android應用權限雜談

 1 為什麼Android總是事無巨細地告訴你應用索取的每一項權限？

相比Apple，Microsoft嚴格控制生態系統（從蘋果給開發者的“App Store Guideline”可見一斑），只允許通過官方應用商店安裝應用，並對每份上傳進行仔細地審查而言，Android的開放就意味著，Google需要向 用戶提供一系列用於為自己負責的流程、工具。所以在安裝應用前，Android總是要事無巨細地告訴你，應用肯需要控制什麼權限。

同樣，開發者也制作了一系列易用的工具，用以鑒別可疑的應用程序，或是控制權限。

圖1 Android 官方市場會強制提醒用

Andoird哪裡開放了？

在Android中，用戶能自由從本地安裝應用，自由地對SD卡進行操作，自由選擇應用市場。

如果願意放棄保修，用戶還能輕易地實行root，解鎖基帶（baseband）。只有一些產品會嚴密地鎖定bootloader（如摩托羅拉）。

最重要的是，因為ASOP（Android源代碼開放計劃）的存在，絕大部分的Android代碼都是開源的，開發者可以由此對Android系統進行 深入的修改，甚至可以自行編寫一個符合Android規范的系統實例（如Cyanogen Mod）。正是因為ASOP，這篇文章才可能介紹多達5種原理不同的權限控制方法。

圖2 Android開源計劃的標志

開放的風險

不考慮Symbian，Windows Phone 6.5（及以下）平台，那麼幾乎所有的智能手機病毒都是Android平台的，甚至官方Android Market也鬧過幾次烏龍。在國內水貨橫行的市場，情況更是火上澆油，不法業者可以在手機的ROM，甚至是bootloader中做好手腳，讓用戶有病無法醫。

在Android中，用戶可以允許系統安裝來自“未知源”（也就是非Google官方的，或手機預置市場的）應用程序。於是，移動平台最重要的門神------數字簽名就被繞過了。

圖3 Android 允許未知安裝未知來源的應用程

出於Android的開放性，也有不允許“未知源”的反例：亞馬遜的Kindle Fire平板使用了深度定制的Android，它只允許安裝來自亞馬遜官方商店的應用程序。

圖4 亞馬遜的 Kindle Fire 僅允許通過自帶的市場安裝應用

2 Android有哪些“權限”

首先需要明確一下Android中的種種“權限”。Android是在Linux內核上建立一個硬件抽象層（Android HAL），通過Dalvik以及各種庫來執行android應用的。在手機啟動時，首先需要由Bootloader（HTC手機上稱作Hboot）引導 Linux及手機上各個硬件設備的驅動程序，之後才啟動Android系統。所以其實我們會涉及到四種不同涵義的權限：

Android權限（Permission）

這指Android中的一系列“Android.Permission.*”對象，是本文的中心內容。

Google在Android框架內把各種對象（包括設備上的各類數據，傳感器，撥打電話，發送信息，控制別的應用程序等）的訪問權限進行了詳細的劃 分，列出了約一百條“Android.Permission”。應用程序在運行前必須向Android系統聲明它將會用到的權限，否則Android將會 拒絕該應用程序訪問通過該“Permission”許可的內容。

比方說，搜狗輸入法提供了一個智能通訊錄的功能，用戶可以在輸入聯系人 拼音的前幾個字符，或首字母，輸入法就能自動呈現相關聯系人的名字。為了實現這個功能，輸入法必須聲明它需要讀取手機中聯系人的能力，也就是在相關代碼中 加上聲明“android.permission.READ_CONTACTS”對象。

圖5 搜狗輸入法的智能聯系人功能

原生Android只提供了對“一刀切”式的管理，要麼同意使用，否則就根本就不安裝應用程序。當用戶遇到希望使用程序的同時，又想禁止部分Permission的場合，他就無路可走。

於是，不少開發者就搗鼓出了“第三條道路”；可惜的是，沒有一種方法能同時做到既不需要將手機固件Root，又完全不涉及對原始應用程序進行反向工程的方法。

Root

Root指獲得Android所在的Linux系統的Root（根）權限，有了根權限，你才能對Linux做出任意的修改。iOS中的越獄 （Jailbreak） 相當於獲得iOS系統的Root權限（iOS是一種類Unix系統，和Linux都使用Root的概念）。在已Root的設備中，通常都是使用一個 叫“Superuser”（簡稱SU）的應用程序來向許可的程序授以Root權限。

