基于Android智能手机来电防火墙的研究与设计_段军

2012年12月第31卷第4期内蒙古科技大学学报Journal of Inner Mongolia University of Science and TechnologyDecember，2012Vol．31，No．4文章编号：2095－2295（2012）04－0356－04基于Android智能手机来电防火墙的研究与设计段军1，朱学森2（1．内蒙古科技大学工程训练中心，内蒙古包头014010；2．内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010）关键词：Android；来电防火墙；AIDS；AVD中图分类号：TP393文献标识码：A摘要：：Android作为全新的开源手机操作系统，赢得了广大用户的亲睐.随着该系统的普及，围绕着手机安全等问题成了当前的研究热点之一.本文针对手机最起安全范畴中的来电安全做了研究，通过研究Android系统构架，探索出实现来电拦截的原理，并通过来电防火墙的黑白名单设计，实现了黑名单号码的来电拦截功能.Research and design of the calls firewall based on Android smart phoneDUAN Jun，ZHU Xue-sen（Information Engineering School，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou014010，China）Key words：Android；calls firewall；AIDS；AVDAbstract：Android is a kind of open source phone with a new operating system and has won lots of users．With more and more people using this system，cellphone safety based on Android has become a focal point of research．Herein，the safety of cellphone was studied and the system frame of Android was also introduced．The principle was found out for intercepting the phone calls．The interception of black-list numbers in the cell phones was realized by the firewall of the phones using the design of black and white list．Android是一种以Linux为基础的开放源码操作系统，主要使用于便携设备.2011年上半年数据显示，Android手机操作系统已经超越称霸10年的诺基亚Symbian系统，跃居全球最受欢迎的智能手机平台之一.在全球智能手机市场，Android手机销量大增，分析Android系统能够快速崛起的原因，我们首先可以知道这与系统本身的开源是离不开的，其次Android系统表现出了强大的创新能力，比如最近刚刚发布的基于Android系统的小米手机，在性能表现、上网体验、时尚外观、应用集成、用户定制、性价比等诸方面把Android系统的创新性体现的淋漓尽致.Android系统拥有独特的商业模式，逐渐凝聚旺盛的人气为该系统注入了新鲜的活力.随着Android用户的不断增加，伴随手机安全的问题也越来越凸显.而手机安全中最基本的来电安全成了首当其冲的研究重点.来电防火墙可以让指定的电话打不进来，避免打扰.手机来电防火墙的原理是目标手机接收到信号通知后查询黑名单列表来决定是挂断还是静音或者其他处理，其实也就是把原本的手工操作做了一个自动化，所以黑名单上号码来电时均显示的是静音或者之前设定的其他模式.手机的来电防火墙功能，完全根据自己的需要去设定相应的手机模式，打造了一个灵活的手机使用体验.*收稿日期：2011－11－16作者简介：段军（1962－），男，内蒙古凉城人，内蒙古科技大学教授，博士.段军，等：基于Android智能手机来电防火墙的研究与设计1Android的系统架构Android的系统具有分层次的系统架构［1］.从最上面的第一层到最底下层依次分别是：应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层、linux核心层. 1．1应用程序层每当Android发布，这时候它会同核心应用程序包一起发布出来，其应用程序包里包括很多程序，比如邮件的客户端、短信息程序、地图、日历、浏览器、联系人的管理程序等等，这些程序是通过JAVA 语言进行编程实现的.1．2应用程序的框架层相关技术人员要想访问核心应用程序的话必须通过API进行访问.此应用程序通过架构设计使组件的重复使用大大简化，任何的一个应用程序都可以任意发布它的功能模块，同时任何其它的应用程序都可以在遵循框架的安全性限制的条件下使用这个之前所发布的功能模块.与此同时，这个应用程序通过重用机制，使用户可以更加方便地替换原有的程序组件.1．3系统运行库1．3．1程序库一些C/C++库包含在Android中，这些库可以让Android系统中不同的组件拿来进行使用.