I. Giới thiệu
Luận văn tập trung vào việc xây dựng đồ thị luồng điều khiển từ mã nhị phân của các ứng dụng Android, nhằm mục đích phân tích và hiểu rõ hơn về hành vi của hệ thống. Android là hệ điều hành di động phổ biến nhất, với hàng triệu ứng dụng được phát triển, bao gồm cả mã độc. Sự phát triển liên tục và phức tạp của Android đặt ra thách thức lớn cho các nhà phát triển và công cụ phân tích ứng dụng. Mục tiêu của nghiên cứu là cung cấp một phương pháp tự động để trích xuất thông tin từ các phiên bản Android khác nhau, giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về hành vi hệ thống và các API.
1.1. Lý do nghiên cứu
Sự phát triển nhanh chóng của Android và sự phân mảnh của hệ điều hành này đã tạo ra nhiều thách thức cho các nhà phát triển. Mặc dù kiến trúc hệ thống và một số API được tài liệu hóa, nhiều API khác không được công bố, dẫn đến sự không tương thích giữa các phiên bản. Việc hiểu hành vi hệ thống và các API trở nên khó khăn hơn với sự phân mảnh của Android, đòi hỏi các công cụ hỗ trợ để tự động trích xuất thông tin từ các phiên bản khác nhau.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng một mô hình tự động cho hệ thống Android, giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về hành vi hệ thống và các API. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích toàn bộ hệ thống Android, từ đó cung cấp một 'bản đồ điều hướng' cho các phiên bản Android khác nhau. Điều này giúp nhà phát triển hiểu được các chức năng hệ thống có thể được gọi thông qua các API, đồng thời phát hiện các lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn.
II. Cơ sở lý thuyết
Phần này cung cấp cái nhìn tổng quan về kiến trúc Android, bao gồm các thành phần chính như Dalvik VM, Android Runtime (ART), và Java Native Interface (JNI). Android là một hệ điều hành mã nguồn mở dựa trên Linux, được phát triển bởi Google. Nó sử dụng máy ảo Dalvik để thực thi các ứng dụng Java, và từ phiên bản 5.0 trở đi, ART đã thay thế Dalvik để tối ưu hóa hiệu suất. JNI được sử dụng để giao tiếp giữa mã Java và các ngôn ngữ cấp thấp như C/C++.
2.1. Tổng quan về Android
Android là một hệ điều hành mã nguồn mở dựa trên Linux, được phát triển bởi Google. Nó sử dụng máy ảo Dalvik để thực thi các ứng dụng Java, và từ phiên bản 5.0 trở đi, ART đã thay thế Dalvik để tối ưu hóa hiệu suất. ART sử dụng cơ chế Ahead-Of-Time (AOT) để biên dịch mã nguồn thành mã máy, giúp cải thiện hiệu năng hệ thống.
2.2. Các dịch vụ hệ thống
Các dịch vụ hệ thống của Android bao gồm các thành phần như System Server, Activity Manager, và Window Manager. Những dịch vụ này kết hợp với nhau để cung cấp các chức năng cơ bản của hệ điều hành. System Server là một trong những dịch vụ quan trọng nhất, chịu trách nhiệm khởi tạo và quản lý các dịch vụ hệ thống khác.
III. Nghiên cứu liên quan
Phần này trình bày các nghiên cứu liên quan đến phân tích ứng dụng Android và xây dựng đồ thị luồng điều khiển. Các nghiên cứu trước đây tập trung vào việc phân tích ứng dụng Android, nhưng thường yêu cầu kiến thức chuyên sâu về mô hình hệ thống. Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp mới, tập trung vào việc phân tích toàn bộ hệ thống Android, từ đó tự động xây dựng mô hình hành vi hệ thống.
3.1. Các bước xây dựng và phân tích đồ thị cuộc gọi
Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp mới để xây dựng đồ thị luồng điều khiển từ mã nhị phân của các ứng dụng Android. Phương pháp này bao gồm các bước như phân tích tĩnh, trích xuất thông tin từ mã nguồn, và xây dựng đồ thị luồng điều khiển. Điều này giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về cách thức các ứng dụng tương tác với hệ thống.
3.2. Công cụ và framework phân tích bytecode
Các công cụ và framework như Soot và Androguard được sử dụng để phân tích bytecode của các ứng dụng Android. Những công cụ này giúp trích xuất thông tin từ mã nguồn và xây dựng các mô hình hành vi hệ thống. Nghiên cứu này sử dụng các công cụ này để phân tích toàn bộ hệ thống Android và xây dựng đồ thị luồng điều khiển.
IV. Hướng tiếp cận
Phần này trình bày chi tiết về hướng tiếp cận của nghiên cứu, bao gồm việc phân tích toàn bộ hệ thống Android và xây dựng đồ thị luồng điều khiển. Nghiên cứu sử dụng cả phân tích tĩnh ngược và xuôi dòng để trích xuất thông tin từ mã nguồn. Điều này giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về cách thức các ứng dụng tương tác với hệ thống và các API.
4.1. Tổng quan hướng tiếp cận
Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân tích toàn bộ hệ thống để xây dựng đồ thị luồng điều khiển. Phương pháp này bao gồm việc phân tích tĩnh ngược và xuôi dòng để trích xuất thông tin từ mã nguồn. Điều này giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về cách thức các ứng dụng tương tác với hệ thống và các API.
4.2. Những thách thức
Một trong những thách thức lớn nhất của nghiên cứu là sự phức tạp và phân mảnh của hệ thống Android. Việc phân tích toàn bộ hệ thống đòi hỏi nhiều tài nguyên và thời gian. Ngoài ra, việc xây dựng đồ thị luồng điều khiển từ mã nhị phân cũng đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật.
V. Kết quả và đánh giá
Phần này trình bày các kết quả chính của nghiên cứu, bao gồm việc phân tích các phiên bản Android khác nhau và xây dựng đồ thị luồng điều khiển. Nghiên cứu đã phân tích các phiên bản Android 4.1 và trích xuất thông tin về các hàm truy cập công khai. Kết quả cho thấy rằng việc hiểu rõ các hàm truy cập công khai có thể giúp phát hiện các lỗ hổng bảo mật trong hệ thống Android.
5.1. Tóm tắt kết quả
Nghiên cứu đã phân tích các phiên bản Android 4.1 và trích xuất thông tin về các hàm truy cập công khai. Kết quả cho thấy rằng việc hiểu rõ các hàm truy cập công khai có thể giúp phát hiện các lỗ hổng bảo mật trong hệ thống Android. Điều này giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về cách thức các ứng dụng tương tác với hệ thống và các API.
5.2. Đánh giá thực tiễn
Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc phát triển các công cụ phân tích ứng dụng Android. Việc xây dựng đồ thị luồng điều khiển từ mã nhị phân giúp lập trình viên hiểu rõ hơn về hành vi hệ thống và các API, đồng thời phát hiện các lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn.
