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形布局结构，布局结构及应用程序界面如图2所示： 图2 应用程序界面及布局结构树图 Fig. 2 Application interface and layout structure tree 150 图2的左下角是应用程序界面的截图，对应该界面，布局结构中的每个节点代表当前界面的一个元素。“短信发送”程序界面的根节点为PhoneWidow$DecorView，表示屏幕的整个窗口，其子节点LinerLayout表示线性布局，LinerLayout又有两个子节点FrameLayout，这两个子节点表示界面分为标题和主体内容两大矩形块，以此类推，直到TextView、EditText、Button等叶子节点。 155 界面解析的关键技术是获取叶子节点控件的绝对XY坐标值，以供脚本生成模块生成并执行Python脚本，让程序模拟点击控件，达到自动化测试目的。对于布局结构树，采用树的深度优先遍历算法，获取叶子节点控件的绝对XY坐标值。由于子节点所在的矩形区域嵌套在父节点所在的矩形区域中，而叶子节点的相对坐标基于父节点左上角坐标值，父节点还有它自己的父节点，通过深度遍历迭代算法找到最原始的根节点PhoneWidow$DecorView相160 对于屏幕的XY坐标值，所有叶子节点控件的XY坐标值便可以得到，核心算法如下： p = node.parent; while (p 存在) { x += p节点左上角X坐标; y += p节点左上角Y坐标; 165 p = p的父节点; } 2.4 脚本生成 脚本生成利用Monkeyrunner的API动态生成Python脚本，主要有安装脚本、启动脚本、触摸脚本、截图脚本、卸载脚本，其中触摸脚本是核心，通过接收界面解析模块获取到的控170 件的绝对XY坐标值，利用touch API来生成Python脚本，模拟用户向设备发送按钮点击事件。若图2中“发送”按钮的XY坐标值为(200,300)，则动态生成的触摸脚本为： from com.android.monkeyrunner import MonkeyRunner, MonkeyDevice, MonkeyImage device = MonkeyRunner.waitForConnection() device.touch(200,300,DOWN_AND_UP) 175 2.5 运行测试 运行测试是工具的核心部分，该模块在预处理、界面解析、脚本生成的支撑下，负责应用程序的安装、启动、遍历测试、卸载。工具首先调用Monkeyrunner执行安装、启动脚本，启动程序主界面。应用程序安装、启动后，需要依次遍历各层界面，从而才能模拟点击应用程序页面的各个按钮控件。应用程序的各个界面可以组织成如图3所示的树形结构图： 180 图3 应用程序界面层次结构图 Fig. 3 Application interface hierarchy 图3中每个节点代表一个界面，系统采用树的先根遍历算法遍历各个界面。应用程序的Activity唯一的标志一个界面，当启动MainActivity后，应用程序进入主界面，标志该界面185 为根界面，点击根界面的一个控件进入另外一个Activity标志的界面，称为第二层界面，该界面是根界面的子界面。点击第二层界面的控件，进入第三层界面，以此类推。当第二层界面上的所有控件都遍历测试完毕，返回根界面，再依次遍历测试根界面的其他控件。图3中的各个界面遍历次序为：ABEFCD。工具调用Monkeyrunner执行脚本生成模块生成的触摸脚本，对界面的各个控件发送触摸事件流。对于每一个界面，工具同时调用Monkeyrunner190 执行截图脚本，对设备当前界面截图并保存图片文件。当所有界面控件都遍历完毕，测试结束，工具执行卸载脚本卸载应用程序，同时将所有图片最终生成word报表展示给用户。 运行测试的实质在于遍历应用程序的各个界面，让其动态运行，以便触发应用程序运行时潜在的恶意行为，比如后台偷发短信、联网扣费、隐私窃取等行为，从而让其它终端安全监控工具捕获，同时将运行测试过程中各个界面截图保存，供测试人员审核。 195 3 测试结果分析 我们分别用自动化动态测试工具和人工静态分析方法对搜集到的10款Android恶意应用程序进行测试验证。