控制Android应用权限的五种方法

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内容来源：IT168
[2012年02月14日09:42]
　　这篇文章目的在于介绍Android系统上控制权限的方法，读者只要使用过Android，或是对智能机平台有所了解，就能看懂，不需要专门的编程知识。
　　1 为什么Android总是事无巨细地告诉你应用索取的每一项权限?
　　相比Apple，Microsoft严格控制生态系统(从苹果给开发者的App Store Guideline可见一斑)，只允许通过官方应用商店安装应用，并对每份上传进行仔细地审查而言，Android的开放就意味着，Google需要向用户提供一系列用于为自己负责的流程、工具。所以在安装应用前，Android总是要事无巨细地告诉你，应用肯需要控制什么权限。
　　同样，开发者也制作了一系列易用的工具，用以鉴别可疑的应用程序，或是控制权限。
　　图1 Android 官方市场会强制提醒用
　　Andoird哪里开放了?
　　在Android中，用户能自由从本地安装应用，自由地对SD卡进行操作，自由选择应用市场。
　　如果愿意放弃保修，用户还能轻易地实行root，解锁基带(baseband)。只有一些产品会严密地锁定bootloader(如摩托罗拉)。
　　最重要的是，因为ASOP(Android源代码开放计划)的存在，绝大部分的Android代码都是开源的，开发者可以由此对Android系统进行深入的修改，甚至可以自行编写一个符合Android规范的系统实例(如Cyanogen Mod)。正是因为ASOP，这篇文章才可能介绍多达5种原理不同的权限控制方法。
　　开放的风险
　　不考虑Symbian，Windows Phone 6.5(及以下)平台，那么几乎所有的智能手机病毒都是Android平台的，甚至官方Android
　　Market也闹过几次乌龙。在国内水货横行的市场，情况更是火上浇油，不法业者可以在手机的ROM，甚至是bootloader中做好手脚，让用户有病无法医。
　　在Android中，用户可以允许系统安装来自未知源(也就是非Google官方的，或手机预置市场的)应用程序。于是，移动平台最重要的门神数字签名就被绕过了。
　　图3 Android 允许未知安装未知来源的应用程
　　出于Android的开放性，也有不允许未知源的反例：亚马逊的Kindle Fire平板使用了深度定制的Android，它只允许安装来自亚马逊官方商店的应用程序。
　　图4 亚马逊的 Kindle Fire 仅允许通过自带的市场安装应用
　　2 Android有哪些权限
　　第2页：2 Android有哪些权限
　　首先需要明确一下Android中的种种权限。Android是在Linux内核上建立一个硬件抽象层(Android HAL)，通过Dalvik以及各种库来执行android应用的。在手机启动时，首先需要由Bootloader(HTC手机上称作Hboot)引导Linux及手机上各个硬件设备的驱动程序，之后才启动Android系统。所以其实我们会涉及到四种不同涵义的权限：
　　Android权限(Permission)
　　这指Android中的一系列Android.Permission.*对象，是本文的中心内容。
　　Google在Android框架内把各种对象(包括设备上的各类数据，传感器，拨打电话，发送信息，控制别的应用程序等)的访问权限进行了详细的划分，列出了约一百条Android.Permission。应用程序在运行前必须向Android系统声明它将会用到的权限，否则Android将会拒绝该应用程
　　序访问通过该Permission许可的内容。
　　比方说，搜狗输入法提供了一个智能通讯录的功能，用户可以在输入联系人拼音的前几个字符，或首字母，输入法就能自动呈现相关联系人的名字。为了实现这个功能，输入法必须声明它需要读取手机中联系人的能力，也就是在相关代码中加上声明android.permission.READ_CONTACTS对象。
