基于Android的通信安防設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)當(dāng)前Android手機(jī)用戶通過(guò)手機(jī)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的需求日益增加的情況，提出了增強(qiáng)基于Android手機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的安全性的目標(biāo)，研究并采用在Android系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)攔截和過(guò)濾騷擾電話及短信的關(guān)鍵技術(shù)，繼而給出一種實(shí)現(xiàn)Android系統(tǒng)過(guò)濾電話和短信黑白名單的防騷擾的方法。通過(guò)測(cè)試Android系統(tǒng)手機(jī)的實(shí)時(shí)短信以及來(lái)電，達(dá)到攔截白名單以外所有電話以及短信，或者攔截黑名單內(nèi)所有的電話以及短信的效果，從而驗(yàn)證Android通信安防系統(tǒng)的方法性和可實(shí)現(xiàn)性。
關(guān)鍵詞：Android；短信攔截；電話攔截；黑白名單

    手機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。普通手機(jī)很難滿足人們的要求，隨著科技的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高，手機(jī)不斷更新?lián)Q代，變得更加智能化，產(chǎn)生了智能手機(jī)。智能手機(jī)在越來(lái)越被大眾所接受的同時(shí)，智能手機(jī)也伴生新的安全隱患。目前，手機(jī)上的應(yīng)用因?yàn)槭謾C(jī)的發(fā)展日漸豐富，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)越來(lái)越多的信息安全問(wèn)題，甚至已經(jīng)成為新的安全威脅。由此，可以看一下現(xiàn)有智能手機(jī)安全軟件的情況，目前針對(duì)智能手機(jī)的安全軟件大概分兩種，一種是硬安全用以殺毒；另一種軟安全用以惡意通信攔截和隱私保護(hù)，還有就是兩者的功能結(jié)合體。手機(jī)的安全問(wèn)題現(xiàn)在成為被社會(huì)各界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。
    Google在2007年11月5日公布了Android手機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)之后，Android很快進(jìn)入人們的視線。因?yàn)樽鳛橐苿?dòng)設(shè)備綜合平臺(tái)它達(dá)到了真正意義上的開(kāi)放性，擁有移動(dòng)電話工作所需的全部軟件。基于Android平臺(tái)的可開(kāi)發(fā)性和免費(fèi)等特點(diǎn)，既能在Android平臺(tái)上開(kāi)發(fā)第三方軟件，從而促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新；有助于降低開(kāi)發(fā)成本，方便創(chuàng)造特色化產(chǎn)品。這無(wú)疑使之成為智能手機(jī)操作系統(tǒng)的首選。
    目前手機(jī)應(yīng)用中還是以電話通信和短信通信應(yīng)用最為廣泛，而電話騷擾與短信廣告騷擾日益嚴(yán)重，針對(duì)此現(xiàn)象，人們紛紛采取了應(yīng)用措施，其中，一些手機(jī)平臺(tái)相繼開(kāi)發(fā)出了電話防火墻和短信防火墻。比如，塞班手機(jī)平臺(tái)的信安易衛(wèi)士，Android手機(jī)平臺(tái)下的SecrityGuarder等。文中針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于Android手機(jī)平臺(tái)的通信安防應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)了攔截騷擾電話和短信。

1 Android簡(jiǎn)介
    Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開(kāi)放源碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設(shè)備。目前尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國(guó)大陸地區(qū)較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開(kāi)發(fā)，最初主要支持手機(jī)。2005年由Google收購(gòu)注資，并組建開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。
1．1 Android系統(tǒng)具有5個(gè)優(yōu)點(diǎn)
    1)開(kāi)放性。
    2)掙脫運(yùn)營(yíng)商束縛。
    3)豐富的硬件選擇。
    4)不受任何限制的開(kāi)發(fā)商。
    5)無(wú)縫結(jié)合的Coogle應(yīng)用。
1．2 Android系統(tǒng)具有5個(gè)不足
    1)安全和隱私。
    2)首先開(kāi)賣(mài)Android手機(jī)的不是最大運(yùn)營(yíng)商。
    3)運(yùn)營(yíng)商任能夠影響Android手機(jī)。
    4)同類機(jī)型用戶減少。
    5)過(guò)分依賴開(kāi)發(fā)商缺少標(biāo)準(zhǔn)配置。
1．3 Android的系統(tǒng)構(gòu)架
1．3．1 應(yīng)用程序
    Android會(huì)同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，應(yīng)用程序包包括Email客戶端、SMS短消息程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語(yǔ)言編寫(xiě)的。
1．3．2 應(yīng)用程序框架
    開(kāi)發(fā)人員直接調(diào)用的API。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了組件的重用；任何一個(gè)應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊(不過(guò)得遵循框架的安全性限制)。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶可以方便的替換程序組件。
1．3．3 程序庫(kù)
    Android包含一些C／C++庫(kù)，這些庫(kù)是底層的，能被Android系統(tǒng)中應(yīng)用程序框架的組件使用。
1．3．4 Android運(yùn)行庫(kù)
    Android包括了一個(gè)核心庫(kù)，該核心庫(kù)提供了JAVA編程語(yǔ)言核心庫(kù)的大多數(shù)功能。每個(gè)Android程序都在Dalvik虛擬機(jī)中運(yùn)行，擁有獨(dú)立的實(shí)例。Dalvik是基于寄存器的，可以高效運(yùn)行的虛擬系統(tǒng)。Dalvik虛擬機(jī)執(zhí)行(．dex)的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對(duì)小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時(shí)虛擬機(jī)是基于寄存器的，所有的類都經(jīng)由JAVA編譯器編譯，然后通過(guò)SDK中的“dx”工具轉(zhuǎn)化成．dex格式由虛擬機(jī)執(zhí)行。Dalv ik虛擬機(jī)依賴于linux內(nèi)核的一些功能，比如線程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制。
1．3．5 Linux Kernel
    Android的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于Linux 2．6內(nèi)核，如安全性，內(nèi)存管理，進(jìn)程管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型。Linux內(nèi)核也同時(shí)作為硬件和軟件棧之間的抽象層。

