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android指定签名的apk才能安装

最近项目有需求:只有使用特定签名签的apk才可以安装,其他任何apk都不能安装(root版,使用adbpush进去的除外),以供以后参考。我们已经知道的是:Android对每一个A

最近项目有需求: 只有使用特定签名签的apk才可以安装,其他任何apk都不能安装(root版,使用adb push进去的除外),以供以后参考。



我们已经知道的是:Android对每一个Apk文件都会进行签名,在Apk文件安装时,系统会对其签名信息进行比对,判断程序的完整性,从而决定该Apk文件是否可以安装,在一定程度上达到安全的目的。

给定一个Apk文件,解压,可以看到一个META-INFO文件夹,在该文件夹下有三个文件:分别为MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA。这三个文件分别表征以下含义:

(1)MANIFEST.MF:这是摘要文件。程序遍历Apk包中的所有文件(entry),对非文件夹非签名文件的文件,逐个用SHA1生成摘要信息,再用Base64进行编码。如果你改变了apk包中的文件,那么在apk安装校验时,改变后的文件摘要信息与MANIFEST.MF的检验信息不同,于是程序就不能成功安装。

说明:如果攻击者修改了程序的内容,有重新生成了新的摘要,那么就可以通过验证,所以这是一个非常简单的验证。

(2)CERT.SF:这是对摘要的签名文件。对前一步生成的MANIFEST.MF,使用SHA1-RSA算法,用开发者的私钥进行签名。在安装时只能使用公钥才能解密它。解密之后,将它与未加密的摘要信息(即,MANIFEST.MF文件)进行对比,如果相符,则表明内容没有被异常修改。

说明:在这一步,即使开发者修改了程序内容,并生成了新的摘要文件,但是攻击者没有开发者的私钥,所以不能生成正确的签名文件(CERT.SF)。系统在对程序进行验证的时候,用开发者公钥对不正确的签名文件进行解密,得到的结果和摘要文件(MANIFEST.MF)对应不起来,所以不能通过检验,不能成功安装文件。

(3)CERT.RSA文件中保存了公钥、所采用的加密算法等信息。

说明:系统对签名文件进行解密,所需要的公钥就是从这个文件里取出来的。

结论:从上面的总结可以看出,META-INFO里面的说那个文件环环相扣,从而保证Android程序的安全性。(只是防止开发者的程序不被攻击者修改,如果开发者的公私钥对对攻击者得到或者开发者开发出攻击程序,Android系统都无法检测出来。)

我们将apk包解包,然后使用命令 keytool -printcert -file CERT.RSA 查看CERT.RSA,如图所示:

答案很明显,CERT.RSA文件中存放了关于签名的信息。

android 6.0

不多说,上修改代码:

frameworks/base/services/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

import java.security.cert.Certificate;

import java.security.MessageDigest;

import java.util.Locale;

    // longroey++ start
/**
* Returns the {@link Certificate} fingerprint as returned by keytool.
*
* @param certificate
* @param hashAlgorithm
*/
public static String getFingerprint(Signature signature, String hashAlgorithm) {
if (signature == null) {
return null;
}
try {
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(hashAlgorithm);
return toHexadecimalString(digest.digest(signature.toByteArray()));
} catch(NoSuchAlgorithmException e) {
// ignore
}
return null;
}


private static String toHexadecimalString(byte[] value) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
int len = value.length;
for (int i = 0; i int num = ((int) value[i]) & 0xff;
if (num <0x10) {
sb.append('0');
}
sb.append(Integer.toHexString(num));
if (i sb.append(':');
}
}
return sb.toString().toUpperCase(Locale.US);
}
// longroey++ end


private void installPackageLI(InstallArgs args, PackageInstalledInfo res) {

        ......

        try {
pp.collectCertificates(pkg, parseFlags);
pp.collectManifestDigest(pkg);
} catch (PackageParserException e) {
res.setError("Failed collect during installPackageLI", e);
return;
}

