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面向安卓应用建模的IFML扩展

软件学报 2019年第10期30卷 3148-3167页

作者：陆一飞潘敏学张天王林章李宣东计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学)

随着智能机以及平板电脑的普及,安卓应用逐渐成为日常生活中不可或缺的重要元素之一,其复杂度也呈几何倍数增长.安卓平台存在的多设备类型、多操作系统版本问题,使得应用的设计和开发更为复杂.在这一现状下,提倡在安卓应用开发中使用模... 详细信息

随着智能机以及平板电脑的普及,安卓应用逐渐成为日常生活中不可或缺的重要元素之一,其复杂度也呈几何倍数增长.安卓平台存在的多设备类型、多操作系统版本问题,使得应用的设计和开发更为复杂.在这一现状下,提倡在安卓应用开发中使用模型来描述其开发需求与设计,以帮助开发人员更好地将注意力集中于应用,加深对开发意图的理解,更好地进行后续的开发工作.然而,当前对安卓应用的建模都采用了传统模型,无法满足安卓应用事件驱动和注重图形用户界面的特点.为此,将注重前端展示以及事件交互的交互流建模语言(IFML)应用于安卓应用的建模,描述应用中的 GUI 结构以及其中工作流的传递,从而指导应用的开发工作.考虑到安卓平台的特点,对IFML 进行了相应的面向安卓的扩展,提高了其可用性与对安卓应用的适用性,并对 IFML 模型进行了形式化定义,使得 IFML 模型能以丰富而又精确的语义来刻画开发者对于安卓应用的设计,并在应用的实现和演化中不断发挥指导作用.另外,进一步探索了 IFML 模型在应用测试这一场景中的作用.基于模型的测试方法能够检验设计和实现的一致性,还能在应用的演化过程中避免测试用例的重复编写.在案例研究中,针对 5 个安卓应用进行了 IFML 建模与测试.实验结果表明,扩展后的 IFML 在安卓应用的建模上可行、有效,所建立的 IFML 模型可直接用于测试工作,用于检测应用实现与设计是否保持一致,从而保证应用的开发质量.

关键词：交互流建模语言安卓应用模型驱动工程基于模型的测试

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安卓应用HTTP缓存缺陷的动态检测

计算机科学与探索 2018年第9期12卷 1397-1406页

作者：杨嘉成彭鑫赵文耘复旦大学软件学院上海201203 复旦大学上海市数据科学重点实验室上海201203

移动应用数据流量消耗和响应速度是用户和开发者都非常关心的问题,很多移动应用都使用了缓存技术(特别是HTTP缓存)以有效减少移动数据流量和电量消耗,加快应用响应速度。然而,移动应用缓存的合理使用与应用的特点和具体功能相关,许多应... 详细信息

移动应用数据流量消耗和响应速度是用户和开发者都非常关心的问题,很多移动应用都使用了缓存技术(特别是HTTP缓存)以有效减少移动数据流量和电量消耗,加快应用响应速度。然而,移动应用缓存的合理使用与应用的特点和具体功能相关,许多应用中对于缓存的不合理使用非但不能起到应有的作用,反而会占用移动设备宝贵的存储空间。为此,提出了一种基于动态分析的安卓应用缓存缺陷自动检测方法,可以在应用运行时动态监控应用内部的缓存行为,并分析其缓存是否存在缺陷,以及存在怎样的缺陷。实现了相应的运行时库以及安卓应用自动化改造的工具,并针对当前安卓应用市场上的25个安卓应用进行了检测。实验结果表明,该方法适用于安卓市场上的很大一部分应用,并能够有效发现安卓应用中存在的缓存缺失、缓存空间无限增长和缓存冗余等问题。

关键词：安卓应用 HTTP缓存程序改造动态检测

基于GUI事件的安卓应用录制重放关键技术综述

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软件学报 2022年第5期33卷 1612-1634页

作者：李聪蒋炎岩许畅计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 江苏南京210023 南京大学计算机科学与技术系江苏南京210023