Bootloader的解鎖（Unlock）

利用數字簽名，Bootloader可以限定只有正確簽名的系統可以被引導。在修改固件以獲得Root以前，解鎖Bootloader通常是必須的。安裝第三方修改、編譯的固件也需要解鎖Bootloader。

基帶（Radio）解鎖

在Android系統中，基帶是上層軟件與手機中無線設備（手機網絡，Wi-Fi，藍牙等）的驅動程序之間的中介。國外的網絡運營商很喜歡鎖定基帶，從 而保證用戶只能使用運營商自己指定的sim卡。在我國，鎖定基帶是非法的，手機制造商、網絡運營商也不可以通過鎖定基帶的方法對待違約客戶。iOS的“解 鎖”就是解鎖iOS中的基帶軟件。

為什麼要控制Android權限

魚和熊掌不可兼得，Android的世界有很多自由，壞人也能自由地做壞事。它的生態系統很強調自主：用戶可以自主地減小風險，僅使用官方市場的應用程序，也可以自主地解除安全限制，從而獲得更多自由。因此，在遇到壞事的時候，用戶也不得不自主一下：

1， 抵制不道德，乃至非法行為

幾乎所有的Android安全軟件都能對來電、信息進行控制，以減少騷擾。

另一方面，很多應用都會要求它們實際功能以外的權限，表現在非（主動）告知地搜集設備序列號，位置信息，誘使用戶默認地上傳聯系人列表等方面。

更壞一點的應用程序，則會踏入犯罪的范疇，比如能偷偷發出扣費信息，或是作為黑客的偷窺工具。

2， 減少惡意軟件的損害

惡意軟件即便潛伏成功，也難以獲得權限，從而減少損失。

3， 用戶有權自主地在抑制應用程序的部分權限時，繼續使用該應用程序，而只承擔由於自行設置不當而帶來的後果。

用戶擁有設備的所有權，因此有權自主控制設備上的內容、傳感器等對象的訪問；同時有權（不）運行，（不）編譯設備上的應用程序。

大多數應用程序在運行時，並未達成主動告知的義務，是失誤；然而即使主動告知，用戶還是可以不理會。

為什麼Android官方市場的強制提醒權限的行為不屬於主動告知：

通過Android官方市場，“打包安裝器”安裝應用程序時，所顯示的“權限”僅是在安裝包內AndroidManifest.xml聲明的值，而非應 用程序實際上會調用的內容。該值僅用來表明Android系統能向應用授予的最大可能的權限。即便一個“Hello World”式的應用程序，也可以在AndroidManifest.xml中聲明所有可能的Android Permission。

這就是說，在AndroidManifest.xml中聲明的值與應用程序實際調用的權限有關聯，但不等同，且這種提示是由Android系統負責實施的強制行為。

正確的理解是：“應用程序（被迫地）讓Android系統告知用戶，它在AndroidManifest.xml中所聲明的事項。”

這意味著應用程序在使用重要權限前，依然需要自行、主動地通知用戶相關事宜。

圖6 應用程序須要AndroidManifest.xml中聲明調用到的權限

然而，即便只是讓一半的應用程序達到以上的標准，也是不可能的。應用程序需要通過收集用戶信息，程序的錯誤日志。從而統計用戶的喜好，改進程序。另一方 面，這也是發送精確廣告但不追溯到用戶身份信息的方式，這一點對於免費應用而言，是極其重要的。我們之所以能知道不同型號手機的占有率，應用軟件的流行 度，是與這樣的統計不可分離的。

一旦每個應用程序都專業地主動發出提醒，不專業的用戶（大多數用戶都是不專業的）通常會將之視為如同海嘯警報一般的危機。

這麼做對誰都沒有好處------用戶方的隱私權是毋庸置疑的，然而應用程序方面的獲取信息記錄的需求也是無可阻擋的。如果每個用戶都打算阻止，只會落得被迫接受不平等條約的下場，在溫飽以前，不會有人考慮小康的問題。

