序涉及的敏感权限进行hook，在被hook的函数中植入欺骗函数，当监控到应用访问敏感权限时，对其返回一个虚假值；所述跳跃函数策略具体如下：提取恶意应用所涉及的权限，通过修改权限函数的入口地址，绕过恶意应用权限的调用；3）根据用户选定的策略，当敏感权限申请数据时，对敏感权限返回虚假值或直接跳过权限调用。本发明能有效解决现有的手机应用的隐私泄露、权限滥用等安全问题。

Description

一种疏堵结合的隐私保护方法与系统

技术领域

本发明涉及信息安全技术，尤其涉及一种疏堵结合的隐私保护方法与系统。

背景技术

Android操作系统是由Google和开放手持设备联盟共同开发的移动设备操作系统。自2008年9月，第一版Android（ Android 1.1）发布，至今已历经近七年，其发展仍然呈现高速增长趋势。 Android作为一个开放式的移动互联网操作系统，已成为应用最广的移动互联网平台。据全球市场研究公司Gartner数据显示， 2014年Android系统全球市场占有率为80.7%，总销量为12.45亿部，牢牢占据着全球智能手机市场份额第一的位置。

360互联网安全中心将 2014年监测的 Android恶意程序根据中国反网络病毒联盟的分类标准进行了分类统计，其中感染次数最高的为资费消耗类，占比74.362%，之后是隐私窃取和恶意扣费，分别占10.8%和10.6%。其他类型（流氓行为、系统破坏、远程控制、恶意传播）的恶意程序感染量占比约为 1%。感染量最大的资费消耗类恶意程序的主要恶意行为是通过自动联网、上传和下载数据、安装其他应用等消耗用户手机流量和资费。

由于 Android 本身的开放性以及管理制度的不健全等诸多因素，其安全性问题正逐步暴露出来，已成为遭受攻击最多的移动平台。特别是国内第三方市场的审核制度不严格，让 Android 平台的安全性问题雪上加霜，时刻威胁着用户的隐私。

传统安全解决方案是对敏感权限进行拦截，这通常会导致应用程序功能受限，甚至程序崩溃。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种疏堵结合的隐私保护方法与系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种疏堵结合的隐私保护方法，包括以下步骤：

1）扫描已安装的应用，列出应用申请的所有权限，判断已安装应用是否涉及敏感权限；

2）对涉及敏感权限的应用，提示用户对其使用欺骗函数策略或跳跃函数策略；

所述欺骗函数策略具体如下：对应用程序涉及的敏感权限进行hook，在被hook的函数中植入欺骗函数，当监控到应用访问敏感权限时，对其返回一个虚假值；

所述跳跃函数策略具体如下：提取恶意应用所涉及的权限，通过修改权限函数的入口地址，绕过恶意应用权限的调用；

3）根据用户选定的策略，当敏感权限申请数据时，对敏感权限返回虚假值或直接跳过权限调用。

按上述方案，所述步骤2）中策略函数实现流程如下：

2.1）在 hook方法的前后设定好参数信息；

2.2）找到要hook的类名；

2.3）根据要hook的类名，找到将要hook类的构造方法和非抽象方法；

2.4）将获取到的构造方法和非抽象方法进行hook操作；

2.5）对应用程序的相关权限进行虚假设置，当应用程序调用系统的服务的一个函数时，通过beforeHookedMethod()函数或afterHookedMethod()函数达到返回虚假值或跳过函数调用的目的。

一种疏堵结合的隐私保护系统，包括：

敏感权限扫描模块，用于扫描已安装的应用，判断已安装应用是否涉及敏感权限；

策略选择模块，用于对涉及敏感权限的应用，提示用户对其使用欺骗函数策略或跳跃函数策略；

策略函数模块，包括欺骗函数策略模块和跳跃函数策略模块；

欺骗函数策略模块，用于对应用程序涉及的敏感权限进行hook，在被hook的函数中植入欺骗函数，当监控到应用访问敏感权限时，对其返回一个虚假值；

跳跃函数策略模块，用于提取恶意应用所涉及的权限，通过修改权限函数的入口地址，绕过恶意应用权限的调用；

权限疏导防控模块，用于根据用户选定的策略，当敏感权限申请数据时，对敏感权限返回虚假值或直接跳过权限调用。

按上述方案，所述策略函数模块中策略函数实现流程如下：

1）在hook方法的前后设定好参数信息；

2）找到要hook的类名；

3）根据要hook的类名，找到将要hook类的构造方法和非抽象方法；

4）将获取到的构造方法和非抽象方法进行hook操作；

5）对应用程序的相关权限进行虚假设置，当应用程序调用系统的涉及隐私服务的时，通过beforeHookedMethod()函数或afterHookedMethod()函数达到返回虚假值或跳过函数调用的目的。

本发明产生的有益效果是：本发明用于解决现有的手机应用隐私数据的隐私泄露、权限滥用等安全问题。某些恶意应用私自获取通讯录信息、私自发送短信，私自获取地理位置信息等，泄露了用户的隐私信息。传统安全解决方案是对敏感权限进行拦截，这通常会导致应用程序功能受限，甚至程序崩溃。采用本发明方法，用户不用担心这个问题，用户可以利用欺骗函数策略和跳跃函数策略，对敏感权限返回一个虚假值或直接跳过权限的调用，实现对敏感权限的“疏导”防控。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的方法流程示意图。