        // longroey++ start
final String CUSTOMIZED_SIGNATURE = "CF:23:86:90:CB:82:73:F1:B1:F8:F0:44:9E:7A:11:47:67:C3:D5:A2";
final Signature[] mSignatures = pkg.mSignatures;
Slog.d(TAG, "signature fingerprint"
+ getFingerprint(mSignatures[0], "SHA-1"));
if (!getFingerprint(mSignatures[0], "SHA-1").equals(CUSTOMIZED_SIGNATURE)) {
res.setError(PackageManager.INSTALL_FAILED_VERIFICATION_FAILURE,
"Signature verification failed");
return;
}
// longroey++ end


/* If the installer passed in a manifest digest, compare it now. */
if (args.manifestDigest != null) {
if (DEBUG_INSTALL) {
final String parsedManifest = pkg.manifestDigest == null ? "null"
: pkg.manifestDigest.toString();
Slog.d(TAG, "Comparing manifests: " + args.manifestDigest.toString() + " vs. "
+ parsedManifest);
}


if (!args.manifestDigest.equals(pkg.manifestDigest)) {
res.setError(INSTALL_FAILED_PACKAGE_CHANGED, "Manifest digest changed");
return;
}
} else if (DEBUG_INSTALL) {
final String parsedManifest = pkg.manifestDigest == null
? "null" : pkg.manifestDigest.toString();
Slog.d(TAG, "manifestDigest was not present, but parser got: " + parsedManifest);
}

        ......

    }

android 7.1

:~/work/source/rsa$ keytool -printcert -file book_MXYF/CERT.RSA 

Owner: EMAILADDRESS=android@android.com, CN=Android, OU=Android, O=Android, L=Mountain View, ST=California, C=US

Issuer: EMAILADDRESS=android@android.com, CN=Android, OU=Android, O=Android, L=Mountain View, ST=California, C=US

Serial number: ff0641323cf95512

Valid from: Tue Dec 23 14:43:41 CST 2014 until: Sat May 10 14:43:41 CST 2042

Certificate fingerprints:
MD5:  0E:BA:50:A4:5C:15:B3:5D:97:7D:04:D8:43:79:B3:55
SHA1: 41:79:1C:9B:8F:AF:15:E1:AC:D5:AA:F5:92:10:FD:42:46:7D:82:77
SHA256: 2D:37:0C:21:F5:DF:D5:53:D2:A7:96:31:4B:70:92:5F:B3:8A:DE:EF:90:86:4C:92:0B:BB:BB:12:88:7D:35:22
Signature algorithm name: SHA256withRSA
Version: 3

Extensions: 

#1: ObjectId: 2.5.29.35 Criticality=false

AuthorityKeyIdentifier [

KeyIdentifier [

0000: 22 F8 B8 1B C8 57 D6 4A   85 82 6D 0F 8D 54 31 78  "....W.J..m..T1x

0010: 64 A4 CF 0A                                        d...

]

]

#2: ObjectId: 2.5.29.19 Criticality=false

BasicConstraints:[
CA:true
PathLen:2147483647

]

#3: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false

SubjectKeyIdentifier [

KeyIdentifier [

0000: 22 F8 B8 1B C8 57 D6 4A   85 82 6D 0F 8D 54 31 78  "....W.J..m..T1x

0010: 64 A4 CF 0A                                        d...

]

]

diff --git a/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java b/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

index 5c4c77e53b..77cdcc784b 100755

--- a/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

+++ b/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

@@ -318,6 +318,9 @@ import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;


+import java.security.cert.Certificate;

+import java.security.MessageDigest;

+import java.util.Locale;

/**
* Keep track of all those APKs everywhere.

@@ -15112,6 +15115,43 @@ public class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub {
}
}


+    //xiezx adds start

+    /**

+    * Returns the {@link Certificate} fingerprint as returned by keytool.

