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基于沙盒技术的企业移动应用安全平台设计
 
63 次浏览     评价:  
 2018-8-13
 
编辑推荐:
本文来自于网络,本文主要介绍了沙箱技术主要用于企业应用管理的安全容器(安全桌面),MAM 中最关键的技术就是 APP Wrapping 和 Secure Container 部分。

前言

移动互联网的飞速发展, 改变了企业传统的业务模式, 提高了工作效率. 但同时也给企业的数据安全带来了巨大的挑战, 我们面对各种攻击的可能性会大 大增加, 面临潜在的风险:

1.移动设备中的不安全应用程序会危及到企业网络的安全;

2.移动设备可能在不安全的网络(如公共 WiFi 热 点)中使用, 容易造成恶意软件感染和数据泄漏;

3.越狱或获取 Root 权限移动设备会带更多风险;

4.移动设备被盗, 在未经授权的情况下访问公司的网络或者泄漏敏感数据。

企业移动应用安全平台由四部分功能组成, 安装在手机上的 安全容器、安全加固 SDK, Web 管理门户 和 通信代理, 各部分的功能及其相互间的关系如下所示:

Android 安全架构

Android 系统采用分层的体系结构,分别为: Applications(核心应用程序)、Application Framework(开发框架包)、Libraries(系统运行库或者是 c/c++ 核心库)、Hardware Abstraction Layer(硬件抽象层)、Linux Kernel(Linux 内核)。

Android 系统采用分层的系统架构进行设计,每层都有其严格的安全规范和强健的安全架构。Android 的主要安全机制在内核层和系统框架层。在系统框架层,Android 则采用了权限机制、签名机制和沙箱机制,来保护系统的安全,隔离不同进程之间的资源访问,授权访问系统资源和服务,禁止非授权访问的发生。

权限机制是 Android 系统框架层提供的,是对应用访问公共资源和服务进行强制访问的安全策略。应用如果要使用公共资源和服务,必须要在配置文件中声明需要使用对应资源的权限,否则将无法得到授权,致使不能使用其资源,但是权限机制采用的全部肯定和全部否定的方式,把最终的确定权交给了用户,用户在不具备相关的安全知识的情况下是很难做出合适的判断的。

签名机制是应用中包含一个采用非对称加密方式存储的数字证书,由于私钥在开发人员手中,所以数字证书能够保证开发人员对其应用的合法拥有权。虽然 Android 系统提供了签名机制来保护开发人员的合法拥有权,但是并没有提供验证应用是否被恶意的二次重打包,这使得应用被注入一些恶意的代码,来获取非法的收益或达成恶意的目的。

沙箱虽然提供了进程隔离的机制,保证运行时应用的进程空间不会被恶意的修改,但是沙箱并没有在运行时验证是否运行环境是否安全,是否系统的关键函数的地址发生了改变,一旦系统的在进入沙箱前就已经被恶意修改,沙箱中的应用也将受到恶意的威胁。

目前基于容器的 Android 加固方案和沙箱技术免安装应用的管理,本质上都是基于 Android 系统插件化的技术,APK 沙箱需要解决以下几个问题:

VirtualApp 沙箱原理

VirtualApp 是一个开源的 Android App 虚拟化引擎,允许在其中创建虚拟空间,并在这个虚拟空间中运行其他应用。Android 应用隔离是基于 Linux 系统的多用户机制实现的,即每个应用在安装时被分配了不同的 Linux 用户 uid/gid。而在 VirtualApp 中,client 应用(通过 VirtualApp 安装的应用)与 host 应用(即 VirtualApp 本身)是具有相同用户 uid 的。

因此,VirtualApp 在运行时,包含以下三部分:

Main Process,进程名 io.virtualapp,主要负责 VirtualApp 用户界面及应用管理

VA Server Process,进程名 io.virtualapp:x,主要负责系统服务的代理,是通过 Content Provider 启动的

Client App Process,进程名 io.virtualapp:p[0-…],作为将来运行 client 应用的进程,当 client 应用启动后,其进程名会更新为 client 应用的包名

下面是在 VirtualApp 中运行应用后通过 ps 命令得到的结果:

各列参数意义:

USER: 进程当前用户;

PID: Process ID,进程 ID;

PPID: Process Parent ID,进程的父进程 ID;

VSIZE: Virtual Size,进程的虚拟内存大小;

RSS: Resident Set Size,实际驻留"在内存中"的内存大小;

WCHAN: 休眠进程在内核中的地址;

PC: Program Counter;

NAME: 进程名.

可以看到,以上进程,均是以 VirtualApp 的用户 uid 运行的。因此,Android 应用隔离此时不再适用,我们可以对 client 应用进行 hook 而无需 root 权限。

VirtualApp 源码结构

1. java/android: 覆盖了系统的隐藏类

content/pm/PackageParser: 主要对应 android.content.pm.PackageParser,主要作用是解析 APK;

location/LocationRequest: 对应于 android.location.LocationRequest,该类是一个可持久化的 Parcelable,主要作用是设置 LocationManagerService 的参数。

2. com.lody.virtual: 框架的主体代码

client: 运行在客户端的代码,指加载到 VA 中的子程序在被 VA 代理(hook)之后,所运行的代码;

server: server 端代码,VA 伪造了一套 framework 层系统 service 的代码,他在一个独立的服务中记录管理组件的各种 Recorder,其逻辑其实与系统原生的相近,通过 Binder 与 client 端的 ipc 包中的 VXXXXManager 通讯。诸如 AMS(VAMS),PMS(VPMS);

remote: 一些可序列化 Model,继承于 Parcelable;

os: 处理系统环境,如多用户;

helper: 框架工具类。

3. mirror:系统 framework 的镜像

实现了与 framework 层相对应的结构,封装了反射获取系统隐藏字段和方法的,便于直接调用获取或者赋值以及调用方法。

MAM 发展的现状

移动应用程序管理(MAM)背后的想法是我们将安全策略应用于单个应用程序而不是整个设备。这意味着各种应用程序可以应用独特的策略,并且无论设备的管理状态如何,它们都将受到保护和管理。基本的应用程序管理功能通常包括身份验证,VPN,加密和远程擦除。应用程序还连接到可以控制身份验证,发出远程擦除命令或使用 IT 创建的策略控制应用程序的服务器。

前言部分我们我们知道沙箱技术主要用于企业应用管理的安全容器(安全桌面),MAM 中最关键的技术就是 APP Wrapping 和 Secure Container 部分,它把一个移动设备划分出两个工作区,从而实现个人空间与企业工作空间的隔离。这些关键技术通俗理解就是 iOS、Android,WinPhone 上的应用虚拟化,它没有一个标准接口可遵循,完全靠各 MAM 厂商自己的技术功力来实现。

APP Wrapping (封装或者打包) —— 透过对应用封装打包或通过集成 SDK 方法,控制服务和安全管理,对于应用的分发,访问和策略管理至关重要。

Secure container (容器或沙盒) —— 应用级别的竖井,加密存储和传输状态的数据,对消息和应用数据提供隔离保护,设备其他部分无法访问。

   
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