图2是本发明的权限疏导防控模块关系示意图。

图3是本发明中策略函数模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明的权限疏导防控流程示意图。引入了基于Xposed框架的Android API Hook技术，设计欺骗函数策略和跳跃函数策略。对于欺骗函数策略：对应用程序涉及的敏感权限进行hook，在被hook的函数中植入欺骗函数，当监控到应用访问敏感权限时，对其返回一个虚假值；对于跳跃函数策略：提取恶意应用所涉及的权限，通过修改权限函数的入口地址，绕过恶意应用权限的调用，进而实现对敏感权限的“疏导”防控。

图2是本发明的权限疏导防控模块关系示意图。流程是：

（1）Android 系统启动流程，在系统启动过程中调用 Xposed 框架；Android 系统启动，首先会加载系统内核，内核加载完毕后，第一个执行的是 init 进程， init 进程首先要做的是设备的初始化工作，然后读取 inic.rc 文件并启动系统中的重要外部程序Zygote。

Zygote 进程是 Android 所有进程的孵化器进程，它启动后会首先初始化Dalvik 虚拟机，然后启动 system_server 并进入 Zygote 模式，通过 socket 等候命令。 system_server 进程就是由 Android 系统的 system/bin 目录下的 app_process程序运行创建的。当执行一个 Android 应用程序的时候， system_server 进程通过socket 方式发送命令给 Zygote，Zygote 收到命令后通过 fork 自身创建一个 Dalvik虚拟机实例来执行应用程序的入口函数，这样一个程序就启动完成了。

Zygote 提供了三种创建进程的方法：

1. fork()：创建一个 Zygote 进程，可以继续 fork()出其它进程；

2.forkAndSpecialize()：创建一个非 Zygote 进程，不可以 fork()出其它进程；

3.forkSystemServer()：创建一个系统服务进程，终止后子进程也必须终止。其中，Zygote 进程可以再 fork 出其他进程，非 Zygote 进程则不能 fork 其他进程，而系统服务进程在终止后它的子进程也必须终止。

（2）用Xposed框架替换了系统重要程序 app_process，替换后的 app_process 中注入了自定义的代码用于在系统启动的时候加载额外的代码文件。

Dalvik 孵化器 Zygote 进程是由系统程序 app_process 创建的进程 system_server 通过 socket 通信创建自身而形成的。在 Android FrameWork 载入的时候，一个由 Xposed 定义的 app_process 程序会被复制到/system/bin 目录下。这个程序会在开机的时候添加了额外的 jar 文件到 classpath 从而实现可以在 Zygote 上下文中调用这些定义的方法。该框架由三个部分组成：

1．XposedBridge:Xposed 提供的 jar 文件， app_process 启动过程会加载该 jar文件，并且其它插件模块的开发都是基于该 jar 文件；

2. Xposed:Xposed 的 C++部分，主要用于替换/system/bin/app_process，并为XposedBridge 提供 JNI 方法；

3. XposedInstaller:Xposed 的安装包，提供对基于 Xposed 框架的插件的管理。

这个 jar 文件被放置到了/data/xposed/XposedBridge.jar 下， Zygote 进程会首先调用这个 jar 文件中的方法。 XposedBridge.jar 中有一个私有的 Native（ JNI）方法 hookMethodNative,该方法也会在 app_process 中被使用。这个方法提供一个方法对象并利用 java 的 reflection 反射机制对系统内置的方法进行覆写。

（3）对系统方法的 hook 操作，模块实现的关键技术；

Xposed 框架中真正起作用的是对系统方法的 hook 操作。自定义 java 层 hook 代码在 Xposed 提供的 before()和 after()方法中实现。 Jar 包中的本地方法hookMethodNative 会在替换后的 app_process 中被调用。它将一个类对象作为输入参数（可以通过 java 的反射机制获取）并且改变 Dalvik 虚拟机中对于该方法的定义。Xposed 将该方法的类型改变为 native 并且将这个方法的实现链接到它的本地通用类的方法。当调用那个被 hook 的方法的时候，通用的类方法依然会被调用但不会对调用者有任何的影响。在 hookMethodNative 的实现中，会调用XposedBridge 中的handleHookedMethod 这个方法来传递参数。

（4）java 反射机制；

（5）模块实现流程，从模块的一个实现分支出发详细介绍模块实现的流程。

图3是本发明中策略函数模块结构示意图。系统监控到应用申请敏感权限时，利用hook 技术转向 BeforeHookedMethod()函数，然后再执行原函数，之后转向AfterHookedMethod()函数。欺骗函数策略则是执行 AfterHookedMethod()函数之后，伪造一个回调参数，达到返回虚假值的目的；跳跃策略函数则是执行BeforeHookedMethod()函数之后，通过地址索引到 AfterHookedMethod()函数，达到跳过权限调用的目的。

本发明具有的理论意义和实际应用价值：在本发明原型系统中，用户也可以结合自己的需求，根据Android应用功能、用户使用习惯、软件熟悉程度等条件自行设定权限控制策略，实现基于 Android的个性化隐私保护，具有较明显的工程应用和科研价值。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种疏堵结合的隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的疏堵结合的隐私保护方法，其特征在于，所述步骤2）中策略函数实现流程如下：

2.1）在 hook方法的前后设定好参数信息；

2.2）找到要hook的类名；

2.4）将获取到的构造方法和非抽象方法进行hook操作；

3.一种疏堵结合的隐私保护系统，其特征在于,包括：

4.根据权利要求3所述的疏堵结合的隐私保护系统，其特征在于，所述策略函数模块中策略函数实现流程如下：

1）在hook方法的前后设定好参数信息；

2）找到要hook的类名；

4）将获取到的构造方法和非抽象方法进行hook操作；

5）对应用程序的相关权限进行虚假设置，当应用程序调用系统的服务的一个函数时，通过beforeHookedMethod()函数或afterHookedMethod()函数达到返回虚假值或跳过函数调用的目的。