基于GUI事件的安卓应用录制重放技术致力于以自动化的方式捕捉和回放人类和移动应用的交互轨迹,达到降低测试成本、提高测试用例复用率的目的.录制重放技术面临的挑战来源于应用、版本和设备3个维度.试图从人类录制重放的角度,将录制重... 详细信息

基于GUI事件的安卓应用录制重放技术致力于以自动化的方式捕捉和回放人类和移动应用的交互轨迹,达到降低测试成本、提高测试用例复用率的目的.录制重放技术面临的挑战来源于应用、版本和设备3个维度.试图从人类录制重放的角度,将录制重放建模为一个搜索问题,并提出模拟人类录制重放行为的通用框架.框架包含3部分:组件表示与录制技术、事件等价策略和局部搜索策略.通过对已有技术进行总结和分析,以全新的视角更好地认识了已有工作的优势和不足,并提出未来可行的研究方向.

关键词：安卓应用软件测试录制重放 GUI测试

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安卓应用系统的功能与权限相关性研究

计算机应用与软件 2014年第10期31卷 27-33页

作者：诸姣李宏伟彭鑫赵文耘复旦大学软件学院上海201203 复旦大学计算机科学技术学院上海201203 江西师范大学计算机信息工程学院江西南昌330029

安卓系统是世界上最流行的智能终端系统之一。随着安卓用户的与日俱增,其市场占有率迅速扩大,并出现了大量的安卓应用软件。为应对安卓应用市场中出现的恶意软件,保障用户手机系统安全,安卓系统采用基于权限的安全机制,要求安卓应用事... 详细信息

安卓系统是世界上最流行的智能终端系统之一。随着安卓用户的与日俱增,其市场占有率迅速扩大,并出现了大量的安卓应用软件。为应对安卓应用市场中出现的恶意软件,保障用户手机系统安全,安卓系统采用基于权限的安全机制,要求安卓应用事先声明其所用到的系统权限。探索研究安卓应用功能与安卓系统权限之间的关系,通过获取互联网上安卓应用市场的大量数据,利用信息检索和语义分析等技术分析安卓应用的功能描述及目前安卓版本声明的权限之间的语义关系,并得到关系模型。该模型可用于进一步研究安卓应用权限声明的合理性与安全性,为应用市场和用户进行应用可信度评价提供支持。

关键词：安卓应用权限 LSI TF-IDF 向量空间模型

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安卓应用自动原生化及混淆系统

微电子学与计算机 2016年第10期33卷 59-62,67页

作者：刘惠明诸葛建伟清华大学网络与信息安全实验室北京100084

提出了一种新的加固方案并实现了原型系统,将原应用中关键代码自动转换成原生代码并编译、混淆.由于关键代码为混淆后的原生代码,逆向难度大大增加,任何针对非原生代码的动态脱壳平台都无法恢复.经过测试,该系统兼具强度和兼容性,对于... 详细信息

提出了一种新的加固方案并实现了原型系统,将原应用中关键代码自动转换成原生代码并编译、混淆.由于关键代码为混淆后的原生代码,逆向难度大大增加,任何针对非原生代码的动态脱壳平台都无法恢复.经过测试,该系统兼具强度和兼容性,对于保护应用开发者的权益,以及数以亿计的安卓用户的安全,具有非常重要的意义.