+    *

+    * @param certificate

+    * @param hashAlgorithm

+    */

+    public static String getFingerprint(Signature signature, String hashAlgorithm) {

+        if (signature == null) {

+            return null;

+        }

+        try {

+            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(hashAlgorithm);

+            return toHexadecimalString(digest.digest(signature.toByteArray()));

+        } catch(NoSuchAlgorithmException e) {

+            // ignore

+        }

+        return null;

+    }

+    private static String toHexadecimalString(byte[] value) {

+        StringBuffer sb = new StringBuffer();

+        int len = value.length;

+        for (int i = 0; i
+            int num = ((int) value[i]) & 0xff;

+            if (num <0x10) {

+                sb.append('0');

+            }

+            sb.append(Integer.toHexString(num));

+            if (i
+            sb.append(':');

+            }

+        }

+        return sb.toString().toUpperCase(Locale.US);

+    }

+    //xiezx adds end

+

+
private void installPackageLI(InstallArgs args, PackageInstalledInfo res) {
final int installFlags = args.installFlags;
final String installerPackageName = args.installerPackageName;

@@ -15207,7 +15247,6 @@ public class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub {
return;
}
}

-
try {
// either use what we've been given or parse directly from the APK
if (args.certificates != null) {

@@ -15226,6 +15265,19 @@ public class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub {
return;
}


+        //xiezx adds start

+        final String CUSTOMIZED_SIGNATURE = "41:79:1C:9B:8F:AF:15:E1:AC:D5:AA:F5:92:10:FD:42:46:7D:82:77";//"CF:23:86:90:CB:82:73:F1:B1:F8:F0:44:9E:7A:11:47:67:C3:D5:A2";

+                                             

+        final Signature[] mSignatures = pkg.mSignatures;

+        Slog.d(TAG, "xiezx adds signature fingerprint :"

+            + getFingerprint(mSignatures[0], "SHA-1"));

+        if (!getFingerprint(mSignatures[0], "SHA-1").equals(CUSTOMIZED_SIGNATURE)) {

+            res.setError(PackageManager.INSTALL_FAILED_VERIFICATION_FAILURE,

+                "xiezx adds Signature verification failed");

+            return;

+        }

+        //xiezx adds end

+        
// Get rid of all references to package scan path via parser.
pp = null;
String oldCodePath = null;


android签名的应用-- 禁止未经授权签名的apk安装

最近项目有需求: 只有使用特定签名签的apk才可以安装,其他任何apk都不能安装(root版,使用adb push进去的除外)。n多度娘、google之后最终实现,把实现代码罗列一下,以供以后参考.



1、使用工具自己制作签名文件,这个签名就是需要提供给apk制作者签名使用的。 

可以参考源码路径 build/target/product/security/README 文件

development/tools/make_key testkey  ‘/C=CN/ST=ShangHai/L=ShangHai/O=xxx/OU=MTK/CN=China/emailAddress=xxx@qq.com'



2、使用制作好的签名文件签名一个内置的apk,本例采用使用 com.mediatek.factorymode  作为以后签名的对比对象

mediatek/packages/apps/FactoryMode/Android.mk

增加 

[java] view plain copy  

ifeq ($(XHW_SIGNATURE_CONFIG),yes)  

LOCAL_CERTIFICATE := testkey  

endif  

3、在安装过程中对比签名,如果签名相同的话就继续安装,否则给出一个错误号,弹一个消息框

frameworks/base/services/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

[java] view plain copy  

private PackageParser.Package scanPackageLI(PackageParser.Package pkg,  
int parseFlags, int scanMode, long currentTime, UserHandle user) {  
...  
if (!verifySignaturesLP(pkgSetting, pkg)) {  
...  
}  

//add start  
if(com.mediatek.common.featureoption.FeatureOption.XHW_SIGNATURE_CONFIG) {  
// is xhw signatures  
Signature[] xhwSignatures = getXWHSignatures();  

if (xhwSignatures != null) {  
if (compareSignatures(xhwSignatures, pkg.mSignatures) != PackageManager.SIGNATURE_MATCH) {  
mLastScanError = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES;  
return null;  
}  
}  
}  

//add end  

// Verify that this new package doesn't have any content providers  
// that conflict with existing packages.  Only do this if the  
// package isn't already installed, since we don't want to break  
// things that are installed.  
if ((scanMode&SCAN_NEW_INSTALL) != 0) {  
...  