首先在终端设备上安装360安全监测软件，然后在PC端运行动态测试工具，导入Android应用程序，在无人工干预的情况下按顺序运行测试这10款应用。测试完毕，查看截图文档。截图文档记录了应用安装、启动、遍历测试中的界面，截图记录200 360软件对捕获到的动态恶意行为的安全威胁提示以及广告插件。通过对截图文档的整理，得到结果分析数据如表2所示： 表2 自动化动态测试结果分析 Tab. 2 Analysis of automated dynamic testing results 应用 人工静态分析结果 动态测试结果 测试时间/min 手动 自动 3D星空动态壁纸 自动发送短信 安装完毕，后台发送短信 中国科技论文在线 数独 自动发送短信 安装完毕，后台发送短信 5 8 今日中国 启动GPRS进行定位 测试运行时，后台联网 5 8 chompSMS 连接固定网站 启动后，后台联网 5 7 商务管家 自动发送短信 启动后，后台发送短信 6 7 埃及魔石探秘 连接固定网站 启动后，后台发送短信，联网 8 10 shopsavvy 连接固定网站 启动后，后台联网，发送短信，同时存在手机广告 6 9 手机大头 无 运行时，发送短信，收费提示隐蔽，联网 5 8 主题管家 无 安装成功，启动失败 3 5 horoscope 无 运行时，收费提示隐蔽，运行过程出现异常终止 7 9 205 上述人工静态分析方法通过人工检测敏感API来捕获恶意行为，表2中的测试结果表明： (1) 自动化动态测试工具查出了所有的预期恶意行为，包括后台发送短信和自动联网，而且能告知是在那个阶段捕获的，比如安装完毕、启动、测试运行时。 (2) “埃及魔石探秘”、“shopsavvy”、“手机大头”的测试结果显示，对于针对“后210 台发送短信”的同一恶意行为，静态检测存在着漏报，因为针对不同的应用可以有不同的恶意代码形式，代码样本库不能保证涵盖所有恶意规则。 (3) “主题管家”、“horoscope”测试结果显示，对于应用由于内存泄露或者并发错误导致的无法安装、启动、运行终止问题，由于静态分析无法虚拟化执行部分程序，需要动态工具执行程序才能重现。 215 (4) 动态测试工具的平均执行时间远低于人工分析时间，节省了大量的测试时间和人力资源，自动化程度较高。截图报告以安装、启动、运行、卸载的逻辑顺序展示各个阶段的运行测试情况，精确直观地展示了恶意行为以及该行为发生的阶段。 4 结论 自动化测试是目的是为了提高测试效率及质量，大量Android恶意应用涌现的背景下，220 自动化测试显的极为重要，但是传统的人工测试效率低下，现有的Monkey及Monkeyrunner工具存在着无法自定义扩展和测试不连续的局限性，本文在Monkeyrunner的基础上研究实现了一种自动化动态测试工具。该工具能批量自动安装、启动、测试并截图，同时配合其它安全监控软件记录应用运行中的恶意行为。测试结果表明，自动化动态测试工具的检测效率高，人工依赖性低，是一种比较可行的技术。 225 [参考文献] (References) [1] 蔡罗成. Android后台监听实现机制浅析思路[J]. 信息安全与通信保密，2010，（6）：39-41. [2] McAfee：Android恶意软件增长了1200%[OL]. [2012-05-24]. http://pcedu.pconline.com.cn/android/1205/2799864.html [3] 管铭. 基于程序分析的软件安全漏洞检测技术研究[D]. 西安：西北工业大学，2007. 230 [4] Android自动测试之Monkey工具[OL]. [2011-03-10]. http://www.cnblogs.com/yyangblog/archive/2011/03/10/1980068.html [5] 王向辉,张国印,沈洁. Android应用程序开发[M]. 北京：清华大学出版社，2010. [6] 赵亮，张维. 基于Android技术的界面设计与研究[J]. 电脑知识与技术，2009，5（29）：8183-8185. 235 学术论文网Tag：代写硕士论文 代写论文 代写代发论文 代发论文 |
