基于Android平臺的手機(jī)防盜與隱私保護(hù)問題解決方案

摘要：本文主要針對手機(jī)被偷和家居安全兩大熱點問題提出了一套解決方案。本方案設(shè)計了一套托管防盜及動態(tài)行為跟蹤檢測系統(tǒng)。

　　假如手機(jī)被人盜竊后，用戶可以遠(yuǎn)程開啟托管模式，實時獲取盜竊人的個人信息，包括后臺拍照、短信轉(zhuǎn)發(fā)、通話記錄轉(zhuǎn)發(fā)等，從而達(dá)到“以盜治盜”的效果。同時，利用手機(jī)的移動性靈活性作為一個移動的監(jiān)控臺，配上制作的硬件報警系統(tǒng)和外部攝像頭，即可實現(xiàn)對遠(yuǎn)方某一區(qū)域的實時安全監(jiān)控。本作品在安卓原生系統(tǒng)的手機(jī)上進(jìn)行了以上功能的真機(jī)測試，試驗結(jié)果基本達(dá)到預(yù)期功能指標(biāo)。

　　0 引言

　　近幾年，Android系統(tǒng)的普及十分迅速。2013年第一季度Android操作系統(tǒng)在全球智能手機(jī)市場中的占有率已經(jīng)超過65%,比2012年同期增加了30.3%,然而手機(jī)的普及卻帶來了新的問題。據(jù)統(tǒng)計，在中國每天都有1千部手機(jī)被丟失，而手機(jī)丟失后，用戶隱私極易被侵犯。手機(jī)的安全問題主要包括2類，即手機(jī)防盜與隱私保護(hù)的問題。本文提出了一套新型防盜技術(shù)的解決方案， 該方案有效解決了這兩個問題。

　　另一方面，隨著智能手機(jī)的迅猛發(fā)展與物聯(lián)網(wǎng)的興起，智能手機(jī)作為物聯(lián)網(wǎng)的移動終端前景大好。智能手機(jī)可以用來保護(hù)家居安全，比如通過手機(jī)遠(yuǎn)程視頻查看來實現(xiàn)火警安防。這類用手機(jī)作為物聯(lián)網(wǎng)的移動終端在市面上尚未有成熟完整的解決方案，主要問題是涉及軟硬件結(jié)合，實現(xiàn)難度較大。本文也設(shè)計了一套小型物聯(lián)網(wǎng)，將手機(jī)作為移動終端來實時監(jiān)控家居安全。

　　1.Android系統(tǒng)概述

　　Android應(yīng)用主要包括activities、services、content providers和broadcastreceivers四種組件，考慮到本文核心內(nèi)容，著重介紹一下activity和broadcastreceivers這兩大組件。

　　1.1 Activity概述

　　應(yīng)用程序中，一個Activity通常就是一個單獨的屏幕，它上面可以顯示一些控件也可以監(jiān)聽并處理用戶的事件做出響應(yīng)。Activity之間通過Intent進(jìn)行通信。在Intent的描述結(jié)構(gòu)中，有兩個最重要的部分：動作和動作對應(yīng)的數(shù)據(jù)。典型的動作類型有：MAIN（activity的門戶）、VIEW、PICK、EDIT等。而動作對應(yīng)的數(shù)據(jù)則以URI的形式進(jìn)行表示。例如：要查看一個人的聯(lián)系方式，需要創(chuàng)建一個動作類型為VIEW的intent,以及一個表示這個人的URI.通過解析各種intent,當(dāng)向前導(dǎo)航時，activity將會調(diào)用startActivity（Intent myIntent）方法。系統(tǒng)會找到最匹配myIntent的Intent對應(yīng)的activity.新的activity接收到myIntent的通知后，開始運行。