}         

因为在启动是也要走 scanPackageLI 函数,故增加一个变量 mIsInstallApkFlag 判断是否是安装过程

[java] view plain copy  
private void installPackageLI(InstallArgs args,  
boolean newInstall, PackageInstalledInfo res) {  
...  
Log.i(TAG, "Start installation for package: " + pkg.packageName);  

//add start  
if(com.mediatek.common.featureoption.FeatureOption.XHW_SIGNATURE_CONFIG) {  
Log.i(TAG, "installPackageLI-111- mIsInstallApkFlag="+mIsInstallApkFlag);  
mIsInstallApkFlag = true;  

Log.i(TAG, "installPackageLI-222- mIsInstallApkFlag="+mIsInstallApkFlag);  
}  

//add end  

if (replace) {  
replacePackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, args.user,  
installerPackageName, res);  
} else {  
installNewPackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, args.user,  
installerPackageName, res);  
}  
Log.i(TAG, "Installation done for package: " + pkg.packageName);  
...  
}              

增加的函数为:

[java] view plain copy  
//add start  
private boolean mIsInstallApkFlag = false;  
private Signature[] getXWHSignatures(){  
if(!mIsInstallApkFlag) return null;  

// 取得xhw签名      
Signature[] xhwSigns = null;  
String packageName = "com.mediatek.factorymode";  

/*      try {            
//PackageInfo xhwPackageInfo = mContext.getPackageManager().getPackageInfo("com.mediatek.factorymode", PackageManager.GET_SIGNATURES);    //-- 只能取得已安装的apk 签名    
PackageInfo xhwPackageInfo = getPackageInfo("com.mediatek.factorymode", PackageManager.GET_SIGNATURES, Process.SYSTEM_UID);    


if(xhwPackageInfo != null){ 
xhwSigns = xhwPackageInfo.signatures;  

} catch (Exception e) {             
e.printStackTrace();    



if(xhwSigns != null) Log.e(TAG, "....----getXWHSignatures--xhw_Signs[0]="+xhwSigns[0].toCharsString()); 


*/  

//another method  
PackageSetting ps = mSettings.mPackages.get(packageName);  
if (ps != null) {  
PackageParser.Package pkg = ps.pkg;  
if (pkg == null) {  
pkg = new PackageParser.Package(packageName);  
pkg.applicationInfo.packageName = packageName;  
pkg.applicationInfo.flags = ps.pkgFlags | ApplicationInfo.FLAG_IS_DATA_ONLY;  
pkg.applicationInfo.publicSourceDir = ps.resourcePathString;  
pkg.applicationInfo.sourceDir = ps.codePathString;  
pkg.applicationInfo.dataDir = getDataPathForPackage(packageName, 0).getPath();  
pkg.applicationInfo.nativeLibraryDir = ps.nativeLibraryPathString;  
}  

PackageInfo xhwPackageInfo2 = generatePackageInfo(pkg, PackageManager.GET_SIGNATURES, UserHandle.getCallingUserId());  

if(xhwPackageInfo2 != null){  
xhwSigns = xhwPackageInfo2.signatures;   
}  
}  

// reset flag  
mIsInstallApkFlag = false;  

return xhwSigns;  
}  


//add end  

上面代码中 PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES 是自己增加的错误代码,以供弹出消息使用

[java] view plain copy  

+++ frameworks/base/core/java/android/content/pm/PackageManager.java    (revision 471)  

@@ -553,7 +553,17 @@  
*/  
public static final int INSTALL_FAILED_VERSION_DOWNGRADE = -25;  


+  
/** 

+     * Installation return code: this is passed to the {@link IPackageInstallObserver} by 

+     * {@link #installPackage(android.net.Uri, IPackageInstallObserver, int)} if 

+     * the installed package hasn't the expected signature 

+     *  @hide 

+     */  

+    public static final int INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES = -26;   //jimbo add  

+  

+  

+    /**  
* Installation parse return code: this is passed to the {@link IPackageInstallObserver} by  
* {@link #installPackage(android.net.Uri, IPackageInstallObserver, int)}  
* if the parser was given a path that is not a file, or does not end with the expected  

4、 弹出错误提示

packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/InstallAppProgress.java

[java] view plain copy  
private Handler mHandler = new Handler() {  
public void handleMessage(Message msg) {  
switch (msg.what) {  
...  