2 Android通信安防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1 短信攔截功能
2．1．1 白名單
    用戶如果只想接收特定號(hào)碼的短信則點(diǎn)擊白名單選框后，進(jìn)入白名單設(shè)置界面，在白名單里添加號(hào)碼，則除了輸入白名單的號(hào)碼能夠接入本機(jī)，其他號(hào)碼用戶被自動(dòng)默認(rèn)為黑名單被屏蔽，同時(shí)被保存在查看短信歷史記錄里面，手機(jī)不會(huì)觸發(fā)短信接收的反映，在手機(jī)短信箱里也不會(huì)出現(xiàn)該短信。用戶可以通過(guò)查看短信歷史記錄，對(duì)接入的被屏蔽了的短信進(jìn)行查看。
2．1．2 黑名單
    用戶如果想屏蔽特定號(hào)碼電話的短信則點(diǎn)擊黑名單選框后，進(jìn)入黑名單設(shè)置界面，在黑名單里添加號(hào)碼，當(dāng)其短信進(jìn)入時(shí)則被屏蔽，同時(shí)被保存在短信歷史記錄里面，手機(jī)不會(huì)觸發(fā)短信接收的反映，在手機(jī)短信箱里也不會(huì)出現(xiàn)該短信。用戶可以通過(guò)查看攔截歷史記錄，對(duì)接入的被屏蔽了的短信進(jìn)行查看。
2．2 電話攔截功能
2．2．1 白名單
    用戶如果只想接聽(tīng)特定號(hào)碼的電話則點(diǎn)擊白名單選框后，進(jìn)入白名單設(shè)置界面，在白名單里添加號(hào)碼，則除了輸入白名單的號(hào)碼能夠接入本機(jī)，其他號(hào)碼用戶被自動(dòng)默認(rèn)為黑名單被屏蔽，同時(shí)被保存在攔截歷史記錄里面，同時(shí)被屏蔽的號(hào)碼用戶聽(tīng)到電話提示對(duì)方呼叫繁忙的效果，從而無(wú)法接通。用戶可以通過(guò)查看攔截歷史記錄，對(duì)接入的被屏蔽了的電話進(jìn)行查看。
2．2．2 黑名單
    用戶如果想屏蔽特定號(hào)碼電話的接入則點(diǎn)擊黑名單選框后，進(jìn)入黑名單設(shè)置界面，在黑名單里添加號(hào)碼，當(dāng)其接入時(shí)則被屏蔽，同時(shí)被保存在攔截歷史記錄里面，同時(shí)被屏蔽的號(hào)碼用戶聽(tīng)到電話提示對(duì)方呼叫繁忙的效果，從而無(wú)法接通。用戶可以通過(guò)查看攔截歷史記錄，對(duì)接入的被屏蔽了的電話進(jìn)行查看。
2．3 設(shè)定時(shí)間功能
    通過(guò)設(shè)置開(kāi)始時(shí)間和停止時(shí)間從析讓?xiě)?yīng)用自動(dòng)在此時(shí)間斷內(nèi)開(kāi)啟，超過(guò)時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉。
2．4 功能流程圖
    如圖1所示為通信攔截系統(tǒng)的功能流程。