　　1.2 BroadcastReceiver廣播接收器

　　BroadcastReceiver也就是“廣播接收者”的意思，顧名思義，它就是用來接收來自系統(tǒng)和應(yīng)用中的廣播。在Android系統(tǒng)中，廣播體現(xiàn)在方方面面，例如當(dāng)開機(jī)完成后系統(tǒng)會產(chǎn)生一條廣播，接收到這條廣播就能實現(xiàn)開機(jī)啟動服務(wù)的功能；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變時系統(tǒng)會產(chǎn)生一條廣播，接收到這條廣播就能及時地做出提示和保存數(shù)據(jù)等操作，等等。在onReceive方法內(nèi)，我們可以獲取隨廣播而來的Intent中的數(shù)據(jù)，這非常重要，就像無線電一樣，包含很多有用的信息。Android中的廣播機(jī)制設(shè)計的非常出色，很多事情原本需v要開發(fā)者親自操作的，現(xiàn)在只需等待廣播告知自己就可以了，大大減少了開發(fā)的工作量和開發(fā)周期。

　　2.系統(tǒng)設(shè)計

　　在本軟件所設(shè)計的防盜系統(tǒng)中，除了市場上流行的防盜功能（如手機(jī)定位，換卡通知，響鈴報警等），本文還自行設(shè)計了一套新型防盜數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，可控制手機(jī)進(jìn)入防盜托管模式，在該模式下，可遠(yuǎn)程控制手機(jī)進(jìn)行后臺拍照并將盜竊人照片上傳到郵件，并且實時檢測盜竊人收發(fā)的短信和通話記錄，截取短信內(nèi)容，將短信轉(zhuǎn)發(fā)給指定號碼，同時也可以獲取盜竊人的sim卡信息，達(dá)到對盜竊人信息的充分掌握，結(jié)合本應(yīng)用的GPS手機(jī)定位功能可以更加有效的指認(rèn)盜竊人、找回被盜手機(jī)。

　　為了實現(xiàn)上述檢測防盜系統(tǒng)，我們從手機(jī)托管模式檢測、短信截取和電話記錄監(jiān)聽方面分別進(jìn)行分析與設(shè)計。由于篇幅限制，類似拍照上傳、報警響鈴、GPS定位等功能在市場上比較常見，這里不再贅述。

　　2.1 防盜托管

　　2.1.1 防盜托管模式檢測

　　為實現(xiàn)托管模式，必須先接收正確的指令，并且只有用戶先前指定的安全號碼所發(fā)送的指令才能生效，其他號碼都不能遠(yuǎn)程控制用戶手機(jī)（如圖1所示）。這就需要后臺實時廣播檢測是否有正確的相關(guān)指令。和之前提到一樣，系統(tǒng)做任何事都會發(fā)出一個廣播，針對本應(yīng)用的需要，只須在對接收到短信時發(fā)出的廣播作出響應(yīng)，可以自動過濾其他動作，這樣可以給系統(tǒng)節(jié)省一筆不小的開支。在Android系統(tǒng)中，接收短信的廣播通知為“android.

　　provider.Telephony.SMS_RECEIVED”.

　　2.1.2 短信截取和電話記錄監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)

　　當(dāng)手機(jī)收到一條短信后，軟件會后臺獲取短信內(nèi)容和來信人號碼，若為安全號碼，則轉(zhuǎn)向執(zhí)行判定程序，判定內(nèi)容是否存在相關(guān)指令，若為托管指令，則手機(jī)自動進(jìn)入托管模式，托管模式下的手機(jī)會實時檢測手機(jī)是否接收或發(fā)送短信，并將短信內(nèi)容和號碼轉(zhuǎn)發(fā)給安全號碼。需要注意的是，短信的所有數(shù)據(jù)首先需要通過bundle.get（“pdus”）來獲得，并存儲在Object[]數(shù)組中。這里Bundle類是一個keyvalue對，兩個activity之間的通訊可以通過bundle類來實現(xiàn)，做法就是：新建一個bundle類，bundle類中加入數(shù)據(jù)（key-value的形式，另一個activity里面取數(shù)據(jù)的時候，就要用到key,找出對應(yīng)的value），新建一個intent對象，并將該bundle加入這個intent對象，這里的intent即是定義為系統(tǒng)收發(fā)短信的Activity的intent.之后再解析Object數(shù)組中的數(shù)據(jù)，從而提取出短信內(nèi)容和發(fā)信人號碼。