於是，現狀就變得有趣：用戶人享受著相同的服務；其中大部分用戶出於不知情/好意，默默地向開發者、廣告商提供了信息，剩下的少數用戶則能阻斷這種勞務。而作為維持Android平台的信息商人Google，只確保在它的地盤裡，不會發生觸碰底線的事情。

一句話總結：

設備是我的，不管你怎麼說，反正我說了算，但我說的話大多是不算數的。

3 權限控制的方法

這裡開始介紹各種控制Android權限的辦法。可惜的是，幾乎所有的手段都需要對設備進行Root，如果不這麼做，則需要付出不小代價。

App Shield（國內常見的名字：權限修改器）

它是一個需要付費的Android應用，其原理是修改應用程序的apk安裝包，刪除其中AndroidManifest.xml文件內，用於聲明權限的 對應“Android.Permission.*”條目，然後再用一個公開的證書對安裝包重新簽名（需要允許“未知源”），這樣一來，應用程序就不會向系 統申請原先所需的權限。當應用運行至相應的流程時，系統將直接拒絕，從而達到用戶控制權限的目的。

對於已安裝的應用，AppShield也會按照同樣方法制作好apk安裝包，然後讓用戶先卸載原始的應用，再安裝調整過的應用。除了該應用數字簽名外，用戶可以隨時通過執行同樣的流程，將吊銷的權限恢復。

圖7 AppShield

Apk文件的結構

Android應用都是打包成以.apk擴展名結尾，實際上是zip的文件格式。

一個合法的apk至少需要這些成分：

根目錄下的“AndroidManifest.xml”文件，用以向Android系統聲明所需Android權限等運行應用所需的條件。

根目錄下的classes.dex（dex指Dalvik Exceptionable），應用（application）本身的可執行文件（Dalvik字節碼） 。

根目錄下的res目錄，包含應用的界面設定。（如果僅是一個後台執行的“service”對象，則不必需）

Apk根目錄下的META-INF目錄也是必須的，它用以存放應用作者的公鑰證書與應用的數字簽名。

當應用被安裝後，這個apk文件會原封不動地移至設備的data/app目錄下，實際運行的，則是Dalvik將其中Classes.dex進行編譯後 的Classes.odex（存放在Dalvik緩存中，刷機時的‘cache wipe就是清除Dalvik的odex文件緩存’）。

優點：

完全不需要Root，適用於所有版本的Android設備。不會損壞系統，可以吊銷任意一項Android權限。

問題：

1，需要重新安裝應用，該行為可能會丟失應用的配置、歷史記錄。

2，執行權限吊銷的應用的數字簽名會被更改，無法直接更新。對於那些設計不良（沒有意料到‘不聲明權限’情況的），或有額外自校驗的應用，可能會無法運行。

3，無法用於設備上的預裝應用，除非制造商好心地將該應用設置為“可以刪除”的狀態。

4，這個方法修改了apk包中的內容------盡管實際上AndroidManifest.xml和數字簽名並不算是應用程序的本身，但修改它們可能引發著作權的問題。

5，需要開啟“未知源”。

6，這是一個收費應用。

CyanogenMod 7.1（及以上版本）

Cyanogenmod是一款著名的第三方編寫的開源Android ROM。

CM7.1加入了控制權限的開關，官方的名稱是“Permission Revoking”，任何非系統/保護應用在安裝後，可直接吊銷任意一項權限，其效果等價於直接刪除apk包中AndroidManifest.xml的 對應條目，但不會引發自校驗的問題。CM的權限工具的作用等同於AppShield，無非是在Android自身的權限系統中添加了一個開關。

圖8 Cyanogen Mod 7.1中的權限吊銷（Permission Revoking）設定

優點：

免費，使用簡便，可隨時，任意地吊銷、恢復非預裝應用的任意一項權限；不存在數字簽名的問題，因而不影響使用自校驗的應用程序。

問題：

此功能僅在Cyanogen Mod 7.1及以上版本提供，無法用於其它rom。因為是由Android系統出面吊銷權限，其實現原理與App Shield完全相同，同樣的，應用程序會因為設計不良而出現崩潰。

