安卓應用軟件測試信息智能監測系統設計

蔡娟+陸璐

摘 要： 隨著安卓系統的廣泛應用，簡單的安卓應用軟件測試信息監測已經不能保證用戶信息安全。為了解決以上問題，將動態測試與靜態測試融合起來，設計一種新型的安卓應用軟件測試信息智能監測系統。該系統主要由信息采集模塊、網絡調制模塊和串口通信模塊組成，采用CC2530F128處理器控制信息傳輸、監測流程。信息采集模塊將動、靜測試信息融合，通過網絡調制模塊組建ZigBee星狀拓撲局域網絡，利用串口通信模塊測試信息兼容性，并進一步給出系統監測流程和安卓應用軟件安全性評估目錄。實驗結果證明，所設計的系統對安卓應用軟件的危險行為測出率高，對安全行為誤測率低。

關鍵詞： 安卓系統； 應用軟件； 測試信息采集； 監測系統

中圖分類號： TN931+.3?34； TP273.5 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）14?0058?03

Abstract： With the widely application of the Android， the simple Android application software testing the information monitoring cannot ensure the safety of the user information. In order to solve the above problem， a new type of intelligent monitoring system for Android application software testing information was designed by means of the dynamic and static testing fusion. The system is mainly composed of information collection module， network modulation module and serial port communication module. The CC2530F128 processor is used to control information transmission and monitoring process. The information collection module is used to fuse the dynamic and static test information. The network modulation module is adopted to establish a Zigbee star topology local area network. The serial port communication module is used to test the compatibility of testing information， give out system monitoring process and safety assessment directory of Android application software. The experimental results show that the designed system has high detection rate of risk behaviors and low false?positive rate of safety behavior for Android application software.

Keywords： Android； application software； test information acquisition； monitoring system

安卓系統在智能手機、平板電腦上的應用越來越廣，國內外的安卓應用軟件測試信息智能監測系統層出不窮，360安全衛士、Avast、ClamAV等都獲得了巨大成就。安卓系統用戶對應用軟件安全問題缺少專業的評判，監測系統往往不能面面俱到，用戶依然會在不經意間丟失個人信息甚至損失金錢[1]。監測系統普遍使用的是動態測試或靜態測試，兩種方法各有優缺點，融合起來使用事半功倍。為此，設計一種靜態與動態相融合的安卓應用軟件測試信息智能監測系統，填補安卓系統安全漏洞。

1 安卓應用軟件測試信息智能監測系統設計

1.1 系統整體設計以及關鍵技術

為了將動態測試與靜態測試的優點高度兼容地融合在安卓應用軟件測試信息智能監測系統中，系統構造了信息采集模塊、網絡調制模塊和串口通信模塊。通過信息采集模塊監控動、靜測試信息。網絡調制模塊負責為信息組建合適的局域通信網絡，經由串口通信模塊將信息傳輸到網絡數據庫中進行應用軟件安全測試。整個系統能耗小、效率高、成本低、便攜性強，系統整體結構見圖1。

由圖1可知，信息采集模塊采用并行分析技術[2]，從多個信息采集節點同時采集安卓應用軟件測試信息；網絡調制模塊采用ZigBee通信技術，依附于協調器進行組網；串口通信模塊可以保證信息檢測區域與信息存儲區域精確對應，而且每個區域只包含一個應用軟件，監控并移除應用軟件后才可以列隊引進下一個應用軟件。

ZigBee為無線雙向通信技術，支持美國、歐洲以及國際制定的標準通信頻段，通信速率快、穩定可靠，具有廣闊的應用前景。ZigBee擁有三種拓撲結構，分別為星狀、網狀以及樹狀[3]。安卓應用軟件的系統監測面積很小，信息量也不是很大，動態測試與靜態測試的信息融合同樣不能采用復雜的拓撲構造，所以采用復雜度低的星狀ZigBee結構。星狀拓撲結構成本低，擴展能力強，還擁有智能尋址功能。協調器與信息采集節點共同組成系統監測局域ZigBee網絡，將動、靜測試信息融合傳輸到串口和網絡數據庫，執行用戶對安卓應用軟件測試信息的監測指令。

所設計的系統將動、靜測試信息的不安全程度分成5種特征，組成安卓應用軟件安全性評估目錄供用戶參考，見表1。

1.2 處理器設計

處理器在安卓應用軟件測試信息智能監測系統中格外重要，用于管理系統各模塊數據協調性以及動、靜測試信息的兼容性，并用于監測流程的精確控制[4]。系統使用的CC2530F128處理器由美國TI公司設計，可以低成本構造高性能網絡節點，支持ZigBee組網和運行模式快速切換，內部配置的射頻收發設備和微控制器性能優越，能耗極低，閃存為128 KB，編程模式簡單，CC2530F128處理器最小系統電路見圖2，由于安卓系統內信息的射頻收發為差分模式，CC2530F128處理器將使用平衡不平衡轉換器將差分信號轉換成單端信號，電容C1，C2自動進行阻抗匹配，以減少系統中ZigBee的通信誤差。