　　图5 搜狗输入法的智能联系人功能
　　原生Android只提供了对一刀切式的管理，要么同意使用，否则就根本就不安装应用程序。当用户遇到希望使用程序的同时，又想禁止部分Permission的场合，他就无路可走。
　　于是，不少开发者就捣鼓出了第三条道路;可惜的是，没有一种方法能同时做到既不需要将手机固件Root，又完全不涉及对原始应用程序进行反向工程的方法。
　　Root
　　Root指获得Android所在的Linux系统的Root(根)权限，有了根权限，你才能对Linux做出任意的修改。iOS中的越狱(Jailbreak) 相当于获得iOS系统的Root权限(iOS是一种类Unix系统，和Linux都使用Root的概念)。在已Root的设备中，通常都是使用一个叫Superuser(简称SU)的应用程序来向许可的程序授以Root权限。
　　Bootloader的解锁(Unlock)
　　利用数字签名，Bootloader可以限定只有正确签名的系统可以被引导。在修改固件以获得Root以前，解锁Bootloader通常是必须的。安装第三方修改、编译的固件也需要解锁Bootloader。
　　基带(Radio)解锁
　　在Android系统中，基带是上层软件与手机中无线设备(手机网络，Wi-Fi，蓝牙等)的驱动程序之间的中介。国外的网络运营商很喜欢锁定基带
　　，从而保证用户只能使用运营商自己指定的sim卡。在我国，锁定基带是非法的，手机制造商、网络运营商也不可以通过锁定基带的方法对待违约客户。iOS的解锁就是解锁iOS中的基带软件。
　　为什么要控制Android权限
　　鱼和熊掌不可兼得，Android的世界有很多自由，坏人也能自由地做坏事。它的生态系统很强调自主：用户可以自主地减小风险，仅使用官方市场的应用程序，也可以自主地解除安全限制，从而获得更多自由。因此，在遇到坏事的时候，用户也不得不自主一下：
　　1， 抵制不道德，乃至非法行为
　　几乎所有的Android安全软件都能对来电、信息进行控制，以减少骚扰。
　　另一方面，很多应用都会要求它们实际功能以外的权限，表现在非(主动)告知地搜集设备序列号，位置信息，诱使用户默认地上传联系人列表等方面。
　　更坏一点的应用程序，则会踏入犯罪的范畴，比如能偷偷发出扣费信息，或是作为黑客的偷窥工具。
　　2， 减少恶意软件的损害
　　恶意软件即便潜伏成功，也难以获得权限，从而减少损失。
　　3， 用户有权自主地在抑制应用程序的部分权限时，继续使用该应用程序，而只承担由于自行设置不当而带来的后果。
　　用户拥有设备的所有权，因此有权自主控制设备上的内容、传感器等对象的访问;同时有权(不)运行，(不)编译设备上的应用程序。
　　大多数应用程序在运行时，并未达成主动告知的义务，是失误;然而即使主动告知，用户还是可以不理会。
　　为什么Android官方市场的强制提醒权限的行为不属于主动告知：
　　通过Android官方市场，打包安装器安装应用程序时，所显示的权限仅是在安装包内AndroidManifest.xml声明的值，而非应用程序实际上会调用的内容。该值仅用来表明Android系统能
　　向应用授予的最大可能的权限。即便一个Hello World式的应用程序，也可以在AndroidManifest.xml中声明所有可能的Android Permission。
　　这就是说，在AndroidManifest.xml中声明的值与应用程序实际调用的权限有关联，但不等同，且这种提示是由Android系统负责实施的强制行为。
　　正确的理解是：应用程序(被迫地)让Android系统告知用户，它在AndroidManifest.xml中所声明的事项。
　　这意味着应用程序在使用重要权限前，依然需要自行、主动地通知用户相关事宜。
　　然而，即便只是让一半的应用程序达到以上的标准，也是不可能的。应用程序需要通过收集用户信息，程序的错误日志。从而统计用户的喜好，改进程序。另一方面，这也是发送精确广告但不追溯到用户身份信息的方式，这一点对于免费应用而言，是极其重要的。我们之所以能知道不同型号手机的占有率，应用软件的流行度，是与这样的统计不可分离的。