Permission Denied

這是可以吊銷任意Android應用（注意，不當地吊銷系統應用的權限可能會導致手機固件損壞，無法啟動）的任意權限，對權限的修改在重啟後生效。

實現原理應該與Cyanogen Mod 7.1+完全相同，適用於任何已經Root的系統，因為一般的Android系統雖然事實上支持權限吊銷，但沒有像Cyanogen Mod那樣放置接口，因此需要重啟後才能應用權限配置。同樣也有系統出面拒絕權限而導致的崩潰現象。

圖9 Permission Denied免費版吊銷應用程序權限的場景

優點：

效果與Cyanogen Mod中的權限吊銷效果一致，且可吊銷系統應用的權限。同時提供了免費與收費版本，免費版並沒有基本功能的缺失。適用於所有版本號不低於1.6的Android設備。

問題：

調整後的權限需要重啟才能生效。設計不良的應用會崩潰。不恰當的權限修改會損壞系統，導致無法開機。

PDroid

PDroid實際上是一個Android內核補丁加上一個用於管理的外部應用。補丁需要在Recover環境中刷入系統，也可以由開發者自行移植入系 統。該軟件在Android ASOP 2.3.4代碼基礎上開發，僅適用於沒有改動內核的Android 2.3系統，目前還未支持Android 4。

圖10 PDroid的界面

為了避免Cyanogen Mod 7.1+權限吊銷（Permission revoking）導致的崩潰問題，以及後台服務（如LBE，QQ手機管家等，PDroid的作者認為通過後台服務攔截權限並不是好辦法），PDroid 並不阻止應用程序聲明權限，但會在其實際索取相關信息時，予以阻止。通俗地說，就是簽署協議但不執行。在PDroid的用戶界面，用戶能隨時精確地控制涉 及隱私的各項權限。對於某些內容，除了阻止外，用戶還可以偽造一個隨機或指定的數據。

可控制的內容包括：

IMEI（可偽造）

IMSI（可偽造）

SIM卡序列號（可偽造）

手機號碼（可偽造）

來，去電號碼

SIM卡信息

當前蜂窩網絡信息

（以上七者均來自Android.Permission.READ_PHONE_STATE）

GPS定位信息 （可偽造，來自Android.Permission.FINE_LOCATION）

基站定位 （可偽造，來自Android.Permission.COARSE_LOCATION）

系統自帶浏覽器的歷史，書簽（Android.Permission.BOOKMARKS）

聯系人 （android.permission.READ_CONTACTS）

通話記錄 （android.permission.READ_CONTACTS）

系統日志 （android.permission.READ_LOGS）

當前賬戶列表 （android.permission.GET_ACCOUNTS）

當前賬戶的授權碼 （android.permission.USE_CREDENTIALS）

短信，彩信 （可能與這5個權限有關）

android.permission.READ_SMS

android.permission.RECEIVE_SMS

android.permission.SEND_SMS

android.permission.WRITE_SMS

android.permission.RECEIVE_MMS

日歷 android.permission.READ_CALENDAR

PDroid的內核補丁並不通用，每一個Rom都需要特定的補丁。開發者除了提供了幾個特定機型下Cyanogen Mod，HTC Sense修改版ROM的專用補丁外，還推出了一個補丁生成工具（PDroid Patcher），用戶可以給自己的ROM生成專用的內核補丁。使用該Patcher需要安裝JDK（java Development Kit）。

優點：

PDroid避免了通過Android系統進行權限吊銷的導致的潛在崩潰問題，也不需要後台服務。對隱私信息的控制是最精細的。盡管設備必須Root，但應用本身不需要Root權限。

問題：

安裝過程是最繁瑣，最不可靠的，容易導致ROM損壞，適用范圍也小，需要用戶有相當的技能（能安裝JDK，會刷機）才可使用；只提供對隱私有關權限的控制，不提供網絡訪問，的控制。以這些為代價，它幾乎沒有其它缺點。

LBE安全大師

實際上最常用的是以LBE為代表的通過一個Root權限的後台服務來攔截相關行為的工具。除了LBE外，還有QQ手機管家等應用。這裡以LBE安全大師為例介紹。

圖11 LBE安全大師

LBE是國內一個叫“LBE安全小組”開發的工具，支持Android2.0～4.0。它的核心功能是像殺毒軟件一般，通過一個需要Root權限的後台 服務，劫持所有調用權限的行為，並放行用戶許可的部分（其官方宣傳為‘API級別攔截’）。它和PDroid一樣幾乎不會引發應用程序崩潰，它支持攔截幾 個涉及用戶的關鍵權限（LBE手機管家3.1/3.2）：