关键词：安卓应用应用加固原生化代码混淆

安卓应用功能描述与系统权限间的相关性分析方法研究

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安卓应用功能描述与系统权限间的相关性分析方法研究

作者：诸姣复旦大学

学位级别：硕士

安卓系统为第三方应用开发商提供了一个开放的环境,同时无缝集成了许多优秀的Google应用服务,这些优势使得其迅速成为世界上最流行的智能终端系统之一。随着安卓用户的与日俱增,其市场占有率迅速扩大,并出现了大量的安卓应用软件。与此... 详细信息

安卓系统为第三方应用开发商提供了一个开放的环境,同时无缝集成了许多优秀的Google应用服务,这些优势使得其迅速成为世界上最流行的智能终端系统之一。随着安卓用户的与日俱增,其市场占有率迅速扩大,并出现了大量的安卓应用软件。与此同时,安卓市场中也逐渐出现了一些恶意的应用软件,这些软件包含恶意行为,如窃取用户隐私、恶意扣费等问题。为了应对安卓应用市场中出现的恶意软件,保障用户手机系统安全,安卓系统采用基于权限的安全机制,要求安卓应用事先声明其所用到的系统权限,然而许多应用软件都会要求过度授权,从而造成安全隐患。本文针对目前安卓市场中要求过度授权的恶意软件的问题,研究了安卓应用功能与安卓系统权限之间的关系,在此基础上提出了一种安卓应用功能描述与系统权限间的相关性分析方法。该方法基于安卓应用的功能描述,通过文本分析建立与安卓系统权限之间的语义关联关系,从而得到每种类别的安卓应用与所声明的系统权限之间的关联关系模型。通过以上方法所得到的关联关系模型可以用于进一步分析安卓应用权限声明的合理性与安全性,为应用市场和用户进行应用可信度评价提供支持。为了实现所提出的方法,我们对国内外一些著名的安卓应用市场进行了探索,基于相关应用数据的特点确定了本文的数据来源,然后开发了一个网络爬虫工具从相关网站获取到了一系列安卓应用数据,包括应用的名称、当前版本、所需安卓操作系统版本、所属分类类别以及功能描述等信息。另一方面,我们对所分析的安卓应用按照应用类别进行了分类,同时从安卓官网上获取了权限描述信息。在此基础上,我们对其中的文本描述信息进行分词、语义扩展等预处理操作,并在此基础上通过文本分析方法建立起了安卓应用功能描述与权限声明之间的关联关系模型。为了验证提出的方法及关联关系模型的有效性,本文针对一组测试应用集合进行了验证性分析。实验结果表明,应用功能描述与所声明的系统权限之间的相关性预测结果的平均查全率、查准率和F-Measure别可以达到65.53%、33.85%和49.69%。由此可见,本文提出的相关性分析方法及模型能够较为准确地反应应用功能与权限描述信息之间的关系。

关键词：安卓应用基于权限的安全机制权限 LSI TF-IDF 向量空间模型

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安卓应用中资源滥用行为检测方法研究

安卓应用中资源滥用行为检测方法研究

作者：颜宏冰中国科学技术大学

学位级别：硕士

安卓手机是目前最流行的移动平台,各种安卓应用也很大程度上方便了人们的生活。由于安卓系统的内存等系统资源不足时会通过强制结束部分进程的方式来释放内存,为了避免进程被杀死导致无法给用户提供服务,安卓应用会利用各种方式在后台... 详细信息