　　一旦每个应用程序都专业地主动发出提醒，不专业的用户(大多数用户都是不专业的)通常会将之视为如同海啸警报一般的危机。
　　这么做对谁都没有好处用户方的隐私权是毋庸置疑的，然而应用程序方面的获取信息记录的需求也是无可阻挡的。如果每个用户都打算阻止，只会落得被迫接受不平等条约的下场，在温饱以前，不会有人考虑小康的问题。
　　于是，现状就变得有趣：用户人享受着相同的服务;其中大部分用户出于不知情/好意，默默地向开发者、广告商提供了信息，剩下的少数用户则能阻断这种劳务。而作为维持Android平台的信息商人Google，只确保在它的地盘里，不会发生触碰底线的事情。
　　一句话总结：
　　设备是我的，不管你怎么说，反正我说了算，但我说的话大多是不算数的。
　　第3页：
　　3 权限控制的方法
　　这里开始介绍各种控制Android权限的办法。可惜的是，几乎所有的手段都需要对设备进行Root，如果不这么做，则需要付出不小代价。
　　App Shield(国内常见的名字:权限修改器)
　　它是一个需要付费的Android应用，其原理是修改应用程序的apk安装包，删除其中AndroidManifest.xml文件内，用于声明权限的对应Android.Permission.*条目，然后再用一个公开的证书对安装包重新签名(需要允许未知源)，这样一来，应用程序就不会向系统申请原先所需的权限。当应用运行至相应的流程时，系统将直接拒绝，从而达到用户控制权限的目的。
　　对于已安装的应用，AppShield也会按照同样方法制作好apk安装包，然后让用户先卸载原始的应用，再安装调整过的应用。除了该应用数字签名外，用户可以随时通过执行同样的流程，将吊销的权限恢复。
　　Apk文件的结构
　　Android应用都是打包成以.apk扩展名结尾，实际上是zip的文件格式。
　　一个合法的apk至少需要这些成分：
　　根目录下的AndroidManifest.xml文件，用以向Android系统声明所需Android权限等运行应用所需的条件。
　　根目录下的classes.dex(dex指Dalvik Exceptionable)，应用(application)本身的可执行文件(Dalvik字节码) 。
　　根目录下的res目录，包含应用的界面设定。(如果仅是一个后台执行的service对象，则不必需)
　　Apk根目录下的META-INF目录也是必须的，它用以存放应用作者的公钥证书与应用的数字签名。
　　当应用被安装后，这个apk文件会原封
　　不动地移至设备的data/app目录下，实际运行的，则是Dalvik将其中Classes.dex进行编译后的Classes.odex(存放在Dalvik缓存中，刷机时的cache wipe就是清除Dalvik的odex文件缓存)。
　　优点：
　　完全不需要Root，适用于所有版本的Android设备。不会损坏系统，可以吊销任意一项Android权限。
　　问题：
　　1，需要重新安装应用，该行为可能会丢失应用的配置、历史记录。
　　2，执行权限吊销的应用的数字签名会被更改，无法直接更新。对于那些设计不良(没有意料到不声明权限情况的)，或有额外自校验的应用，可能会无法运行。
　　3，无法用于设备上的预装应用，除非制造商好心地将该应用设置为可以删除的状态。
　　4，这个方法修改了apk包中的内容尽管实际上AndroidManifest.xml和数字签名并不算是应用程序的本身，但修改它们可能引发著作权的问题。
　　5，需要开启未知源。
　　6，这是一个收费应用。
　　CyanogenMod 7.1(及以上版本)
　　Cyanogenmod是一款著名的第三方编写的开源Android ROM。
　　CM7.1加入了控制权限的开关，官方的名称是Permission Revoking，任何非系统/保护应用在安装后，可直接吊销任意一项权限，其效果等价于直接删除apk包中AndroidManifest.xml的对应条目，但不会引发自校验的问题。CM的权限工具的作用等同于AppShield，无非是在Android自身的权限系统中添加了一个开关。
