下面我将从核心安全机制、常见安全威胁、以及如何进行安全加固三个方面，为你详细解析 Android 信息安全技术。

Android 核心安全机制

这是 Android 系统自带的、最基础也是最关键的安全防线。

Linux 内核安全

Android 系统构建在 Linux 内核之上，因此继承了 Linux 的核心安全特性：

• 权限分离：Linux 是一个多用户、多任务的操作系统，每个应用（在 Linux 中是一个进程）都有一个唯一的 User ID (UID) 和 Group ID (GID)，默认情况下，一个应用无法访问另一个应用的私有数据或内存空间，这是最根本的隔离机制。
• 进程沙箱：每个应用都在自己的“沙箱”（Sandbox）中运行，沙箱限制了应用只能访问自己被授权的资源（如自己的文件、网络等），无法随意访问系统或其他应用的数据，App A 无法直接读取 App B 的数据库文件。
• 安全增强型 Linux：从 Android 4.3 (API Level 18) 开始，SELinux 被引入到 Android 中，并逐步加强，它是一种更强大的访问控制机制，基于“最小权限原则”，为系统中的每一个进程、文件、网络端口等定义了详细的访问规则，即使某个应用被攻破，SELinux 也能限制其进一步的恶意行为，防止其提权或攻击其他系统组件。

应用签名机制

• 签名的作用：每个 APK 在发布时都必须用数字证书进行签名，这个签名有两个核心作用：
  1. 身份验证：确保 APK 来自预期的开发者，防止被恶意篡改后重新发布。
  2. 完整性校验：确保 APK 在发布后没有被修改，APK 内容被篡改，其签名将无效，系统会拒绝安装。
• 签名类型：
  • 调试签名：Android SDK 自动生成的 debug 密钥，用于开发调试。
  • 发布签名：开发者自己生成的、包含私有密钥的正式签名。必须妥善保管，因为同一个密钥签名的应用被视为同一个应用，可以进行数据共享和升级。

权限系统

这是用户感知最明显的安全机制,用于控制应用对设备敏感数据和功能的访问。

• 运行时权限：从 Android 6.0 (API Level 23) 开始，敏感权限（如访问相机、麦克风、联系人、位置等）不再是在安装时一次性授予，而是在应用运行时动态向用户申请，用户可以根据当前场景选择“仅在使用中允许”、“仅此一次”或“拒绝”。
• 权限分组：相关的权限被分到一组（如“相机”、“麦克风”），如果一个组的某个权限被授予，其他同组权限的申请可能会更容易通过，但最终决定权仍在用户手中。
• 特殊权限：
  • 系统权限：只有系统级应用才能拥有，如安装其他应用、修改系统设置等。
  • 签名权限：只有用相同密钥签名的应用才能申请和拥有，用于应用间深度协作。

数据存储安全

• 内部存储：默认情况下，应用只能访问自己的内部存储目录 (/data/data/<package_name>)，这个目录对其他应用和用户是不可见的，系统会自动在应用卸载时删除其内部存储的所有数据。
• 外部存储：如 SD 卡，从 Android 4.4 (API Level 19) 开始，应用默认无法读取其他应用在外部存储中的私有文件，为了更精细的控制，Android 10 (API Level 29) 引入了分区存储，强制应用通过标准的 API 访问共享媒体文件（图片、视频、音频），并限制了对外部存储根目录的直接访问，防止应用滥用文件权限。
• SharedPreferences 和 SQLite 数据库：这些文件默认也存储在内部存储中，是私有的，如果需要跨应用共享数据，必须使用 ContentProvider 并严格定义其权限。

安全启动 和 Verified Boot

• 安全启动：确保设备启动时只加载了经过制造商签名的、未被篡改的系统内核和引导程序，这防止了恶意软件在系统启动前就植入。
• Verified Boot：是安全启动的增强版，它不仅验证启动镜像，还会在每次启动时验证整个系统分区的完整性，如果发现系统文件被篡改，它会尝试恢复到原始的、已验证的版本。

网络安全

• 网络传输层安全：强烈推荐使用 HTTPS (TLS) 来保护所有网络通信，以防止数据在传输过程中被窃听或篡改，Android 提供了 HttpsURLConnection 和 OkHttp 等库来简化 TLS 的实现。
• 证书锁定：对于安全性要求极高的应用（如金融 App），可以实施证书锁定，即只信任预定义的、特定服务器的证书，不信任系统中其他任何证书，可以有效防止中间人攻击。