　　當(dāng)盜竊人收到來電并進(jìn)行通話后，應(yīng)用也會后臺檢測并發(fā)送電話記錄給安全號碼。大致實現(xiàn)方法是通過使用broadcast-Receiver來接收指定的電話廣播，并判斷手機(jī)通話狀態(tài)。安卓平臺開放了三個手機(jī)狀態(tài)的API,分別是通話，空閑和響鈴，考慮到本應(yīng)用的需求，只需在通話過程中觸發(fā)響應(yīng)并獲取來電人號碼即可，最后通過短信的方式將其發(fā)送給安全號碼。應(yīng)用后臺檢測并響應(yīng)短信接收廣播的部分代碼如下：

　　2.2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

　　手機(jī)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控為本作品另一個分支，初步體現(xiàn)了移動物聯(lián)網(wǎng)的理念，實現(xiàn)了它的一個雛形。通過安置攝像頭監(jiān)視環(huán)境，硬件傳感器電路感知環(huán)境，發(fā)現(xiàn)異常立即自動發(fā)送短信通知手機(jī)遠(yuǎn)程視頻查看實時狀況。該部分功能結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示。

　　2.2.1 外部拓展硬件

　　遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控涉及的硬件包括：一個自行設(shè)計制作的可燃?xì)怏w燈光報警器，一部帶有光線傳感器的安卓智能手機(jī)，一個經(jīng)過改裝之后的TP-LINK W703N迷你無線路由器，一個普通家用無線路由器，一個網(wǎng)絡(luò)攝像頭（這里使用的是天敏S605攝像頭）。

　　各組件配合完成如下功能：利用可燃?xì)怏w燈光報警器感知網(wǎng)絡(luò)攝像頭監(jiān)視的區(qū)域，若環(huán)境氣體濃度超標(biāo)則亮強(qiáng)光；在安卓手機(jī)中裝入編寫的預(yù)制軟件，利用安卓手機(jī)自帶的光線傳感器時刻監(jiān)測報警器燈光的亮度，若超過閾值后則自動發(fā)送預(yù)制的報警短信給裝有安防精靈的手機(jī)端；手機(jī)端收到報警短信之后通過應(yīng)用聯(lián)網(wǎng)查看家中的攝像頭監(jiān)視區(qū)域視頻。

　　2.2.2 感知環(huán)境--傳感器電路的制作

　　報警傳感器電路是由降壓整流，穩(wěn)壓電路，氣敏傳感元件，比較電路和音響電路等組成。該報警電路在可燃?xì)怏w的濃度超過一定濃度時，發(fā)出聲、光報警信號，提醒用戶注意。

　　氣敏傳感元件采用氣敏半導(dǎo)體QM-N5型，由于要求燈絲電壓穩(wěn)定，故供電電壓經(jīng)IC2（7805）三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓輸出5V的穩(wěn)定的額定工作電壓。因此電路的工作原理可大致概括為：當(dāng)可燃?xì)怏w濃度才超過一定值時，氣敏半導(dǎo)體器件的A-B極間電阻變小，該電阻與R1的分壓變小。IC3采用的是半個雙電壓比較器LM393,平時，同相端（3腳）的電壓高于反相端（2腳）的電壓（由RP1和R2分壓），電壓比較器輸出低電平（0.7V），使IC4強(qiáng)迫處于復(fù)位狀態(tài)。

　　當(dāng)由于可燃?xì)怏w濃度增加時，導(dǎo)致IC3的3腳電平升高，且高于2腳的基準(zhǔn)電壓時，比較器輸出高電平，555置位，由555和R3,R4,C1組成的振蕩器起振，振蕩頻率f=1.44/（R3+2R4）C1,圖3所示參數(shù)的頻率約為1KHZ.揚聲器發(fā)出1KHZ的音響報警，同時LED發(fā)光閃爍。

　　2.2.3 報警通知--另一部安卓手機(jī)的應(yīng)用

　　用來處理報警事件?？紤]到現(xiàn)今普通的智能手機(jī)價格非常大眾化，因此決定棄用復(fù)雜的GSM模塊轉(zhuǎn)而直接使用性價比更高的智能手機(jī)（這里稱為手機(jī)B,用戶所用的主手機(jī)稱為手機(jī)A）。要求安裝上我們編寫的專用安卓應(yīng)用，啟動后在后臺一直運行。這時將手機(jī)B裝入暗盒中，只留光線傳感器對準(zhǔn)報警器的報警燈。當(dāng)發(fā)現(xiàn)報警燈亮度達(dá)到程序設(shè)置的光線閾值后，則后臺應(yīng)用響應(yīng)事件，立即將預(yù)存在程序中的報警短信發(fā)送給指定號碼（即手機(jī)A），手機(jī)A在接收到通知后便可以打開應(yīng)用查看家中情況。

