本文關(guān)鍵詞：基于資源使用協(xié)議的Android應(yīng)用能耗漏洞分析

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【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智能手機(jī)在人們生活中越來越普遍,其中Android智能手機(jī)是市場占有率最高的。然而手機(jī)電池的容量有限,隨著Android手機(jī)功能的日益強(qiáng)大豐富,Android手機(jī)的能耗問題越來越突出,這使得用戶體驗大大降低。研究者發(fā)現(xiàn)大部分不必要的能耗是由于Android應(yīng)用程序的能耗漏洞問題造成的,相比正常的手機(jī)用電情況,能耗漏洞將會導(dǎo)致手機(jī)耗電量異常增加。因此,研究Android手機(jī)的能耗問題,有助于減少手機(jī)不必要的能耗損失,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。Android應(yīng)用程序的大部分能耗漏洞是由于資源不恰當(dāng)使用所導(dǎo)致的,例如WIFI,GPS,攝像頭等高能耗組件的不當(dāng)使用。已有工作要么只考慮資源沒有被及時釋放的情況,要么只考慮資源是否被有效使用的情況,也即是沒有完整地考慮資源的行為。不同于已有研究工作,本文從資源使用行為的角度出發(fā),提出了一種基于資源使用協(xié)議的靜態(tài)分析方法,來分析和檢測Android手機(jī)應(yīng)用程序的能耗漏洞問題。首先,本文將采用資源使用協(xié)議來刻畫資源的合理的使用行為,即合理操作序列,例如使用資源前必須先打開資源,使用資源后必須關(guān)閉資源;同時采用有限自動機(jī)來描述資源使用協(xié)議的形式化模型。本文的資源使用協(xié)議具有一般性,不同的資源,可以有不同的資源使用協(xié)議的定義。此外,考慮到資源的錯誤操作,本文的資源使用協(xié)議可以擴(kuò)展為資源使用行為。其次,以資源使用協(xié)議作為指導(dǎo),本文提出了一種靜態(tài)分析方法來分析和檢測資源的使用行為。該方法通過跟蹤資源當(dāng)前的狀態(tài)和操作來檢測資源的行為是否違反了其資源使用協(xié)議。由于資源使用協(xié)議的一般性,本文的方法不僅可用于分析Android手機(jī)的資源(如WIFI,GPS等),也可以用于檢測PC平臺的資源(如文件、內(nèi)存等資源)。本文還給出該靜態(tài)分析方法的正確性證明。此外,本文應(yīng)用該分析方法來分析和檢測Android應(yīng)用的能耗漏洞問題。通過例子分析,本文的分析方法能夠有效檢測Android應(yīng)用的能耗問題。本文的方法是以資源使用協(xié)議為指導(dǎo),與已有的方法相比,本文的方法能夠檢測出更多的資源使用異常。最后,本文實(shí)現(xiàn)了一款針對Android應(yīng)用程序的能耗漏洞的檢測工具,并使用該工具對實(shí)際的Android應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)驗檢測。實(shí)驗結(jié)果表明,該工具能夠有效檢測出Android手機(jī)中應(yīng)用程序的能耗漏洞問題,誤報率為13.4%。并且,該工具的運(yùn)行時間平均為18s和內(nèi)存開銷平均為1300MB,均在主流PC機(jī)配置接受范圍內(nèi),具有一定的實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：Android應(yīng)用 靜態(tài)分析 能耗漏洞 資源使用
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP316;TP309
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 能耗漏洞概述11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文的研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)13-14
• 1.5 本文章節(jié)安排14-16
• 第2章 相關(guān)理論基礎(chǔ)16-26
• 2.1 Android簡介16-21
• 2.1.1 Android應(yīng)用組件17-18
• 2.1.2 Android Activity的生命周期18-20
• 2.1.3 Android apk文件20
• 2.1.4 Android程序入口20-21
• 2.2 程序靜態(tài)分析簡介21-24
• 2.2.1 控制流圖22
• 2.2.2 數(shù)據(jù)流分析22-23
• 2.2.3 污點(diǎn)分析23-24
• 2.3 有限狀態(tài)機(jī)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于資源使用協(xié)議的能耗漏洞分析26-42
• 3.1 資源使用的形式化模型26-30
• 3.1.1 資源使用協(xié)議26-29
• 3.1.2 資源使用行為29-30
• 3.2 基于資源使用協(xié)議的靜態(tài)分析30-36
• 3.2.1 核心語句30-31
• 3.2.2 狀態(tài)分析算法31-32
• 3.2.3 遷移函數(shù)32-34
• 3.2.4 出口檢測算法34-35
• 3.2.5 基于資源使用行為的靜態(tài)分析方法35-36
• 3.3 算法正確性證明36-38
• 3.4 Android應(yīng)用程序的能耗漏洞分析38-41
• 3.5 本章總結(jié)41-42
• 第4章 實(shí)驗結(jié)果與分析42-50
• 4.1 工具實(shí)現(xiàn)42-43
• 4.2 實(shí)驗準(zhǔn)備43-44
• 4.2.1 實(shí)驗平臺43
• 4.2.2 實(shí)驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)備43
• 4.2.3 實(shí)驗方法和目的43-44
• 4.2.4 資源使用協(xié)議44
• 4.3 實(shí)驗結(jié)果與分析44-49
• 4.3.1 準(zhǔn)確率分析44-46
• 4.3.2 性能分析46-48
• 4.3.3 與Relda工具的比較48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 論文總結(jié)50
• 5.2 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 附錄Ⅰ 開源應(yīng)用實(shí)驗數(shù)據(jù)56-57
• 附錄Ⅱ 熱門應(yīng)用數(shù)據(jù)57-58
• 致謝58-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果60

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本文編號：665252