一、沙箱模型原理简介

现实中的沙箱（SandBox），是一种儿童玩具，类如KFC中一个装满小球的容器，儿童可以在其中随意玩耍，起到保护儿童的作用。（也可以理解为一种安全环境。）

近年来，随着网络安全问题的日益突出，人们更多的将沙箱技术应用于网上冲浪方面。从技术实现角度而言，就是从原有的阻止可疑程序对系统访问，转变成将可疑程序对磁盘、注册表等的访问重定向到指定文件夹下，从而消除对系统的危害。

举个例子，GreenBorder为IE和FireFox构建了一个安全的虚拟执行环境。用户通过浏览器所作的任何写磁盘操作，都将重定向到一个特定的临时文件夹中。这样，即使网页中包含病毒，木马，广告等恶意程序，被强行安装后，也只是安装到了临时文件夹中，不会对用户pc造成危害。

对于程序开发中的Java技术来说，沙箱也具有很重要的安全意义。沙箱无论何时加载远程网站上代码并在本地执行，安全都是至关重要的问题。点击一个链接可以启动Java Web Start应用程序。访问一个网页时，其中的所有Applet也会自动地启动。如果再点击一个链接，或者访问一个网页时，在用户的机器上能够安装任意的代码，那么犯罪分子就可能在此时窃听机密信息、读取财务数据或者接管用户机器来发送广告。 为了确保Java技术不会被邪恶目的所利用，SUN公司在设计Java的时候，设计了一套精密的安全模型；即安全管理器（Security Manager）将检查有权使用的所有系统资源。在默认的情况下，只允许那些无害的操作，要想允许执行其他操作，代码需得到数字签名，用户必须得到数字认证。

特别是，在沙箱中的程序有下列限制：

因此，近年来，沙箱技术非常盛行，如360浏览器等，都宣称采用了沙箱技术来保证上网安全，而对于Android系统来说，也有意识地引入了这样一个概念。

 

 

二、Android中的沙箱模型

在 Linux 中，一个用户 ID 识别一个给定用户；在 Android 上，一个用户 ID 识别一个应用程序。应用程序在安装时被分配用户 ID，应用程序在设备上的存续期间内，用户 ID 保持不变。权限是关于允许或限制应用程序（而不是用户）访问设备资源。

从本质上来说，Android 通过使用沙箱的概念来实现应用程序之间的分离和权限，以允许或拒绝一个应用程序访问设备的资源，比如说文件和目录、网络、传感器和 API。为此，Android 使用一些 Linux 实用工具（比如说进程级别的安全性、与应用程序相关的用户和组 ID，以及权限），来实现应用程序被允许执行的操作。

概念上讲，沙箱可以表示为 图 1 所示。可以清楚地看到，两个 Android 应用程序，各自在其自己的基本沙箱或进程上。

图1

Android 应用程序运行在它们自己的 Linux 进程上，并被分配一个惟一的用户 ID。默认情况下，运行在基本沙箱进程中的应用程序没有被分配权限，因而防止了此类应用程序访问系统或资源。但是 Android 应用程序可以通过应用程序的 manifest 文件请求权限。

通过做到以下两点，Android 应用程序可以允许其他应用程序访问它们的资源：

1) 声明适当的 manifest 权限

2) 与其他受信任的应用程序运行在同一进程中，从而共享对其数据和代码的访问（如图 2所示）。

图2

不同的应用程序可以运行在相同的进程中。对于此方法，首先必须使用相同的私钥签署这些应用程序，然后必须使用 manifest 文件给它们分配相同的 Linux 用户 ID，这可以通过用相同的值/名定义 manifest 属性 android:sharedUserId 来做到。具体的私钥签署和权限相关的内容，请参看 Android安全专栏中的相关文章，这里不再赘述。