　　优点：
　　免费，使用简便，可随时，任意地吊销、恢复非预装应用的任意一项权限;不存在数字签名的问题，因而不影响使用自校验的应用程序。
　　问题：
　　此功能仅在Cyanogen Mod 7.1及以上版本提供，无法用于其它rom。因为是由Android系统出面吊销权限，其实现原理与App Shield完全相同，同样的，应用程序会因为设计不良而出现崩溃。
　　Permission Denied
　　这是可以吊销任意Android应用(注意，不当地吊销系统应用的权限可能会导致手机固件损坏，无法启动)的任意权限，对权限的修改在重启后生效。
　　实现原理应该与Cyanogen Mod 7.1+完全相同，适用于任何已经Root的系统，因为一般的Android系统虽然事实上支持权限吊销，但没有像Cyanogen Mod那样放置接口，因此需要重启后才能应用权限配置。同样也有系统出面拒绝权限而导致的崩溃现象。
　　优点：
　　效果与Cyanogen Mod中的权限吊销效果一致，且可吊销系统应用的权限。同时提供了免费与收费版本，免费版并没有基本功能的缺失。适用于所有版本号不低于1.6的Android设备。
　　问题：
　　调整后的权限需要重启才能生效。设计不良的应用会崩溃。不恰当的权限修改会损坏系统，导致无法开机。
　　PDroid
　　PDroid实际上是一个Android内核补丁加上一个用于管理的外部应用。补丁需要在Recover环境中刷入系统，也可以由开发者自行移植入系统。该软件在Android ASOP 2.3.4代码基础上开发，仅适用于没有改动内核的Android 2.3系统，目前还未支持Android 4。
　　为了避免Cyanogen Mod 7.1+权限吊销(Permission revoking)导致的崩溃问题，以及后台服务(如LBE，QQ手机管家等，PDroid的作者认为通过后台服务拦截权限并不是好办法)，
　　PDroid并不阻止应用程序声明权限，但会在其实际索取相关信息时，予以阻止。通俗地说，就是签署协议但不执行。在PDroid的用户界面，用户能随时精确地控制涉及隐私的各项权限。对于某些内容，除了阻止外，用户还可以伪造一个随机或指定的数据。
　　可控制的内容包括：
　　IMEI(可伪造)
　　IMSI(可伪造)
　　SIM卡序列号(可伪造)
　　手机号码(可伪造)
　　来，去电号码
　　SIM卡信息
　　当前蜂窝网络信息
　　(以上七者均来自Android.Permission.READ_PHONE_STATE)
　　GPS定位信息 (可伪造，来自Android.Permission.FINE_LOCATION)
　　基站定位 (可伪造，来自Android.Permission.COARSE_LOCATION)
　　系统自带浏览器的历史，书签(Android.Permission.BOOKMARKS)
　　联系人 (android.permission.READ_CONTACTS)
　　通话记录 (android.permission.READ_CONTACTS)
　　系统日志 (android.permission.READ_LOGS)
　　当前账户列表 (android.permission.GET_ACCOUNTS)
　　当前账户的授权码 (android.permission.USE_CREDENTIALS)
　　短信，彩信 (可能与这5个权限有关)
　　android.permission.READ_SMS
　　android.permission.RECEIVE_SMS
　　android
　　.permission.SEND_SMS
　　android.permission.WRITE_SMS
　　android.permission.RECEIVE_MMS
　　日历 android.permission.READ_CALENDAR
