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在Android系统中，为了进行网络权限控制、流量统计等，需要将网络连接（如Socket）与发起该连接的应用UID关联起来。这种关联通常在内核中建立，并在用户空间通过一些接口进行查询。

1. 内核中的实现基础

Linux内核中，每个Socket都有一个关联的struct sock结构。在该结构中，有一个字段用于存储用户ID（UID）：

struct sock {// ...kuid_t sk_uid; // 存储创建该socket的进程的UID// ...
};

当应用创建一个Socket时，内核会将该进程的UID（即进程的有效UID）记录在sock->sk_uid中。
该字段在 Socket 创建时由内核自动填充（通过 current_uid() 获取当前进程 UID）。

2. 用户空间查询连接UID的方法

在用户空间，Android系统提供了几种方式来获取网络连接的UID：

(1) 使用/proc/net文件系统

Linux内核通过/proc/net下的文件（如/proc/net/tcp、/proc/net/udp等）暴露TCP和UDP连接的信息。这些文件中包含的每一行代表一个连接，其中有一列是UID（在Android中，该列是第7列，索引从0开始计数）。例如：

sl  local_address rem_address   st tx_queue rx_queue tr tm->when retrnsmt   uid  timeout inode
0: 0100007F:1770 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 10086        0 123456

这里，UID为10086。

在Android系统中，系统服务（如NetworkStatsService）会解析这些文件以获取每个连接的UID，从而进行流量统计。

(2) 使用Netlink Socket

更高效的方式是使用Netlink Socket（具体为NETLINK_INET_DIAG）来查询Socket信息。Android系统使用NetlinkSocket类（位于frameworks/base/core/jni/android_net_Netlink.cpp）来发送查询请求并解析响应。

在NetlinkSocket的请求中，可以指定查询条件（如协议、状态等），内核会返回匹配的Socket信息，其中就包括UID。

例如，在NetworkStatsService中，通过netlink方式收集Socket信息：

// 在Java层，通过调用Native方法
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/net/NetworkStatsService.java
private void readNetworkStatsDev() {// ...mNetworkDevStats = new NetworkStats(SystemClock.elapsedRealtime(), 6);mNetworkDevStats = NetworkStatsService.nativeReadNetworkDevStats();// ...
}

在Native层（frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_net_NetworkStatsService.cpp）中，最终会调用netlink相关函数来获取信息。

或通过 Netlink Socket 发送 inet_diag_req 请求，内核返回 inet_diag_msg 结构体，其中包含 idiag_uid 字段：

struct inet_diag_msg {__u8    idiag_family;__u8    idiag_state;// ...__u32   idiag_uid;    // 连接的 UID__u32   idiag_inode;  // Socket 的 inode
};

这是 NetworkStatsService 等系统服务内部使用的机制

(3) 系统API：TrafficStats.getUidRxBytes(int uid)等

Android提供了TrafficStats类，其中包含一些静态方法，如：

getUidRxBytes(int uid)
getUidTxBytes(int uid)

这些方法允许应用获取指定UID的流量统计。其内部实现也是通过读取/proc/net文件或使用netlink，然后按UID聚合统计信息。

  • 系统 API（隐藏 API）
    Android 框架中部分类提供内部方法，如：
// 示例：通过 Socket 文件描述符获取 UID
int uid = android.os.Process.getUidForSocket(int socketFd);

实际实现通过 JNI 调用到 libcore 中的 native 方法

(4) 系统服务中的连接跟踪

在Android系统服务中，如ConnectivityService、NetworkStatsService等，会定期扫描网络连接，并记录每个连接的UID。这些信息可以用于防火墙规则（如根据UID阻止网络访问）或网络统计。

3. 具体实现：getConnectionOwnerUid的类似功能

如果我们要实现一个getConnectionOwnerUid函数，其功能是给定一个本地地址和端口（或远程地址和端口），返回该连接的UID，那么可以通过以下步骤：

查询/proc/net文件：遍历/proc/net/tcp和/proc/net/udp等文件，查找匹配本地地址和端口的行，然后提取UID列。
使用netlink查询：构造一个inet_diag_req请求，设置查询条件（如本地地址和端口），然后发送请求并解析响应，从响应中获取UID。
4. 示例：通过/proc/net/tcp获取UID
以下是一个简化的示例，展示如何从/proc/net/tcp中获取指定本地地址和端口的连接的UID：

public static int getConnectionOwnerUid(String protocol, String localAddr, int localPort) {String procFile = "/proc/net/" + protocol; // 如 "tcp" 或 "udp"try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(procFile))) {String line;// 跳过标题行reader.readLine();while ((line = reader.readLine()) != null) {// 按空格分割，注意可能有多个连续空格String[] tokens = line.trim().split("\\s+");if (tokens.length < 10) continue;// 本地地址和端口在第二个字段（索引1）String local = tokens[1];// 解析本地地址和端口String[] localParts = local.split(":");if (localParts.length != 2) continue;// 将16进制字符串形式的地址和端口转换为可读格式String addr = parseHexAddress(localParts[0]);int port = Integer.parseInt(localParts[1], 16);// 比较是否匹配if (addr.equals(localAddr) && port == localPort) {// UID在第8个字段（索引7）return Integer.parseInt(tokens[7]);}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return -1; // 未找到
}private static String parseHexAddress(String hex) {// 处理IPv4地址：4字节，小端序long addr = Long.parseLong(hex, 16);return String.format("%d.%d.%d.%d",(addr & 0xff),((addr >> 8) & 0xff),((addr >> 16) & 0xff),((addr >> 24) & 0xff));
}

注意：上述代码仅为示例，实际应用中需要考虑IPv6、性能优化（避免频繁读取proc文件）以及权限问题（需要root权限才能读取/proc/net文件）。

5. 权限要求

读取/proc/net下的文件需要root权限，因为普通应用无法访问这些文件。
使用netlink也需要root权限，因为创建NETLINK_INET_DIAG类型的socket需要CAP_NET_ADMIN能力。

6. 在Android系统中的应用

在Android系统内部，如NetworkStatsService、NetworkManagementService等系统服务中，会使用这些机制来跟踪每个连接的UID，以便进行流量统计和网络策略管理。

Android 版本差异

  • Android 7.0+ 强化了 UID 隔离，/proc/net 文件权限更严格。
  • Android 10+ 引入 CONNTRACK_UID 模块替代部分旧机制。

总结

Android系统通过内核记录每个Socket的创建者UID。
用户空间可以通过读取/proc/net下的文件或使用netlink机制来查询活跃连接的UID。
这些查询通常需要root权限，因此主要用于系统服务内部。
普通应用无法直接使用这些方法，但可以通过系统API（如TrafficStats）获取按UID聚合的流量统计信息。

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