开发者通过利用Android应用程序框架取得这些所提供的服务，比如说系统C库，这个标准C系统函数库（libc）是从BSD继承过来的，专门为基于em-bedded linux的机器设备定制出来的；再例如基于PacketVideo OpenCORE的媒体库，此库支持多种经常使用的音频格式，视频格式，回放或录制格式，与此同时支持静态图片文件.编码格式包括MPEG4，H．264，MP3，AAC，AMR，JPG，PNG.此外还有比如说对显示子系统管理的Surface Manager，最新的web浏览器引擎LibWebCore，功能强劲的轻型关系型数据库引擎SQLite等.1．3．2Android运行库Android包含有一个核心的库，此核心库可以为JAVA编程提供大多数需要的功能.Android的每一个应用程序都运行在它自己的进程中，都拥有独立的一个Dalvik虚拟机的实例Dalvik的设计实现了让同一个设备可以在同一时间高效地运行多个虚拟系统.Dalvik虚拟机执行的Dalvik可执行文件的后缀是．dex格式的，此格式的文件适用于小内存设备，因此针对小内存使用做了优化.与此同时，基于寄存器的虚拟机，所有的类都必须经由JAVA编译器编译之后，再通过SDK中的“dx”工具转化成．dex格式由虚拟机来执行.Dalvik虚拟机的实现必须依靠linux内核的一些功能，比如说内存管理机制和线程机制.1．4Linux内核Linux2．6内核为Android的核心系统服务提供支持，比如安全问题、进程的管理、内存的管理优化、网络协议栈以及驱动模型.Linux内核也同时当作为软件栈与硬件之间的抽象层.2来电防火墙实现的原理2．1接口描述语言Android系统中，每一个应用程序都运行在自己的进程当中，一般情况下要用到Service服务来制定UI应用.不一样的进程中，传递对象的方法是一个问题，显而易见的，JAVA中不允许跨不一样的进程来实现内在的数据共享.要传递对象的话，只能把对象拆分成简单的形式并且是操作系统能够理解的，从而实现跨界对象互相访问的目的.通过使用序列化来传递对象的一个例子便是J2EE，它采用的方式是RMI.Android则是采用的另外一种机制，被叫做AIDL［3］.AIDL叫作一种用来描述接口的语言，其中的aidl文件通过编译器来生成代码，通过之前定义准备好的接口，从而达到进程之间内部通信的目的.假如要在Activity中，访问某一个对象，这个对象是在Service里，第一步要把对象转化为参数，重要的是这个参数可以被AIDL来识别到.然后使用Android接口描述语言来传递这些可识别的参数，而在消息的另一端则使用这些传递过来的可识别参数组装成自己需要的对象.2．2通过AIDL实现在1．5版本之后的Android SDK［4］中，我们找不到实现“挂机”功能的方法，这可能是谷歌公司出于安全方面的考虑而取消屏蔽了这个功能，但是当通过查看操作系统源代码的时候，我们可以发现依然可以通过TelephonyManager的getITelephony来获取ITelephony接口的实例，并通过该接口的endCall（）实现挂机.getITelephony随着SDK版本的升级由Public变为Private.经过分析，我们要想获得ITele-phony实例对象，一是需要用到AIDL机制，另一个753内蒙古科技大学学报2012年12月第31卷第4期我们需要用到JAVA的反射机制.我们来看一下具体的实现步骤，首先定义一个aidl文件，我们的根据是ITelephony所在的包名以及所拥有的方法.然后生成同名的JAVA文件，这里用到的是AIDL生成工具.在最后利用JAVA的反射机制，从而获取ITelephony实例.经过这三步之后，就把Private方法变为Public方法了.2．3实现电话状态接听类监听来电话时话机的状态变化，用到的是位于Android的SDK中的PhoneStateListener类，了解到电话状态主要会有三种，依次是CALL_STATE_I-DLE，CALL_STATE_RINGING，CALL_STATE OFF-HOOK.因此需要重新继承PhoneStateListener类，继承之后还必须重写onCallStateChanged方法之后才能实现功能.3来电防火墙的设计3．1程序的设计思路在Layout里部署了一个EditText［2］，只要在其中输入电话号码，就会视为黑名单电话，当来电者的电话号码与输入的电话号码比对正确时，系统模式会自动切换成静音模式，等对方挂掉之后，就会转换回正常模式.程序使用Toast提示当前的模式，当你不想接到某人的电话时，只要输入他的电话，系统就会自动过滤掉这个电话，如果接到这个号码来电时，就会自动切换模式.在这里，转换铃声模式都是用setRingerMode［2］做设置的，正常模式的命令为RINGER_MODE_NORMAL，而静音模式的命令为RINGER_MODE_SILENT，振动模式为RINGER_ MODE_VIBRATE，可以根据自己的需要，决定拒接时，应该切换到什么模式.图1为来电防火墙工作流程图.图1来电防火墙工作流程图Fig．1Firewall work flow 3．2来电防火墙主要功能代码（1）判断手机目前是待机状态case TelephonyManager．CALL_STATE_IDLE：mTextView01．setText（R．string．