常见安全威胁与攻击面

了解威胁是进行防御的前提,Android 应用面临的常见威胁包括：

1. 恶意软件：通过非官方渠道（如第三方应用市场）传播，窃取用户信息、发送垃圾短信、扣费等。
2. 代码逆向工程：攻击者使用工具（如 apktool, jadx）反编译 APK，获取源代码或逻辑，从而窃取商业机密、找到安全漏洞。
3. 应用重打包：攻击者将恶意代码嵌入到一个正常的、受欢迎的应用中，然后重新打包并发布，用户下载安装后，恶意代码就会运行。
4. 网络攻击：
   • 中间人攻击：攻击者在用户和服务器之间建立连接，窃听或篡改数据。
   • SSL/TLS 剥离：强制设备使用不安全的 HTTP 连接。
5. 数据泄露：
   • 不安全的数据存储：将敏感信息（如密码、Token、用户隐私数据）明文保存在 SharedPreferences、SQLite 数据库或外部存储中。
   • 日志泄露：在 Logcat 中打印敏感信息。
6. 权限滥用：应用申请了不必要的敏感权限，并在用户不知情的情况下滥用这些权限。
7. UI 劫持 / 点击劫持：攻击者通过覆盖一个透明的、不可见的 WebView 或其他视图，诱导用户点击实际想点击的按钮下方隐藏的恶意按钮（如支付按钮）。
8. 组件暴露风险：Activity, Service, BroadcastReceiver, ContentProvider 如果没有正确配置，可能会被其他应用调用，导致安全漏洞（如任意代码执行、拒绝服务）。

Android 安全加固方案

作为开发者,我们需要采取一系列措施来保护我们的应用。

代码安全加固

• 代码混淆：
  • 工具：主流使用 R8 (Android Gradle Plugin 默认集成) 或 ProGuard。
  • 目的：将类名、方法名、变量名替换为无意义的短名称，并移除无用的代码，增加逆向工程的难度，但不能完全阻止。
• 代码完整性保护：
  • 技术：在关键代码段计算哈希值，并在运行时校验，如果代码被篡改，哈希值不匹配，应用可以主动退出或采取保护措施。
  • 方案：通常使用 JNI 将关键逻辑用 C/C++ 实现，因为 native 代码比 Java 代码更难被逆向。
• 反调试与反模拟器：
  • 目的：防止攻击者在调试器或模拟器环境下运行应用，从而进行动态分析。
  • 方法：检测调试器状态、模拟器特征（如特定文件、系统属性、传感器行为）等。

资源与数据安全加固

• 资源文件加密：对于核心的配置文件、关键资源，可以使用 AES 等算法加密，在运行时通过 JNI 或 native 库解密加载。
• 数据存储加密：
  • 使用 EncryptedSharedPreferences：Android 提供的官方库，用于加密 SharedPreferences 文件。
  • 使用 SQLCipher：一个开源的、加密的 SQLite 数据库扩展。
  • 使用 Android Keystore 系统：将加密密钥安全地存储在硬件安全模块中，防止密钥被轻易提取。
• 防止日志泄露：
  • 使用 Log.d() 等日志函数时，确保不要拼接敏感信息。
  • 在正式发布版本中,使用 ProGuard/R8 移除所有日志代码。

网络通信安全加固

• 强制 HTTPS：所有网络请求必须使用 HTTPS。
• 证书锁定：对于高安全场景，使用 OkHttp 的 CertificatePinner 功能锁定服务器证书。
• 证书校验：在自定义的 X509TrustManager 中，严格校验证书的有效性（域名、有效期、是否为受信任的 CA 签发等）。

应用完整性保护

• 签名校验：在应用启动时，或执行关键操作前，重新计算 APK 或关键文件的哈希值，并与预置的值进行比较，判断应用是否被篡改。
• 使用加固服务：
  • 方案：将 APK 上传到专业的第三方加固平台（如腾讯乐固、360加固保、梆梆安全等）。
  • 原理：这些平台会使用自己的私有签名对 APK 进行重签名，并在外层包裹一层保护壳，这个壳会解密和加载原始的 APK，并集成反调试、防篡改、代码混淆等功能。
  • 优点：提供了企业级的全方位保护，比自己实现更可靠。

运行时安全防护

• 组件安全：
  • 对于不希望被外部调用的组件,在 AndroidManifest.xml 中设置 android:exported="false"。
  • 如果需要导出,务必设置 android:permission 或使用 signature 级别的保护。
• Intent 安全：
  • 使用显式 Intent 启动组件，避免使用隐式 Intent。
  • 如果必须使用隐式 Intent，务必为 Intent 设置 Package 和 ComponentName，并严格过滤接收的 Intent，防止恶意 intent 注入。
• WebView 安全：
  • 设置 setJavaScriptEnabled(false)，除非必须使用。
  • 严格校验 WebView 加载的 URL，禁止加载非可信来源的网页。
  • 对于需要与 JS 交互的场景，使用 addJavascriptInterface 时要小心，防止远程代码执行漏洞（使用 @JavascriptInterface 注解并谨慎设计接口）。

Android 信息安全技术是一个综合性的体系，作为开发者，我们应该遵循“纵深防御”的原则：

1. 利用好系统原生安全机制：这是第一道防线，也是最强的防线，正确使用权限、沙箱、签名等。
2. 编写安全的代码：从设计阶段就考虑安全，避免常见的编程错误。
3. 实施代码和应用加固：通过混淆、加密、反调试等技术增加攻击者的成本。
4. 考虑使用专业的第三方服务：对于高价值应用，专业的加固平台能提供更强大的保护。

安全是一个持续的过程,需要随着新威胁的出现而不断更新和加固我们的应用。