[android]android許可權體系深入分析

Android系統是執行在Linux核心上的，Android與Linux分別有自己的一套嚴格的安全及許可權機制，
很多像我這樣的新手,尤其是習慣了windows低安全限制的使用者，很容易在這方面弄混淆，下面是我總結的Android系統許可權相關的內容，
作為這段時間對android許可權學習的總結，也希望能對大家有所幫助，不正確之處請指出。
首先分清兩個概念：
要區分apk執行時的擁有的許可權與在檔案系統上被訪問（讀寫執行）的許可權兩個概念。
apk程式是執行在虛擬機器上的,對應的是Android獨特的許可權機制，只有體現到檔案系統上時才使用linux的許可權設定。

（一）linux檔案系統上的許可權
-rwxr-x--x system system 4156 2010-04-30 16:13 test.apk
代表的是相應的使用者/使用者組及其他人對此檔案的訪問許可權，與此檔案執行起來具有的許可權完全不相關。
比如上面的例子只能說明system使用者擁有對此檔案的讀寫執行許可權；system組的使用者對此檔案擁有讀、執行許可權；其他人對此檔案只具有執行許可權。
而test.apk執行起來後可以幹哪些事情，跟這個就不相關了。
千萬不要看apk檔案系統上屬於system/system使用者及使用者組，或者root/root使用者及使用者組，就認為apk具有system或root許可權。

（二）Android的許可權規則

（1)Android中的apk必須簽名
這種簽名不是基於權威證照的，不會決定某個應用允不允許安裝，而是一種自簽名證照。
重要的是，android系統有的許可權是基於簽名的。比如：system等級的許可權有專門對應的簽名，簽名不對，許可權也就獲取不到。
預設生成的APK檔案是debug簽名的。
獲取system許可權時用到的簽名，見：如何使Android應用程式獲取系統許可權
（2）基於UserID的程式級別的安全機制
大家都知道，程式有獨立的地址空間，程式與程式間預設是不能互相訪問的，是一種很可靠的保護機制。
Android通過為每一個安裝在裝置上的包（apk）分配唯一的linux userID來實現，名稱為"app_"加一個數字，比如app_43
不同的UserID，執行在不同的程式，所以apk之間預設便不能相互訪問。
Android提供瞭如下的一種機制，可以使兩個apk打破前面講的這種壁壘。
在AndroidManifest.xml中利用sharedUserId屬性給不同的package分配相同的userID，通過這樣做，兩個package可以被當做同一個程式，
系統會分配給兩個程式相同的UserID。當然，基於安全考慮，兩個package需要有相同的簽名，否則沒有驗證也就沒有意義了。
（這裡補充一點:並不是說分配了同樣的UserID，兩程式就執行在同一程式, 下面為PS指令摘取的，
顯然，system、app_2分別對應的兩個程式的PID都不同，不知Android到底是怎樣實現它的機制的）

User   PID PPID
system    953   883   187340 55052 ffffffff afe0cbcc S system_server
app_2     1072 883   100264 19564 ffffffff afe0dcc4 S com.android.inputmethod.
system    1083 883   111808 23192 ffffffff afe0dcc4 S android.process.omsservi
app_2     1088 883   156464 45720 ffffffff afe0dcc4 S android.process.acore

（3）預設apk生成的資料對外是不可見的
實現方法是：Android會為程式儲存的資料分配該程式的UserID。
藉助於Linux嚴格的檔案系統訪問許可權，便實現了apk之間不能相互訪問似有資料的機制。
例：我的應用建立的一個檔案，預設許可權如下，可以看到只有UserID為app_21的程式才能讀寫該檔案。
-rw------- app_21 app_21 87650 2000-01-01 09:48 test.txt
如何對外開放？
<1> 使用MODE_WORLD_READABLE and/or MODE_WORLD_WRITEABLE 標記。

When creating a new file with getSharedPreferences(String, int), openFileOutput(String, int), or openOrCreateDatabase(String, int, SQLiteDatabase.CursorFactory), you can use the MODE_WORLD_READABLE and/or MODE_WORLD_WRITEABLE flags to allow any other package to read/write the file. When setting these flags, the file is still owned by your application, but its global read and/or write permissions have been set appropriately so any other application can see it.