　　2.2.4 數(shù)據(jù)傳輸--路由器的改造設(shè)置

　　改造機(jī)理和步驟如下：改裝無線迷你型路由器TP-LINK TL-WR703N.這個路由器比較小巧，方便安裝攜帶。進(jìn)行一系列改裝改造。包括將一個Linux開源項目OPENWRT系統(tǒng)固件刷入路由器中，把普通的無線路由器通過刷入開源的Openwrt系統(tǒng)，使之成為一個運行了Linux系統(tǒng)的小電腦。圖4為WR703N的拆機(jī)圖：

　　路由器上也需編寫一套程序，目的是把USB攝像頭的視頻進(jìn)行編碼，然后通過WIFI返回傳給上位機(jī)。同時路由一般都預(yù)留有TTL串口，TTL串口是用來調(diào)試或者刷機(jī)用的，我們把這個TTL串口引出來將我們編寫的程序刷入路由器中。

　　通過在家庭無線路由器里增設(shè)一個端口訪問映射并設(shè)置與WR703N的級聯(lián)Client模式，讓家庭無線路由器作為WR703N迷你路由的上位機(jī)。使得當(dāng)外界訪問家庭路由器指定的視頻傳輸端口時就會轉(zhuǎn)發(fā)到WR703N中，由路由器提供回傳攝像頭拍攝的數(shù)據(jù)。圖5為視頻監(jiān)控所需所有硬件設(shè)備。

　　圖中右上角為改造之后的WR703N路由器，左下角為自行制作的可燃?xì)怏w報警器電路（含有兩個LED,紅色為電源指示燈，綠色為報警指示燈）。

　　右下角為帶有光線傳感器的安卓手機(jī)（手機(jī)B），手機(jī)下面是一個挖了孔的紙盒（用作手機(jī)暗箱）左上角為天敏S605網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

　　3.系統(tǒng)測試

　　3.1 防盜托管模式

　　在托管模式下，用另外一部手機(jī)發(fā)送短信給被盜手機(jī)，被盜手機(jī)會自動將所收短信轉(zhuǎn)發(fā)給安全號碼，并且刪除在發(fā)件箱中所發(fā)的短信，使盜竊者難以察覺自己已被監(jiān)控。用被盜手機(jī)撥打或接聽電話，被盜手機(jī)也會后臺發(fā)送電話記錄給安全號碼，真正實現(xiàn)了對盜竊者個人信息與日常行蹤的掌控。

　　3.2 視頻監(jiān)控部分

　　圖6中已將安卓手機(jī)B放入紙盒暗箱中，報警指示燈插入紙盒暗箱孔內(nèi)。此時接通電源，在可燃?xì)怏w傳感器附近點燃打火機(jī)。一會兒手機(jī)A（也就是用戶用的主手機(jī)）就會收到一條來自紙盒暗箱內(nèi)手機(jī)發(fā)來的報警短信，打開應(yīng)用啟動遠(yuǎn)程視頻即可查看家中情況（如圖7）。

　　4.結(jié)論

　　本文探討了Android的發(fā)展情形與當(dāng)前熱點問題，并提出了一套解決方案，與現(xiàn)今市場上的熱門應(yīng)用相比，本作品創(chuàng)新如下：

　　（1）開發(fā)出一套獨特的防盜托管模式，在手機(jī)被盜后可以獲取盜竊人與外界的聯(lián)系與行蹤，實時掌握盜竊人的最新動態(tài)，達(dá)到“以盜治盜”的效果，這與市場上大量安全軟件如360衛(wèi)士、安全管家等相比，本功能是開創(chuàng)性的。

　?。?）實現(xiàn)了基于Android手機(jī)的物聯(lián)網(wǎng)雛形，結(jié)合硬件電路與路由器完成了對家中火災(zāi)的監(jiān)控，彌補(bǔ)了市場上利用手機(jī)移動終端來監(jiān)控家居安全的這方面缺陷。