安卓手机是目前最流行的移动平台,各种安卓应用也很大程度上方便了人们的生活。由于安卓系统的内存等系统资源不足时会通过强制结束部分进程的方式来释放内存,为了避免进程被杀死导致无法给用户提供服务,安卓应用会利用各种方式在后台保活。有些应用为了给用户提供更加个性化的服务,还会获取用户的一些隐私数据,比如用户的手机号,地理位置信息等等。目前攻击者通过获取用户的隐私数据,以及安装能后台保活的恶意应用,获取了巨大的利益。由于这些行为在正常应用中也会出现,这使得检测这类行为变得困难。研究者们提出了许多方案来检测隐私数据泄露行为,主要包括静态检测方案和动态检测方案,但目前无论是静态检测方案或者动态检测方案,都是在应用层面进行检测,而没有具体到检测特定的恶意行为。对于应用的后台保活行为,目前相关研究工作中的方法还不足以区分正常的保活行为和恶意的保活行为。针对以上两个问题,本文做了以下的研究工作:1.安卓应用中后台播放无声音频的恶意保活行为的检测安卓应用后台保活的一种方式就是在后台播放无声音频。针对应用后台播放无声音频实现恶意保活,占用系统资源或者伺机窃取用户隐私的行为,本文提出了一个基于一类支持向量机的检测方案。由于安卓应用中也存在着正常的后台播放无声音频来保活的行为,为了有效进行区分,本文对安卓系统进行了修改,收集应用后台播放无声音频保活时的音频数据和传感器数据,再使用一类支持向量机来检测应用中恶意的保活行为。实验中此方案的真负类率(负样本被识别出的数目占所有负样本的比率)达到了96%。2.安卓应用中隐私数据滥用行为的自动化检测针对恶意应用滥用用户的隐私数据的问题,本文实现了一个基于行为相似度对比的恶意隐私数据使用行为的检测模型。此模型利用安卓动态检测技术,获取安卓应用运行时的相关信息,通过对比同类别应用的隐私数据使用行为与当前应用的隐私数据使用行为的相似度,来判断当前应用的隐私数据使用行为是否是恶意的。实验中每个类别的平均真负类率达到了90%以上。

关键词：安卓应用后台保活脉冲编码调制隐私窃取安卓权限管理

安卓应用分析与测试通用支撑工具的设计与实现

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安卓应用分析与测试通用支撑工具的设计与实现

作者：孟占帅南京大学

学位级别：硕士

随着安卓移动设备在日常生活的普及,手机智能应用得到了广泛的使用。然而,安卓程序存在的质量问题不仅影响用户体验,还可能带来潜在的安全风险。为了保障应用的质量,当前面向安卓平台的动态的测试与分析技术被广泛地研究,这些技术通常... 详细信息

随着安卓移动设备在日常生活的普及,手机智能应用得到了广泛的使用。然而,安卓程序存在的质量问题不仅影响用户体验,还可能带来潜在的安全风险。为了保障应用的质量,当前面向安卓平台的动态的测试与分析技术被广泛地研究,这些技术通常以一定的策略生成测试输入,动态地对应用程序的运行状态空间予以遍历,对缺陷进行触发与检测。本文关注测试技术的有效实现,围绕相关通用支撑工具的设计与实现展开研究。测试技术最终需要以原型工具的形式予以呈现,并进行部署使用。现有实现机制集中地表现出以下特点:在实现过程中,开发者普遍地组合依赖于多个已有底层工具包来满足功能需求;此外,不少工具通过对系统的修改或应用的插桩来完成测试过程中动态的程序内部数据读写过程。底层工具彼此之间以及与系统之间所存在的版本兼容等问题给现有测试工具带来普遍的后续维护与使用方面的挑战。本文认为,现有实现机制尚缺乏对技术实现需求的系统性的认识。本文基于对现有技术及其实现方式的分析探讨,达成需求分析,最终围绕简洁有效可靠的面向安卓应用测试工具实现技术展开研究,完成以下两方面的研究工作:1.基于对现有安卓测试分析技术实现的剖析与探讨,本文首次明确提出技术实现中的层次化功能需求模型与多元非功能需求体系。层次化的功能需求模型围绕测试过程中的应用状态获取与状态改变对技术需求在不同粒度予以总结。同时,我们认识到技术实现并非只在于满足其功能需求,还应当对性能等非功能需求予以考量。基于此,我们总结得出包含简化性、侵入性、高效性的非功能需求指标体系,其中,侵入性与高效性存在彼此制衡的关系,并最终造成对简化程度的影响,技术的有效实现应当在不同的需求指标之间进行权衡。2.针对当前可用底层工具缺乏对于测试技术需求的系统认识与有效权衡的局限,本文基于需求分析提取出低侵入高性能与高覆盖可扩展的测试场景,并结合具体情境设计实现有效的中间框架技术作为抽象层,帮助测试人员进行简洁有效可靠的工具开发。ATT(Android Testing Toolkit)作为本文提出的低侵入高性能应用场景下的测试框架技术方案,旨在简化对于性能存在较高要求的测试技术的实现过程。低侵入高性能意味着ATT应规避对于系统修改和应用插桩的过度依赖,同时也限制了其对于目标应用精细化的运行轨迹的追踪与分析过程,在对测试技术的广泛覆盖方面存在瓶颈。而AndroidQL(Android Query Language)是本文提出的具备高覆盖可扩展特征的测试框架技术方案,以对测试技术的广泛覆盖作为主要目标,能够实现指令级别的程序运行轨迹追踪,并将程序运行上下文暴露给外部测试工具,在此过程中可接受一定程度的额外运行开销。进一步地,本文完成ATT与AndroidQL框架技术的设计、实现与实验评估。最后,本文基于ATT和AndroidQL对部分现有的典型安卓应用动态分析技术进行重现，并进一步完成一些高阶工具的设计与实现,最终在真实的安卓应用中检测到前所未知的质量缺陷。