讀取短信 （android.permission.READ_CONTACTS）

聯系人記錄 （android.permission.READ_CONTACTS）

通話記錄 （android.permission.READ_CONTACTS）

定位 （Android.Permission.COARSE_LOCATION

Android.Permission.FINE_LOCATION）

手機識別碼 （與Android.Permission.READ_PHONE_STATE有關）

通話狀態 （與Android.Permission.READ_PHONE_STATE有關）

發送短信（具體原理不明，同樣類似於禁止這五個權限

android.permission.READ_SMS

android.permission.RECEIVE_SMS

android.permission.SEND_SMS

android.permission.WRITE_SMS

android.permission.RECEIVE_MMS）

撥打電話 （android.permission.CALL_PHONE）

通話監聽 （android.permission.PROCESS_OUTGOING_CALLS）

除此以外，LBE還可以分別控制應用在Wifi，手機網絡的聯網權限，其原理是依靠IPtables防火牆，而非通過Android的“Internet”權限。

此外LBE手機管家還提供基於智能內容審查的短信攔截、來電歸屬地顯示，以及禁用系統（保護）應用，進程管理，殺毒等功能。

LBE提供兩個版本，一個叫“LBE安全大師”，是一個全面的手機管家類應用，更新比較頻繁，另一個版本（LBE手機隱私衛士，LBE Security lite）僅提供權限方面的管理。

考慮到主要市場在國內，LBE的發行策略看上去有些奇怪，它在Google的官方市場並不發行最新版。通常只能只能在LBE的官方網頁，以及國內的應用市場獲得最新版本。

優點：

使用非常簡單，功能強大而全面，風險很小，可以控制系統應用。適用范圍廣，有很多替代產品。

問題：

需要後台服務 （盡管蠶豆網有個評測，認為它對能耗幾乎沒有影響），不能控制所有的Android權限。

4 自啟動的控制

Android對後台服務有著最好的支持。

在Android中可以自由地開發一種稱為‘Service’的後台運行的對象，加上沒有蘋果公司對應用程序的嚴格限制。諸如QQ掛機，即時調用第三方應用程序之類的形式都可以輕易實現。

為了全面支持後台服務，也為了適應移動設備資源緊張，不得不經常清理內存的問題，應用可在系統中設置觸發器，當系統發生了某個特定特定事件時（系統啟動，撥打電話，收發信息，安裝、卸載應用，插上電源等，或應用程序自行定義的事件），就會觸發啟動應用程序。

AutoStarts 自啟動管理

AutoStarts是一個收費應用，通過它，用戶能了解系統中每一項程序會在什麼場合下被觸發運行。如果提供Root權限，則還能禁止這樣的行為。

這裡以Google Maps應用6.2版為例。默認情況下，這款應用總是會保持後台運行，並每小時向Google發送一次當前用戶的位置信息。為了阻止這樣的行為，需要聯合 使用AutoStarts與任意一款進程管理應用：在AutoStarts中，阻止Google Maps的自行啟動（如圖），在每次使用完後，把Google Maps的進程殺掉。

圖12 AutoStarts可以對自啟動項目進行修改

5 其他

Root帶來的風險

有一個鑽牛角尖的說法認為，一旦對設備進行了Root，便無安全一說，只要惡意程序一旦偷偷獲得Root級別，一切都是空談。

這種說法之所以鑽牛角尖，是因為：一方面Android中的Root權限通常都是需要用戶通過Superuser應用進行授權的，這已經夠用，雖然不能 指望Superuser無懈可擊；另一方面，控制Android權限主要是為了讓應用程序在“灰色地帶”的行為收斂一些，它們實際顯然不是病毒等犯罪軟 件。