　　PDroid的内核补丁并不通用，每一个Rom都需要特定的补丁。开发者除了提供了几个特定机型下Cyanogen Mod，HTC Sense修改版ROM的专用补丁外，还推出了一个补丁生成工具(PDroid Patcher)，用户可以给自己的ROM生成专用的内核补丁。使用该Patcher需要安装JDK(java Development Kit)。
　　优点：
　　PDroid避免了通过Android系统进行权限吊销的导致的潜在崩溃问题，也不需要后台服务。对隐私信息的控制是最精细的。尽管设备必须Root，但应用本身不需要Root权限。
　　问题：
　　安装过程是最繁琐，最不可靠的，容易导致ROM损坏，适用范围也小，需要用户有相当的技能(能安装JDK，会刷机)才可使用;只提供对隐私有关权限的控制，不提供网络访问，的控制。以这些为代价，它几乎没有其它缺点。
　　LBE安全大师
　　实际上最常用的是以LBE为代表的通过一个Root权限的后台服务来拦截相关行为的工具。除了LBE外，还有QQ手机管家等应用。这里以LBE安全大师为例介绍。
　　LBE是国内一个叫LBE安全小组开发的工具，支持Android2.0～4.0。它的核心功能是像杀毒软件一般，通过一个需要Root权限的后台服务，劫持所有调用权限的行为，并放行用户许可的部分(其官方宣传为API级别拦截)。它和PDroid一样几乎不会引发应用程序崩溃，它支持拦截几个涉及用户的关键权限(LBE手机管家3.1
　　/3.2)：
　　读取短信 (android.permission.READ_CONTACTS)
　　联系人记录 (android.permission.READ_CONTACTS)
　　通话记录 (android.permission.READ_CONTACTS)
　　定位 (Android.Permission.COARSE_LOCATION
　　Android.Permission.FINE_LOCATION)
　　手机识别码 (与Android.Permission.READ_PHONE_STATE有关)
　　通话状态 (与Android.Permission.READ_PHONE_STATE有关)
　　发送短信(具体原理不明，同样类似于禁止这五个权限
　　android.permission.READ_SMS
　　android.permission.RECEIVE_SMS
　　android.permission.SEND_SMS
　　android.permission.WRITE_SMS
　　android.permission.RECEIVE_MMS)
　　拨打电话 (android.permission.CALL_PHONE)
　　通话监听 (android.permission.PROCESS_OUTGOING_CALLS)
　　除此以外，LBE还可以分别控制应用在Wifi，手机网络的联网权限，其原理是依靠IPtables防火墙，而非通过Android的Internet权限。
　　此外LBE手机管家还提供基于智能内容审查的短信拦截、来电归属地显示，以及禁用系统(保护)应用，进程管理，杀毒等功能。
　　LBE提供
　　两个版本，一个叫LBE安全大师，是一个全面的手机管家类应用，更新比较频繁，另一个版本(LBE手机隐私卫士，LBE Security lite)仅提供权限方面的管理。
　　考虑到主要市场在国内，LBE的发行策略看上去有些奇怪，它在Google的官方市场并不发行最新版。通常只能只能在LBE的官方网页，以及国内的应用市场获得最新版本。
　　优点：
　　使用非常简单，功能强大而全面，风险很小，可以控制系统应用。适用范围广，有很多替代产品。
　　问题：
　　需要后台服务 (尽管蚕豆网有个评测，认为它对能耗几乎没有影响)，不能控制所有的Android权限。
　　第4页：4 Android自启动的控制
　　Android对后台服务有着最好的支持。
　　在Android中可以自由地开发一种称为Service的后台运行的对象，加上没有苹果公司对应用程序的严格限制。诸如QQ挂机，即时调用第三方应用程序之类的形式都可以轻易实现。