圖2為CC2530F128處理器最基本的組成結構，含有一些功能電路，如電源電路、復位電路、鎖定電路和編譯電路等，最重要的是控制電路。控制電路提供給處理器射頻收發功能，控制安卓應用軟件測試信息智能監測系統的信息傳輸和監測流程。

CC2530F128處理器擁有33 MHz以及35 MHz兩種晶振模式，射頻收發功能正常工作時連接33 MHz模式，在管腳11處收發安卓應用軟件測試信息，電容C6和C7用來監控信息容量，防止傳輸超載。射頻收發功能處于休眠狀態時在管腳12處連接35 MHz模式，電阻絲R2用于調整處理器時鐘，電容C7用于監視信息容量[5]。電源去耦同樣是CC2530F128處理器中電源電路的設計重點，可以穩定電能，保證處理器可以長時間正常工作。圖2中電容C3和C4是主要去耦元件，均為104封裝、100 μF容量的電解電容。

1.3 串口通信模塊設計

串口通信模塊將協調器與網絡數據庫連通，使用RS 232通信協議和M3132CE數據轉換器調整處理器與安卓系統的信息兼容性，將所有ZigBee通信周期內安卓應用軟件測試信息的不平等電平調至相等[6]。在[3.2 V，5.6 V]電壓范圍內的電源下，串口通信模塊完美展示了RS 232通信協議控制規程，因此可以采用蓄電池供電[7]。此時M3132CE數據轉換器的內部電路無需準備多余功能，M3132CE數據轉換器內部的串口通信電路見圖3，其在保證正常通信的前提下將多余的電路元件摘除，保留若干個電容進行信息采集、信息監控、指令下發以及信息傳輸，信息存儲位置見圖3中相應管腳，管腳7，8，9，10額外配置輸電導管J3，保護信息傳輸安全。

1.4 系統監測流程設計

所設計靜態與動態相融合的安卓應用軟件測試信息智能監測系統的監測流程見圖4。

由圖4可知，對于采用靜態測試的安全應用軟件，信息采集模塊在接收測試信息的同時按照特征類型的不同將信息分門別類，檢測特征簽名。特殊簽名指應用軟件危險行為的存在方位，是軟件行為的簡化信息。特征簽名檢測是對安卓應用軟件測試信息相似度的一個評估，通過安裝文件將應用軟件轉換為Smali源代碼[8]，再將Smali源代碼封裝為簡短的數據碼，利用信息熵定理[9]實現檢測，初步檢測到應用軟件的危險行為，之后對應用軟件程序進行反編譯。

串口通信模塊跟蹤程序編譯信息流，將其送入安全測試。當某個應用軟件的特征不屬于既定的特征類型或者特征危害明顯，直接跳至安全檢測進行安全性評估，節約系統監測用時。

對于采用動態測試的安全應用軟件，由于動態測試在模擬器上實現，整個過程產生的信息跳躍性較大，分類操作會占用大量時間，故將直接進行安全性評估。動態測試信息先經過特殊場景模擬和模擬點擊事件兩個流程，將動態測試信息轉換成與靜態測試信息簽名一致的可擴展標記語言，再將語言輸出成日志進行信息流跟蹤和安全測試，最后匯總靜態和動態測試信息的安全性評估結果并展示給用戶。

2 實驗驗證

2.1 實驗簡介

測出率和誤測率實際上是兩個具有相容關系的評估標準[10]，實驗在兩種極端的條件下進行。對無危險行為的安卓應用軟件進行信息監測，主要驗證本文設計的安卓應用軟件測試信息智能監測系統的誤測率，輔助描述測出率；對存在危險行為的安卓應用軟件進行信息監測，主要驗證本文系統測出率，輔助描述誤測率。

為了確保實驗進行當中系統能夠正常運行，實驗采用3臺Linux操作系統的計算機，中央處理器內核為8核心，內存為16 GB。

2.2 結果與討論

用于進行實驗驗證的安卓應用軟件包括2 000個危險軟件和2 000個安全軟件，實驗對照組有2個，分別是靜態測試和動態測試。兩種實驗條件下的檢測結果見表2和表3。

由表2、表3可知，在實驗實際運行中能夠發現，危險軟件的智能監測時間遠高于安全軟件，靜態測試用時短于動態測試，靜態測試與動態測試在安全軟件的監測中誤測率大幅降低，本文系統測試用時與靜態測試幾乎相等。以上結論證明，本文系統對安全應用軟件的危險行為測出率高，對安全行為誤測率低。

3 結 論

本文對一種新型的安卓應用軟件測試信息智能監測系統進行設計，將靜態測試和動態測試融合，通過調整信息兼容性，共同監測安卓應用軟件行為。設計出系統的整體結構、CC2530F128處理器結構、串口通信電路以及監測流程，通過進行本文系統與靜態測試以及動態測試的對照實驗，驗證出本文系統能夠完美兼容靜態測試效率高以及動態測試精度高的優點，擁有測出率高、誤測率低的優點。

參考文獻

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