3 Android通信安防系統(tǒng)原理及實(shí)現(xiàn)
    由于Android中本身沒(méi)有關(guān)于攔截來(lái)電和過(guò)濾短信的API，因此，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上需要采用了一些非常規(guī)的做法，難度相對(duì)較大。以下將介紹關(guān)于電話攔截和短信攔截技術(shù)。
3．1 Android-telephy整體框架原理
    主要分為C／C++與Java兩層：
    1)C／C++層：Rild，守護(hù)進(jìn)程，電話底層驅(qū)動(dòng)管理，GSM／GPRS modem，AI命令接口管理。
    2)JAVA層：RIL．Java文件進(jìn)行電話短信服務(wù)線程通過(guò)Socket與Rild進(jìn)程通信；在java的服務(wù)線程池里面有telephy的服務(wù)接口；提供處理電話的功能接口。
3．2 短信攔截原理
    固有短信的收取是通過(guò)底層框架的rild，解析之后，通過(guò)發(fā)送有序的廣播，對(duì)有序的廣播進(jìn)行中斷，通過(guò)設(shè)置廣播獲取的最高級(jí)別的權(quán)限屬性掛載程序，達(dá)到短信攔截的目的。BroadcastReceiver廣播類接收系統(tǒng)發(fā)出的短信廣播，獲取短信內(nèi)容過(guò)濾，使用abortBroadcast()方法中斷廣播避免短信到達(dá)SMS的應(yīng)用。
    關(guān)鍵代碼：

3．3 電話攔截原理
    基于Android框架的電話服務(wù)，通過(guò)該服務(wù)可以獲取到電話的大體功能，通過(guò)內(nèi)部源碼，提供的隱藏電話服務(wù)功能的API()函數(shù)，獲取到對(duì)電話處理的內(nèi)部方法調(diào)用AIDL接口ITelephy．a(chǎn)idl提供了endcall()方法，以此調(diào)用來(lái)攔截電話。電話來(lái)電信號(hào)從底層回調(diào)會(huì)發(fā)送一個(gè)無(wú)序的來(lái)電廣播和回調(diào)PhoneStateListener的接口，通過(guò)獲取廣播中的信息或者接口中的信息攔截電話。
    關(guān)鍵代碼：

   
3．4 工作原理流程
    通信安防系統(tǒng)工作原理流程如圖2所示。

4 實(shí)際測(cè)試
4．1 測(cè)試環(huán)境
    1)本應(yīng)用開(kāi)發(fā)后的．a(chǎn)pp應(yīng)用程序。
    2)用于運(yùn)行此程序的基于android2．36系統(tǒng)的三星S5830手機(jī)。
    3)用于對(duì)測(cè)試手機(jī)進(jìn)行電話通信和短信發(fā)送的兩部手機(jī)，號(hào)碼為15883673262，18202866062。
4．2 測(cè)試過(guò)程
4．2．1 白名單測(cè)試
    首先打開(kāi)通信安防軟件，點(diǎn)擊打開(kāi)攔截開(kāi)關(guān)。然后進(jìn)入白名單，輸入電話號(hào)碼15883673262，表示除了此號(hào)外，其他電話的通話和短信都會(huì)被攔截。

    接著用號(hào)碼為18202866062的電話接入本機(jī)，并且發(fā)送內(nèi)容為“你好”的短信，在本機(jī)通信安防軟件里面分別點(diǎn)擊查看來(lái)電歷史和查看短信歷史看到如下圖效果。

    測(cè)試成功，號(hào)碼為18202866062的電話對(duì)本機(jī)進(jìn)行的來(lái)電和短信都被成功攔截。
4．2．2 黑名單測(cè)試
    在刪除上例中白名單中輸入的15883673262號(hào)碼后，進(jìn)入黑名單中輸入電話號(hào)碼15883673262，表示此號(hào)碼對(duì)本機(jī)進(jìn)行的通話和短信都會(huì)被攔截。

    接著用號(hào)碼為15883673262的電話接入本機(jī)，并且發(fā)送內(nèi)容為“你好啊”的短信，在本機(jī)通信安防軟件里面分別點(diǎn)擊查看來(lái)電歷史和查看短信歷史看到如圖10、圖11所示效果。

5 結(jié)束語(yǔ)
    文中詳細(xì)介紹了基于Android平臺(tái)的來(lái)電攔截和短信攔截的實(shí)現(xiàn)原理以及測(cè)試效果，可看出它能較好的實(shí)現(xiàn)來(lái)電攔截和短信攔截的功能。但由于研究時(shí)間有限，設(shè)計(jì)還不盡完善，來(lái)電攔截技術(shù)上還有待改進(jìn)。如來(lái)電攔截，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，其效果并沒(méi)達(dá)到所期望的那么好，當(dāng)有來(lái)電接入時(shí)，如果是在原號(hào)碼前面加上86或者17951的前號(hào)則應(yīng)用程序視為不同的電話號(hào)碼處理。還有因?yàn)锳ndroid是一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，會(huì)給許多居心不良者提供方面，利用此技術(shù)來(lái)做一些惡意攔截電話短信的軟件，從而會(huì)給廣大用戶代碼不必要的麻煩。后面還應(yīng)該需要在節(jié)能方面進(jìn)行改進(jìn)，不使用service來(lái)維護(hù)后臺(tái)工作，而使用broadcastRecever來(lái)維護(hù)后臺(tái)，可以節(jié)省Android大量的電量。
    同時(shí)對(duì)于日新月異發(fā)展的Android技術(shù)，希望在不久的將來(lái)google公司完善源碼中電話和短信安全控制，能脫離對(duì)Android通信安防應(yīng)用軟件的需求。