　　为了全面支持后台服务，也为了适应移动设备资源紧张，不得不经常清理内存的问题，应用可在系统中设置触发器，当系统发生了某个特定特定事件时(系统启动，拨打电话，收发信息，安装、卸载应用，插上电源等，或应用程序自行定义的事件)，就会触发启动应用程序。
　　AutoStarts 自启动管理
　　AutoStarts是一个收费应用，通过它，用户能了解系统中每一项程序会在什么场合下被触发运行。如果提供Root权限，则还能禁止这样的行为。
　　这里以Google Maps应用6.2版为例。默认情况下，这款应用总是会保持后台运行，并每小时向Google发送一次当前用户的位置信息。为了阻止这样的行为，需要联合使用AutoStarts与任意一款进程管理应用：在AutoStarts中，阻止
　　Google Maps的自行启动(如图)，在每次使用完后，把Google Maps的进程杀掉。
　　5 其他
　　Root带来的风险
　　有一个钻牛角尖的说法认为，一旦对设备进行了Root，便无安全一说，只要恶意程序一旦偷偷获得Root级别，一切都是空谈。
　　这种说法之所以钻牛角尖，是因为：一方面Android中的Root权限通常都是需要用户通过Superuser应用进行授权的，这已经够用，虽然不能指望Superuser无懈可击;另一方面，控制Android权限主要是为了让应用程序在灰色地带的行为收敛一些，它们实际显然不是病毒等犯罪软件。
　　著作权的问题 (作者不是法律方面的专家，以下言论仅供参考)
　　我们知道，Android中的应用程序是基于Java语言编写的。而为了达到跨平台的目的，Java软件是以字节码(或叫中间代码，bytecode)，而非计算机能直接执行的机器码(Machine Code，有时也叫作Binary)的形式存在。因此执行Java软件时，需要一个Java虚拟机(Android系统中的Java虚拟机就是Dalvik)负责解释运行，有的时候，虚拟机还会通过即时编译(JIT)的方法将字节码编译为机器码后再运行，以提高程序的执行效率。
　　这就出现一个很有趣的现象：
　　除非另行规定，作为设备的拥有者，用户总是可以自行决定如何使用软件，能自行决定程序能否访问用户自己的计算机(移动设备亦然)里面的各个内容、对象。
　　由此衍生出，在需要对代码编译、解释的场合，用户也能通过对编译器(解释器)的干预，来影响代码的执行效果。在Android中，用户还可以在Dalvik解释、编译的时候动手。
　　这是因为，著作权仅保护了软件代码不受到非授权的反向工程，未授权传播等侵犯。另一方面，对于
　　Android上的Java，网页中的javascript程序，赋予用户解释、编译的权利是程序能执行的先决条件;同时，软件发行者发通常也会主动提出放弃这种权利(表现为软件按原样提供、不对使用软件造成的后果负责等条目)
　　在编译、解释的过程中，需要通过汇编(Assemble)，连接(Link)等方法将编译好的对象(Object)、方法(Function)联系起来。默认情况下，这些行为是由原始的代码(源代码、中间代码)与编译器(解释器)决定的，但是用户可以通过制约编译器(解释器)的设置，从而影响到最终代码。这么做是没有问题的。
　　还有一种，应用程序在安装后，会在系统中产生一些缓存，或注册一些信息。当其中的内容有关用户数据时，读取或修改它们也是没有问题的。这就是所谓只要是你的东西总是你的;也是Cyanogen Mod、Permission Denied不会涉及版权问题的原因所在。
　　总之，一个Android应用之所以能运行的前提是：
　　1，首先，用户允许使用这个应用
　　这也可以理解成：用户安装了应用(以及因此设定的后台对象)，购买了预装应用的手机。这一点即不影响应用程序的主动通知义务，也不影响用户事后的干预。
　　2，接下来，用户允许Dalvik对该应用使用解释，JIT的方法，从而该应用程序得以执行。
　　3，用户随时可以对该应用作出任意不违反版权的干预。
　　所以，在没有另行规定的前提下，用户总是可以自行决定，通过给应用程序分配自定义的权限;或是在应用程序调取内容，对象时予以阻断。同时，用户也需要自行承担因不当操作产生的后果