str_CALL_ STATE_IDLE）；（2）设定手机为待机时，响铃模式为正常audioManager．setRingerMode（AudioManager．RINGER_MODE_NORMAL）；audioManager．getStreamVolume（AudioManager．STREAM_RING）；（3）判断状态为通话中case TelephonyManager．CALL_STATE_OFF-HOOK：mTextView01．setText（R．string．str_CALL_ STATE_OFFHOOK）；（4）判断状态为来电case TelephonyManager．CALL_STATE_RING-ING：（5）显示现在来电的讯息mTextView01．setText（getResources（）．getText（R．string．str_CALL_ STATE_RINGING）+incomingNumber）；（6）设定响铃模式为静音audioManager．setRingerMode（AudioManager．RINGER_MODE_SILENT）；audioManager．getStreamVolume（AudioManager．STREAM_RING）；3．3安装程序到模拟器测试程序经过模拟器进行测试，实现了预期的设计功能.图2显示的是黑名单的设定界面，图3显示的是该黑名单手号码来电时自动转为静音状态.图2黑名单号码设定Fig．2Number setting of the blacklist853段军，等：基于Android智能手机来电防火墙的研究与设计图3来电时自动转为静音模式Fig．3Turned to silent mode when getting calls4结束语来电防火墙能够让用户选择性的接电话，自动过滤拒接者的来电，将电话铃声模式自动改成静音模式，再也不用不礼貌的挂断电话或因为来不及转成静音而打扰到周围的人.由于谷歌公司出于安全考虑对SDK的升级，屏蔽了原本实现挂机功能的方法，本文通过分析AIDL实现了挂机功能，但是设计的此款来电防火墙功能还比较单一，下一步的设计目标是实现防火墙功能的模块集成化，即一款防火墙软件可以实现来电归属地查询、网络流量监管、短信过滤等功能.参考文献：［1］高焕堂．Android应用框架原理与程式设计36技［M］．广悦文化事业有限公司，2009．［2］余志龙，陈昱勋，郑名杰，等．Android SDK开发范例大全［M］．北京：人民邮电出版社，2009．［3］孟小华，陈传凯．Android平台手机来电及短信防火墙关键技术研究［A］．第三届电力电子与智能运输系统学术会议论文集［C］．湖北：［出版者不详］，2010．579-582．［4］Enck W，Ongtang M，McDaniel P．Understanding Android Se-curity［J］．IEEE Security＆Privacy，2009，7（1）：50-檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪57．（上接第347页）1200 1300ħ下仍具有较高的稳定性［2］，由于在1250ħ以下，Cr2O3属于p型半导体（金属离子空位），其内部晶格缺陷主要有阳离子空位组成，且缺陷浓度随温度的升高而升高.在高温下，Cr2O3的生长主要是通过Cr的向表面扩散进行；而在1250ħ以上，Cr2O3属于两性半导体，Al2O3则属于负离子过剩型半导体（n型半导体），Al2O3膜的生长主要是通过O的内向扩散进行［5］，随着氧化时间的延长，Al2O3膜能有效抑制氧和基体元素的扩散，从而导致氧化增重减小.从氧化反应自由能来考虑，Al2O3氧化膜形成较Cr2O3形成容易.在动力学条件满足时，在Al和Cr共存的情况下，Al2O3氧化膜将优先形成，不易剥落［4，7］.由于掺杂铝的HP40-Nb在高温下形成了部分Al2O3在合金表面形成了致密的保护层，从而提高了该合金钢的抗氧化性能. 3结论（1）从氧化动力学曲线可以看出，掺杂3%Al 的HP40-Nb的抗氧化性较未加Al的HP40-Nb抗氧化性好，且在表面形成的Al2O3保护膜致密、坚固、在高的温度下都不具有挥发性.掺杂3%Al的HP40-Nb的氧化增重与氧化时间关系呈抛物线规律，氧化增重速率很小，属于抗氧化级.（2）从形貌来看掺杂3%Al的HP40Nb合金表面氧化膜所附着的块状颗粒很均匀，颗粒与颗粒之间紧密性很好.参考文献：［1］徐自立．高温金属材料的性能、强度设计及工程应用［M］．北京：化学工业出版社，2006.269.［2］刘致远．铝元素对HP40耐热铸造合金组织和性能影响研究［D］兰州：兰州理工大学，2008.［3］王海涛，王守仁，王执福．镍、铬、铝对铁基高温合金组织和性能的影响［J］．山东机械，2001，（6）：5-11.［4］王守仁，张景春．高温合金中Al2O3氧化膜与Cr2O3氧化膜的比较［J］．山东建材，2002，22（1）：35-36.［5］曾丽，喇培清，刘致远，等.铝对HP40合金高温抗氧化性能的影响［J］．钢铁研究学报，2009，21（6）：53-56.［6］李碚，韩莉．Fe-Cr-Ni-Al-Re高温耐热合金研制［J］．湖南冶金，1996，（9）：14-19．［7］李培，颜玉新．Re对Fe-Cr-Al合金a-Al2O3层晶粒生长的影响［J］．金属学报，1984，20（2）：71-76.953。