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

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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