关键词：安卓应用自动测试动态分析框架

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安卓应用加固和防护系统设计与实现

安卓应用加固和防护系统设计与实现

作者：朱旭超南京理工大学

学位级别：硕士

随着互联网产业的迅猛发展,安卓系统凭借其开源特性,迅速成长为全球市场份额第一的智能手机操作系统。然而由于目前安卓应用软件的保护技术相对较为薄弱,针对安卓应用软件的恶意攻击日渐增多。这些恶意攻击,不光会损害开发者的合法权益... 详细信息

随着互联网产业的迅猛发展,安卓系统凭借其开源特性,迅速成长为全球市场份额第一的智能手机操作系统。然而由于目前安卓应用软件的保护技术相对较为薄弱,针对安卓应用软件的恶意攻击日渐增多。这些恶意攻击,不光会损害开发者的合法权益,还有可能对用户的私人财产和隐私数据造成危害。当前安卓应用保护技术主要包括代码混淆、安全加固、权限监控三个方面。代码混淆方面虽然使用Proguard进行了一定程度的外形混淆,提高了逆向分析的难度,但是混淆强度相对较低;安全加固作为一种反逆向的技术与代码混淆相比具有更高的保护强度,但是主流的基于类加载器加壳技术都已经有了针对性的脱壳破解方案;权限控制相对而言研究较少,而且现有的权限控制方案局限性较大,推广难度较高。针对以上问题,本文深入研究了安卓应用安全机制和现有应用保护技术的不足,提出了结合代码混淆、安全加固和权限控制三个方面的应用加固和防护系统,论文主要工作如下:1.研究了现有代码混淆技术Proguard的局限性,在代码的外形混淆之外,结合ASM字节码框架,研究并实现了基于ASM的字符串混淆和资源文件混淆。2.研究了现有加固技术的脱壳方式,通过结合静态和动态防御提升加固强度。静态防御方面通过抽取指令并且在JNI层实现应用运行时动态解密的方式,降低了被逆向分析的可能性;动态防御方面则采用反调试技术,利用inotify文件系统监控,通过钩子和循环子进程相互挂钩的反内存镜像调试机制,进一步提高了应用的安全性。3.研究分析了现有权限控制技术的不足,提出一种不需要修改安卓系统底层代码,基于smali注入的权限控制方案。利用敏感API.和权限的映射关系,通过反射调用的方式对敏感API函数进行勾取,从而实现对于敏感API的监控和拦截的效果。4.设计并实现了一个结合了代码混淆、安全加固和权限控制三项技术的安卓应用加固和防护系统。实验测试结果表明,经过本系统加固和防护的应用能够正常运行,并且能以较低的时间和空间代价抵御常见的针对安卓应用的逆向分析与内存攻击,有效的增强了应用的安全性。

关键词：安卓应用代码混淆应用加固权限控制