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Android动态加载与反射机制的静态污点分析研究

更新时间：2020-01-03 15:20:34 大小：2M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：Android安卓隐私泄露污点分析动态加载 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

隐私泄露是当前Android安全中最为重要的问题之一,目前检测隐私泄露的最主要方法是污点分析.Android静态污点分析技术凭借其代码覆盖率高、漏报率低的特点而被广泛应用在Android应用隐私泄露的检测上.然而,现有的静态污点分析工具却不能对Android动态加载和反射机制进行有效污点分析.鉴于当前Android动态加载和反射机制被越来越广泛地应用的现状,对如何使Android静态污点分析工具有效地处理Android应用的动态加载和反射机制的问题进行了研究.对Android源码进行了修改,使Android系统能够对Android应用实际运行中加载的dex文件和反射调用信息进行实时存储,并利用这些信息对Android静态污点分析过程进行引导.以当前领先的静态污点分析工具FlowDroid为基础,对其进行了改进,提出了使用非反射调用语句替换反射调用语句的策略,实现了一个能够对Android动态加载和反射机制进行有效污点分析的工具——DyLoadDroid,并通过实验验证了其在处理Android动态加载和反射机制的污点分析问题上的有效性.


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DOI: 10． 7544issn1000-1239． 2017． 20150928  
54( 2) : 313 － 327，2017  
计算机研究与发展  
Journal of Computer Research and Development  
Android  
动态加载与反射机制的静态污点分析研究  
1
1，2  
2，3  
2，3  
乐洪舟 张玉清  
王文杰  
刘奇旭  
1
(
(
(
(
综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 西安电子科技大学  
)
710071)  
西安  
2
3
101408)  
中国科学院大学国家计算机网络入侵防范中心 北京  
(
信息安全国家重点实验室 中国科学院信息工程研究所  
)
100093)  
北京  
( yuehz@ nipc． org． cn)  
Android Static Taint Analysis of Dynamic Loading and Reflection Mechanism  
1
1，2  
2，3  
2，3  
Yue Hongzhou ，Zhang Yuqing ，Wang Wenjie ，and Liu Qixu  
1
( State Key Laboratory of Integrated Services Networks ( Xidian University) ，Xi'an 710071)  
2
3
( National Computer Network Intrusion Protection Center，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 101408)  
( State Key Laboratory of Information Security ( Institute of Information Engineering，Chinese Academy of Sciences) ，Beijing 100093)  
Abstract Privacy leakage is one of the most important issues in the current Android security． The present  
most important method to detect privacy leakage is taint analysis． Because of its high code coverage and low  
false negative，the technique of static taint analysis is widely used in the detection of Android privacy leakage．  
However，the existing static taint analysis tools cannot do effective taint analysis for Android dynamic loading  
and reflection mechanism． Taking into account the present situation that Android dynamic loading and  
reflection mechanism are being used more and more widely，we focus on how to enable static taint analysis  
tools to effectively deal with Android dynamic loading and reflection mechanism． We modify the Android  
source code to enable the Android system to timely store the loaded dex files and reflection invocation  
information during the running process of an Android app． This information will be used to guide the static  
taint analysis process of the app and a policy that replacing the reflective method invocation with non-reflective  
method invocation is proposed． Based on these ideas，a taint analysis tool—DyLoadDroid is proposed，which  
has made some improvements of the state-of-the-art static taint analysis tool—FlowDroid and can do effective  
taint analysis for Android dynamic loading and reflection mechanism． Sufficient experimental results show that  
DyLoadDroid is very effective in tackling the problem of static taint analysis of Android dynamic loading and  
reflection mechanism．  
Key words Android privacy leakage; taint analysis; dynamic loading; reflection  
Android  
，
安全中最为重要的问题之一 目前检测隐私泄露的最主要方法是污点  
摘
要
隐私泄露是当前  