//add start  
} else if (msg.arg1 == PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES){  
// Generic error handling for all other error codes.  
centerTextDrawable.setLevel(1);  
centerExplanationLabel = getExplanationFromErrorCode(msg.arg1);  
centerTextLabel = R.string.install_failed_invalid_signature;  
mLaunchButton.setVisibility(View.INVISIBLE);  

//add end  
} else {  
// Generic error handling for all other error codes.  
centerTextDrawable.setLevel(1);  
centerExplanationLabel = getExplanationFromErrorCode(msg.arg1);  
centerTextLabel = R.string.install_failed;  
mLaunchButton.setVisibility(View.INVISIBLE);  
}  
...  


其中字串 install_failed_invalid_signature 是新增的字串 例如  “禁止安装,签名不符”  等



windows下给apk签名的方法:

制作一个批处理文件  Auto_Sign.bat 内容:

[java] view plain copy  

@echo off  

:menu  

cls  

color 0b  

echo.  

echo *****************************************************  

echo   Android platform auto-sign tool V0.2 by imchange  

echo   Please select your choice then press ENTER  

echo *****************************************************  

echo.  

echo     1. Sign ROM files (*.zip)  

echo.  

echo     2. Sign program files (*.apk)  

echo.  

echo     3. Sign ALL (*.zip/*.apk)  

echo.  

echo     4. Exit  

echo.  

set /p choice=Please select:    

if /i "%choice%"=="1" goto rom  

if /i "%choice%"=="2" goto apk  

if /i "%choice%"=="3" goto all  

if /i "%choice%"=="4" exit  

goto menu  


:rom  

set filename=*.zip  

goto sign  


:apk  

set filename=*.apk  

goto sign  


:all  

set filename=*.zip *.apk  

goto sign  


:sign  

echo.  

echo Please wait while signing...   

echo The signed files will be placed into subfolder 'Signed'...  

echo.  

if not exist .\Signed mkdir .\Signed  

for /f "delims=" %%i in ('dir/b %filename%') do (  

java -jar signapk.jar testkey.x509.pem testkey.pk8 "%%i" ".\Signed\%%~ni_signed%%~xi")  

echo.  

echo Completed. Press any key to exit.  

pause >nul  

exit  

readme.txt

[java] view plain copy  

Android platform ROM/program files auto-sign batch tool  

Created by imchange  


Usage:  

Place your ROM files (*.zip) or program files (*.apk) to this folder, execute Auto_Sign.bat by double click, then select the type of files you want to sign. The signed files are placed into subfolder 'Signed'.  


用法:  

将ROM文件(*.zip)或程序(*.apk)放到本文件夹,双击执行Auto_Sign.bat,选择要签名的文件类型。签名后的文件放置在Signed文件夹内。  


Changelog:  

V0.2  

-All functions merge into one batch file  

-Add select menu  


V0.1  

-The first version  

signapk.jar

[java] view plain copy  

package com.android.signapk;  


import java.io.BufferedReader;  

import java.io.ByteArrayOutputStream;  

import java.io.DataInputStream;  

import java.io.File;  

import java.io.FileInputStream;  

import java.io.FileOutputStream;  

import java.io.FilterOutputStream;  

import java.io.IOException;  

import java.io.InputStream;  

import java.io.InputStreamReader;  

import java.io.OutputStream;  

import java.io.PrintStream;  

import java.security.DigestOutputStream;  

import java.security.GeneralSecurityException;  

import java.security.Key;  

import java.security.KeyFactory;  

import java.security.MessageDigest;  

import java.security.PrivateKey;  

import java.security.Signature;  

import java.security.SignatureException;  

import java.security.cert.CertificateFactory;  