著作權的問題 （作者不是法律方面的專家，以下言論僅供參考）

我們知 道，Android中的應用程序是基於Java語言編寫的。而為了達到跨平台的目的，Java軟件是以字節碼（或叫中間代碼，bytecode），而非計 算機能直接執行的機器碼（Machine Code，有時也叫作Binary）的形式存在。因此執行Java軟件時，需要一個Java虛擬機（Android系統中的Java虛擬機就是 Dalvik）負責解釋運行，有的時候，虛擬機還會通過即時編譯（JIT）的方法將字節碼編譯為機器碼後再運行，以提高程序的執行效率。

這就出現一個很有趣的現象：

除非另行規定，作為設備的擁有者，用戶總是可以自行決定如何使用軟件，能自行決定程序能否訪問用戶自己的計算機（移動設備亦然）裡面的各個內容、對象。

由此衍生出，在需要對代碼編譯、解釋的場合，用戶也能通過對編譯器（解釋器）的干預，來影響代碼的執行效果。在Android中，用戶還可以在Dalvik解釋、編譯的時候動手。

這是因為，著作權僅保護了軟件代碼不受到非授權的反向工程，未授權傳播等侵犯。另一方面，對於Android上的Java，網頁中的 javascript程序，賦予用戶解釋、編譯的權利是程序能執行的先決條件；同時，軟件發行者發通常也會主動提出放棄這種權利（表現為‘軟件按原樣提供 ’、‘不對使用軟件造成的後果負責’等條目）

在編譯、解釋的過程中，需要通過匯編（Assemble），連接（Link）等方法將編譯 好的對象（Object）、方法（Function）聯系起來。默認情況下，這些行為是由原始的代碼（源代碼、中間代碼）與編譯器（解釋器）決定的，但是 用戶可以通過制約編譯器（解釋器）的設置，從而影響到最終代碼。這麼做是沒有問題的。

還有一種，應用程序在安裝後，會在系統中產生一些 緩存，或注冊一些信息。當其中的內容有關用戶數據時，讀取或修改它們也是沒有問題的。這就是所謂“只要是你的東西總是你的”；也是Cyanogen Mod、Permission Denied不會涉及版權問題的原因所在。

總之，一個Android應用之所以能運行的前提是：

1，首先，用戶允許使用這個應用

這也可以理解成：用戶安裝了應用（以及因此設定的後台對象），購買了預裝應用的手機。這一點即不影響應用程序的主動通知義務，也不影響用戶事後的干預。

2，接下來，用戶允許Dalvik對該應用使用“解釋”，“JIT”的方法，從而該應用程序得以執行。

3，用戶隨時可以對該應用作出任意不違反版權的干預。

所以，在沒有另行規定的前提下，用戶總是可以自行決定，通過給應用程序分配自定義的權限；或是在應用程序調取內容，對象時予以阻斷。同時，用戶也需要自行承擔因不當操作產生的後果。

附錄：

1、 數字簽名

數字簽名是一種使用了公鑰加密領域的技術實現，用於鑒別數字信息的方法。一套數字簽名通常定義兩種互補的運算，一個用於簽名，另一個用於驗證。數字簽名可以輕易地驗證完整性（正確性），合法簽署的數字簽名具有不可否認性。 （摘錄自維基百科“數字簽名”條目，有修改）

2、 版權聲明

文章中引用的圖標，圖片或圖片的部分，以及部分文字的引用，僅出於合理使用的目的，可能是持有人版權所有的。

3、 一些行為的說明

不道德行為

應用程序在啟動時，或在主動告知以前，試圖索取、收集電話號碼、郵箱地址、位置信息等與個人身份直接關聯的內容。如果是與個人關聯，但不能直接聯系到個人信息的IMEI等設備、SIM卡的串號，則稍微好一些。

附圖1，不道德的應用程序在啟動的第一時間就試圖獲取隱私信息

（新浪微博2.8），無論用戶是否綁定了手機，應用都會第一時間記錄當前手機的號碼

（UC浏覽器，快拍二維碼），應用總是會不主動通知地記錄設備的位置信息

沒有實行主動通知的例子

附圖2 這個應用程序在第一次啟動時便開始收集位置信息，用戶需要切換六次屏幕才能看到有關位置信息的提示。這項提示還有意忽略應用程序本身就會記錄用戶位置信息，即便用戶並不使用需要位置信息的服務

主動通知的例子

附圖3 主動通知就是在第一屏的醒目處，或用醒目的對比色等強調方式進行通告