基于Android平台的隐私泄露检测与保护技术的研究

摘要

Android系统因其开放性已成为当前市场占有率最大的操作系统，其良好的性能和丰富的功能使之成为各大手机厂商青睐的操作系统，给用户带来了极大的便利。然而，由于监管松懈第三方软件市场泛滥，各种质量参差不齐的软件在使用用户隐私数据时存在大量隐私泄露问题。因此，研究基于Android平台的隐私泄露检测与保护技术对于保障Android用户的隐私有着至关重要的意义。 本文对Android平台的隐私泄露检测与保护问题进行了研究。主要研究内容如下：（1）为了解决Android平台的隐私泄露检测问题，深度挖掘隐私泄露的原因及权限使用场景，本文对隐私泄露行为的定义进行了扩展，引入了加密和存储的元素。设计了一种上下文信息描述模型，该模型结合静态污点分析与软件函数调用序列图，能够还原出隐私相关API函数的调用场景。实验结果表明，提出的模型能够有效追溯隐私数据使用上下文，同时检测出用户输入隐私数据中加密与存储的安全问题；（2）为了解决Android市场碎片化给隐私数据保护带来的不适应性问题，同时规避加固软件对静态分析的对抗，本文提出了基于软件动态行为感知的Android平台隐私保护机制。通过收集软件的动态执行信息与上下文信息相结合，能够反映隐私数据的真实触发场景，同时设计了软件行为匹配算法并将存在隐私泄露风险的函数调用交由用户决定，做到对软件行为的感知。实验结果表明，提出的保护技术能对API函数调用进行动态拦截，对隐私文件进行访问控制，同时在多个Android版本中易于部署。 本文在上述研究的基础上，设计并编码实现了各个模块，初步完成了基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统。实验结果表明，使用本文设计的检测方法能够有效解决Android平台上隐私泄露检测的问题，同时提出的隐私保护方案能够在用户感知的情况下最大限度的保护隐私数据。

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摘 要

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.2.1 Android平台隐私泄露检测方法

1.2.2 Android平台隐私保护方法

1.3 论文主要研究工作

1.4 论文组织结构

第二章 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的总体设计

2.1 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的需求分析

2.1.1 功能性需求分析

2.1.2 非功能性需求分析

2.2 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的功能设计

2.3 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的总体架构设计

2.3.1 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的架构设计

2.3.2 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的逻辑结构设计

2.4 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的总体流程设计

2.5 本章小结

第三章 基于上下文信息的隐私泄露检测方法

3.1 Android平台隐私标记与分类

3.1.1 隐私数据标记

3.1.2 隐私泄露行为分类与定义

3.2 基于静态污点分析与函数调用序列的上下文信息模型

3.2.1 上下文信息描述模型

3.2.2 上下文信息构建方法

3.3 隐私泄露检测算法

3.4 实验与结果分析

3.4.1 数据集与实验环境

3.4.2 隐私相关API函数上下文信息构建实例

3.4.3 隐私泄露检测实验

3.5 本章小结

第四章 基于软件动态行为感知的Android平台隐私保护机制

4.1 Android平台隐私保护技术

4.1.1 Android平台隐私保护机制

4.1.2 Android平台隐私保护机制的不足

4.2 基于动态分析的Android应用软件行为信息提取方法

4.2.1 Android平台动态行为分析技术

4.2.2 HOOK技术

4.2.3 基于Xposed HOOK技术的动态行为提取方法

4.3 基于软件行为感知的Android平台隐私保护方法

4.3.1 隐私保护总体框架

4.3.2 软件动态行为匹配

4.3.3 反馈机制

4.4 实验与结果分析

4.4.1 数据集与实验环境

4.4.2 隐私保护实例分析

4.4.3 隐私保护实验

4.5 本章小结

第五章 基于Android平台的隐私泄露检测与保护系统的实现

5.1 系统实现概述

5.2 主要数据结构的设计

5.3 隐私泄露检测与保护模块的实现

5.3.1 隐私泄露检测的实现

5.3.2 隐私数据保护的实现

5.4 系统测试与分析

5.4.1 系统准确率分析

5.4.2 系统性能分析

5.4.3 相关研究对比

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 进一步研究工作

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文