import java.security.cert.X509Certificate;  

import java.security.spec.InvalidKeySpecException;  

import java.security.spec.KeySpec;  

import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  

import java.util.Enumeration;  

import java.util.Map;  

import java.util.Map.Entry;  

import java.util.jar.Attributes;  

import java.util.jar.JarEntry;  

import java.util.jar.JarFile;  

import java.util.jar.JarOutputStream;  

import java.util.jar.Manifest;  

import javax.crypto.Cipher;  

import javax.crypto.EncryptedPrivateKeyInfo;  

import javax.crypto.SecretKeyFactory;  

import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;  

import javax.security.auth.x500.X500Principal;  

import sun.misc.BASE64Encoder;  

import sun.security.pkcs.ContentInfo;  

import sun.security.pkcs.PKCS7;  

import sun.security.pkcs.SignerInfo;  

import sun.security.x509.AlgorithmId;  

import sun.security.x509.X500Name;  


class SignApk  

{  
private static X509Certificate readPublicKey(File file)  
throws IOException, GeneralSecurityException  
{  
FileInputStream input = new FileInputStream(file);  
try {  
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");  
return (X509Certificate)cf.generateCertificate(input);  
} finally {  
input.close();  
}  
}  

private static String readPassword(File keyFile)  
{  
System.out.print("Enter password for " + keyFile + " (password will not be hidden): ");  
System.out.flush();  
BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  
try {  
return stdin.readLine(); } catch (IOException ex) {  
}  
return null;  
}  

private static KeySpec decryptPrivateKey(byte[] encryptedPrivateKey, File keyFile)  
throws GeneralSecurityException  
{  
EncryptedPrivateKeyInfo epkInfo;  
try  
{  
epkInfo = new EncryptedPrivateKeyInfo(encryptedPrivateKey);  
}  
catch (IOException ex) {  
return null;  
}  

char[] password = readPassword(keyFile).toCharArray();  

SecretKeyFactory skFactory = SecretKeyFactory.getInstance(epkInfo.getAlgName());  
Key key = skFactory.generateSecret(new PBEKeySpec(password));  

Cipher cipher = Cipher.getInstance(epkInfo.getAlgName());  
cipher.init(2, key, epkInfo.getAlgParameters());  
try  
{  
return epkInfo.getKeySpec(cipher);  
} catch (InvalidKeySpecException ex) {  
System.err.println("signapk: Password for " + keyFile + " may be bad.");  
throw ex;  
}  
}  

private static PrivateKey readPrivateKey(File file)  
throws IOException, GeneralSecurityException  
{  
DataInputStream input = new DataInputStream(new FileInputStream(file));  
try {  
byte[] bytes = new byte[(int)file.length()];  
input.read(bytes);  

KeySpec spec = decryptPrivateKey(bytes, file);  
if (spec == null) {  
spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);  
}  
try  
{  
return KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(spec);  
} catch (InvalidKeySpecException ex) {  
return KeyFactory.getInstance("DSA").generatePrivate(spec);  
}  
} finally {  
input.close();  
}  
}  

private static Manifest addDigestsToManifest(JarFile jar)  
throws IOException, GeneralSecurityException  
{  
Manifest input = jar.getManifest();  
Manifest output = new Manifest();  
Attributes main = output.getMainAttributes();  
if (input != null) {  
main.putAll(input.getMainAttributes());  
} else {  
main.putValue("Manifest-Version", "1.0");  
main.putValue("Created-By", "1.0 (Android SignApk)");  
}  

BASE64Encoder base64 = new BASE64Encoder();  
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");  
byte[] buffer = new byte[4096];  

for (Enumeration e = jar.entries(); e.hasMoreElements(); ) {  
JarEntry entry = (JarEntry)e.nextElement();  
String name = entry.getName();  
if ((!entry.isDirectory()) && (!name.equals("META-INF/MANIFEST.MF"))) {  
InputStream data = jar.getInputStream(entry);  
int num;  
while ((num = data.read(buffer)) > 0) {  
md.update(buffer, 0, num);  
}  

