随着信息技术的发展以及智能设备的普及,Android系统凭借着Linux内核、开放源码等优势得到众多手机设备厂商和应用程序开发者的支持。Android应用程序App成为用户使用最频繁的对象,社交软件、移动支付等不同功能的App给予用户更多的交流和支付等方式的选择,也带了更多的安全威胁。由于Android系统的碎片化和应用发布渠道的多元化,Android应用的安全性难以保证,大量的攻击者通过反编译、重打包、代码注入等多种手段对Android应用程序实施各种逆向分析和篡改,导致开发者的核心算法或代码逻辑被破解或者被嵌入恶意代码等,因此,需要有效的基于Android平台的保护方案来抵御这些安全威胁。本文针对Android平台应用面临的安全威胁,在研究Android应用程序结构的基础上,对应用保护方案进行研究。因为Android平台的App的代码分别将被编译为DEX文件和动态链接库SO文件,所以为保护这两种类型的文件,本文分别提出了基于虚拟机保护(VMP)的DEX文件保护方案和基于控制流完整性(CFI)的动态链接库SO文件的保护方案,通过保护这两种存储开发者代码逻辑的文件为应用程序提供安全保障。论文的主要工作如下:1.分析当前Android平台的安全机制和应用程序的面临的安全威胁。根据Android的体系结构分析安全机制并提出现阶段Android平台应用程序的安全威胁。从攻击者的角度,对当前较为流行的逆向分析和攻击手段进行分析,同时根据native层的特性对动态链接库SO文件的安全威胁做分析。2.针对Android应用程序中的可执行文件DEX,设计并实现基于虚拟机保护技术VMP的DEX文件保护方案。通过参考Dalvik虚拟机的工作原理设计自定义虚拟机解释执行保护的Java函数Dalvik字节码,提供了以函数为粒度的更加细粒度的保护方案。3.针对Android应用程序中的动态链接库文件SO,设计并实现基于控制流完整性技术CFI的SO文件保护方案。通过提取原始函数控制流的转移特征构建合法的控制流图,结合ARM架构的跳转指令的特点,对控制流执行细粒度的完整性校验。