（4）AndroidManifest.xml中的顯式許可權宣告
Android預設應用是沒有任何許可權去操作其他應用或系統相關特性的，應用在進行某些操作時都需要顯式地去申請相應的許可權。
一般以下動作時都需要申請相應的許可權：

A particular permission may be enforced at a number of places during your program's operation: 
At the time of a call into the system, to prevent an application from executing certain functions.
When starting an activity, to prevent applications from launching activities of other applications.
Both sending and receiving broadcasts, to control who can receive your broadcast or who can send a broadcast to you.
When accessing and operating on a content provider.
Binding or starting a service.

在應用安裝的時候，package installer會檢測該應用請求的許可權，根據該應用的簽名或者提示使用者來分配相應的許可權。
在程式執行期間是不檢測許可權的。如果安裝時許可權獲取失敗，那執行就會出錯，不會提示使用者許可權不夠。
大多數情況下，許可權不足導致的失敗會引發一個 SecurityException， 會在系統log（system log）中有相關記錄。
（5）許可權繼承/UserID繼承
當我們遇到apk許可權不足時，我們有時會考慮寫一個linux程式，然後由apk呼叫它去完成某個它沒有許可權完成的事情，很遺憾，這種方法是行不通的。
前面講過，android許可權是經營在程式層面的，也就是說一個apk應用啟動的子程式的許可權不可能超越其父程式的許可權（即apk的許可權），
即使單獨執行某個應用有許可權做某事，但如果它是由一個apk呼叫的，那許可權就會被限制。
實際上，android是通過給子程式分配父程式的UserID實現這一機制的。

（三）常見許可權不足問題分析

首先要知道，普通apk程式是執行在非root、非system層級的，也就是說看要訪問的檔案的許可權時，看的是最後三位。
另外，通過system/app安裝的apk的許可權一般比直接安裝或adb install安裝的apk的許可權要高一些。

言歸正傳，執行一個android應用程式過程中遇到許可權不足，一般分為兩種情況:
（1）Log中可明顯看到許可權不足的提示。
此種情況一般是AndroidManifest.xml中缺少相應的許可權設定，好好查詢一番許可權列表，應該就可解決，是最易處理的情況。
有時許可權都加上了，但還是報許可權不足，是什麼情況呢？
Android系統有一些API及許可權是需要apk具有一定的等級才能執行的。
比如 SystemClock.setCurrentTimeMillis()修改系統時間，WRITE_SECURE_SETTINGS許可權 好像都是需要有system級的許可權才行。
也就是說UserID是system.
（2）Log裡沒有報許可權不足，而是一些其他Exception的提示,這也有可能是許可權不足造成的。
比如：我們常會想讀/寫一個配置檔案或其他一些不是自己建立的檔案，常會報java.io.FileNotFoundException錯誤。
系統認為比較重要的檔案一般許可權設定的也會比較嚴格，特別是一些很重要的(配置)檔案或目錄。
如

-r--r----- bluetooth bluetooth      935 2010-07-09 20:21 dbus.conf
drwxrwx--x system   system            2010-07-07 02:05 data 

dbus.conf好像是藍芽的配置檔案，從許可權上來看，根本就不可能改動，非bluetooth使用者連讀的權利都沒有。
/data目錄下存的是所有程式的私有資料，預設情況下android是不允許普通apk訪問/data目錄下內容的，通過data目錄的許可權設定可知，其他使用者沒有讀的許可權。
所以adb普通許可權下在data目錄下敲ls命令，會得到opendir failed, Permission denied的錯誤，通過程式碼file.listfiles()也無法獲得data目錄下的內容。

上面兩種情況，一般都需要提升apk的許可權，目前我所知的apk能提升到的許可權就是system（具體方法見：如何使Android應用程式獲取系統許可權）,
至於是否有root級的，如何提升至root級不得而知，知道的朋友勞煩告知，感激不盡。