． Android  
、
Android  
分析  
隐私泄露的检测上 然而 现有的静态污点分析工具却不能对  
Android  
静态污点分析技术凭借其代码覆盖率高 漏报率低的特点而被广泛应用在  
应用  
动态加载和反射机制进行有效  
Android  
．
，
Android  
．
，
污点分析 鉴于当前  
动态加载和反射机制被越来越广泛地应用的现状 对如何使  
静态  
Android ． Android  
应用的动态加载和反射机制的问题进行了研究 对  
污点分析工具有效地处理  
源码进行  
－ －  
: 2015 10 26;  
－ －  
: 2016 03 22  
收稿日期  
修回日期  
:
( 61572460，61272481，61303239) ;  
( 2015-MS-06，2015-MS-04)  
信息安全国家重点实验室开放课题  
基金项目 国家自然科学基金项目  
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China ( 61572460，61272481，61303239) and the Open Project of  
the State Key Laboratory of Information Security ( 2015-MS-06，2015-MS-04) ．  
314  
2017，54( 2)  
计算机研究与发展  
， Android  
了修改 使  
Android  
dex  
应用实际运行中加载的  
系统能够对  
Android  
文件和反射调用信息进行实时存  
． FlowDroid  
静态污点分析过程进行引导 以当前领先的静态污点分析工具  
，
储 并利用这些信息对  
， ， ，  
为基础 对其进行了改进 提出了使用非反射调用语句替换反射调用语句的策略 实现了一个能够对  
Android  
———DyLoadDroid，  
并通过实验验证了其在处理  
动态加载和反射机制进行有效污点分析的工具  
Android  
．
动态加载和反射机制的污点分析问题上的有效性  
; ; ; ;  
关键词 安卓 隐私泄露 污点分析 动态加载 反射  
TP309  
中图法分类号  
Android  
，
隐私泄露问题泛滥 不管是恶意  
， ［14］ Google Play  
开发中 文献 对  
14 283  
App  
个
当前  
上的  
［1］  
，
应用还是非恶意应用 都存在隐私泄露问题  
．
，
进行统计发现 在这些  
App  
18． 5% App  
的
恶
中有  
App  
的
使用  
［2］  
，88%  
，
为恶意  
了动态加载技术  
使用了反射调用机  
意应用常常以侵犯用户的隐私作为目的  
［3］  
． ［15］ ， 2010—2014  
制 文献 也指出 从  
，
年 使用反射  
．
应用制造者或传播者提供非法利益  
非恶意应用  
Android  
43． 87%  
上升到  
，
为了实现特定功能或提供更好的服务 也存在侵犯  
机制的  
恶意应用的比例从  
78% ，  
非恶意应用也从  
39． 55%  
93% ．  
， ，  
用户隐私的问题 例如 手机地图应用为了向用户提  
上升到  
动态加  
，
供用户所在地的地图信息 会获取用户的地理位置  
载和反射调用技术的大量应用使当前的静态污点分  
Android  
［4］  
;
Android ( App)  
应用 以下简称  
析工具越来越难以对  
应用的污点分析问题  
等隐私信息  
嵌入  
［16］  
．
进行有效检测  
污点分析工具的一个重要补充 可以在不受动态加  
Android  
虽然动态污点分析工具作为静态  
中的第三方广告类库可能会收集用户的一些隐私信  
［5-6］  
，
， ，  
息 以了解用户的喜好 提供更具针对性的广告  
．
，
然而 不管  
Android  
，
应用是否恶意 隐私泄露都是当  
载和反射机制影响的情况下对  
应用进行污  
， ，  
点分析 但由于它在代码覆盖率上的劣势 使其无法  
Android  
前
手 机 用 户 面 临 的 最 主 要 安 全 威 胁 之  
［4］  
Android  
， Android  
对 隐私泄露的检测依然是当前移动  
取代静态污点分析工具在  
污点分析中的作  
一
．
．
用
安全领域研究的热点  
，
对于隐私泄露的检测 目前最主要的方法是污  
，
鉴于动态加载和反射机制被广泛使用的现状  
Android  
［7］  
，
点分析 包括静态污点分析和动态污点分析  
．
动
为了充分发挥静态污点分析工具在  
隐私泄  
露检测中的作用 就必须采取措施解决静态污点分  
Android  
，
Android  
态污点分析方法是指在  
应用动态执行的过  
．
动态加载和反射机制的缺陷  
，
程中对手机中的隐私数据进行追踪 主要的动态污  
析工具处理  
［8］  
［9］  
［10］  
，
本文以此为出发点 对当前领先的静态污点分析工  
TaintDroid ，AppFence ，KynoidA  
点分析工具有  
［11］  
FlowDroid  
，
进行改进 开发出能够对  
Android  
动
．
等 静态污点分析是指在不运行  
Android  
具
应用的情  
，
况下直接采用静态分析的方法对其进行污点分析  
态 加 载 和 反 射 机 制 进 行 有 效 污 点 分 析 的 工 具  
［11］  
DyLoadDroid，  
首先将被测  
App  
实际运行中被加载的  
FlowDroid  
，
比较典 型 的 静 态 污 点 分 析 工 具 有  
［12］  
［13］  
dex ，  
文件下载到本地计算机 并将系统中所发生的反  
LeakMiner ，AndroidLeaks ．  
析的方法检测隐私泄露的优点是隐私数据追踪准  
等 使用动态污点分  
; ，  
射调用信息记录下来 然后在静态分析的过程中 根  
、 ， ，  
确 误报率低 缺点是代码覆盖率低 对于实际运行  
据这些反射调用信息将相应的反射调用语句替换为  
，
非反射调用语句 再运行  
FlowDroid  
的静态污点分析  
，
中未被触发的隐私泄露 使用动态污点分析的方式  
，
流程 使其能够对使用  
Android  
， ， ．  
将无法检测 因此 其漏报率较高 而静态污点分析  
动态加载和反射调  
Android  
．
，
则刚好相反 静态污点分析的缺点是代码覆盖率高  
，
用机制的  
应用进行有效的污点分析  
:
;
本文的主要贡献包括  
可以检测出比动态污点分析更多的隐私泄露问题  
1)  
， ． ，  
然而 其误报率也较高 因此 在实际的隐私泄露检  
首次提出了使用非反射机制代替反射机制  
，
测中 静态污点分析和动态污点分析方法是互补的  
．
，
的解决方案 解决了静态污点分析技术不能正确处理  
，
就静态污点分析而言 当前静态污点分析工具  
Android  
．
反射机制的问题  
Android  
2)  
Flow-Droid  
面临的一个重要问题就是不能对  
动态加载  
Android  
动
对当前领先的静态污点分析工具  
Android  
．
和反射机制进行有效污点分析 而当前  
，
进行了改进 开发出能够对  
动态加载和反  
Android  
DyLoad-Droid，  
态加载与反射机制被越来越广泛地应用在  
射机制进行有效污点分析的工具  
并

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