Attributes attr = null;  
if (input != null) attr = input.getAttributes(name);  
attr = attr != null ? new Attributes(attr) : new Attributes();  
attr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));  
output.getEntries().put(name, attr);  
}  
}  

return output;  
}  

private static void writeSignatureFile(Manifest manifest, OutputStream out)  
throws IOException, GeneralSecurityException  
{  
Manifest sf = new Manifest();  
Attributes main = sf.getMainAttributes();  
main.putValue("Signature-Version", "1.0");  
main.putValue("Created-By", "1.0 (Android SignApk)");  

BASE64Encoder base64 = new BASE64Encoder();  
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");  
PrintStream print = new PrintStream(new DigestOutputStream(new ByteArrayOutputStream(), md), true, "UTF-8");  

manifest.write(print);  
print.flush();  
main.putValue("SHA1-Digest-Manifest", base64.encode(md.digest()));  

Map entries = manifest.getEntries();  
for (Map.Entry entry : entries.entrySet())  
{  
print.print("Name: " + (String)entry.getKey() + "\r\n");  
for (Map.Entry att : ((Attributes)entry.getValue()).entrySet()) {  
print.print(att.getKey() + ": " + att.getValue() + "\r\n");  
}  
print.print("\r\n");  
print.flush();  

Attributes sfAttr = new Attributes();  
sfAttr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));  
sf.getEntries().put(entry.getKey(), sfAttr);  
}  

sf.write(out);  
}  

private static void writeSignatureBlock(Signature signature, X509Certificate publicKey, OutputStream out)  
throws IOException, GeneralSecurityException  
{  
SignerInfo signerInfo = new SignerInfo(new X500Name(publicKey.getIssuerX500Principal().getName()), publicKey.getSerialNumber(), AlgorithmId.get("SHA1"), AlgorithmId.get("RSA"), signature.sign());  

PKCS7 pkcs7 = new PKCS7(new AlgorithmId[] { AlgorithmId.get("SHA1") }, new ContentInfo(ContentInfo.DATA_OID, null), new X509Certificate[] { publicKey }, new SignerInfo[] { signerInfo });  

pkcs7.encodeSignedData(out);  
}  

private static void copyFiles(Manifest manifest, JarFile in, JarOutputStream out)  
throws IOException  
{  
byte[] buffer = new byte[4096];  

Map entries = manifest.getEntries();  
for (String name : entries.keySet()) {  
JarEntry inEntry = in.getJarEntry(name);  
if (inEntry.getMethod() == 0)  
{  
out.putNextEntry(new JarEntry(inEntry));  
}  
else {  
out.putNextEntry(new JarEntry(name));  
}  

InputStream data = in.getInputStream(inEntry);  
int num;  
while ((num = data.read(buffer)) > 0) {  
out.write(buffer, 0, num);  
}  
out.flush();  
}  
}  

public static void main(String[] args) {  
if (args.length != 4) {  
System.err.println("Usage: signapk publickey.x509[.pem] privatekey.pk8 input.jar output.jar");  

System.exit(2);  
}  

JarFile inputJar = null;  
JarOutputStream outputJar = null;  
try  
{  
X509Certificate publicKey = readPublicKey(new File(args[0]));  
PrivateKey privateKey = readPrivateKey(new File(args[1]));  
inputJar = new JarFile(new File(args[2]), false);  
outputJar = new JarOutputStream(new FileOutputStream(args[3]));  
outputJar.setLevel(9);  

Manifest manifest = addDigestsToManifest(inputJar);  
manifest.getEntries().remove("META-INF/CERT.SF");  
manifest.getEntries().remove("META-INF/CERT.RSA");  
outputJar.putNextEntry(new JarEntry("META-INF/MANIFEST.MF"));  
manifest.write(outputJar);  

Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");  
signature.initSign(privateKey);  
outputJar.putNextEntry(new JarEntry("META-INF/CERT.SF"));  
writeSignatureFile(manifest, new SignatureOutputStream(outputJar, signature));  

outputJar.putNextEntry(new JarEntry("META-INF/CERT.RSA"));  
writeSignatureBlock(signature, publicKey, outputJar);  

copyFiles(manifest, inputJar, outputJar);  
} catch (Exception e) {  
e.printStackTrace();  
System.exit(1);  
} finally {  
try {  
if (inputJar != null) inputJar.close();  
if (outputJar != null) outputJar.close();   
}  
catch (IOException e) { e.printStackTrace();  
System.exit(1);  
}  
}  
}  

private static class SignatureOutputStream extends FilterOutputStream  
{  
private Signature mSignature;  

public SignatureOutputStream(OutputStream out, Signature sig)  
{  
super();  
this.mSignature = sig;  
}  

public void write(int b) throws IOException  
{  
try {  
this.mSignature.update((byte)b);  
} catch (SignatureException e) {  
throw new IOException("SignatureException: " + e);  
}  
super.write(b);  
}  

public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException  
{  
try {  
this.mSignature.update(b, off, len);  
} catch (SignatureException e) {  
throw new IOException("SignatureException: " + e);  
}  
super.write(b, off, len);  
}  
}  

}  

附:参考文章

http://www.blogjava.net/zh-weir/archive/2011/07/19/354663.html

Android APK 签名比对

发布过Android应用的朋友们应该都知道,Android APK的发布是需要签名的。签名机制在Android应用和框架中有着十分重要的作用。

例如,Android系统禁止更新安装签名不一致的APK;如果应用需要使用system权限,必须保证APK签名与Framework签名一致,等等。在《APK Crack》一文中,我们了解到,要破解一个APK,必然需要重新对APK进行签名。而这个签名,一般情况无法再与APK原先的签名保持一致。(除非APK原作者的私钥泄漏,那已经是另一个层次的软件安全问题了。)

简单地说,签名机制标明了APK的发行机构。因此,站在软件安全的角度,我们就可以通过比对APK的签名情况,判断此APK是否由“官方”发行,而不是被破解篡改过重新签名打包的“盗版软件”。



Android签名机制

    为了说明APK签名比对对软件安全的有效性,我们有必要了解一下Android APK的签名机制。为了更易于大家理解,我们从Auto-Sign工具的一条批处理命令说起。

在《APK Crack》一文中,我们了解到,要签名一个没有签名过的APK,可以使用一个叫作Auto-sign的工具。Auto-sign工具实际运行的是一个叫做Sign.bat的批处理命令。用文本编辑器打开这个批处理文件,我们可以发现,实现签名功能的命令主要是这一行命令:


java -jar signapk.jar testkey.x509.pem testkey.pk8 update.apk update_signed.apk

    这条命令的意义是:通过signapk.jar这个可执行jar包,以“testkey.x509.pem”这个公钥文件和“testkey.pk8”这个私钥文件对“update.apk”进行签名,签名后的文件保存为“update_signed.apk”。
对于此处所使用的私钥和公钥的生成方式,这里就不做进一步介绍了。这方面的资料大家可以找到很多。我们这里要讲的是signapk.jar到底做了什么。

    signapk.jar是Android源码包中的一个签名工具。由于Android是个开源项目,所以,很高兴地,我们可以直接找到signapk.jar的源码!路径为/build/tools/signapk/SignApk.java。

对比一个没有签名的APK和一个签名好的APK,我们会发现,签名好的APK包中多了一个叫做META-INF的文件夹。里面有三个文件,分别名为MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA。signapk.jar就是生成了这几个文件(其他文件没有任何改变。因此我们可以很容易去掉原有签名信息)。

    通过阅读signapk源码,我们可以理清签名APK包的整个过程。



1、 生成MANIFEST.MF文件:

程序遍历update.apk包中的所有文件(entry),对非文件夹非签名文件的文件,逐个生成SHA1的数字签名信息,再用Base64进行编码。具体代码见这个方法:


private static Manifest addDigestsToManifest(JarFile jar)

关键代码如下:

 1     for (JarEntry entry: byName.values()) {
2         String name = entry.getName();
3         if (!entry.isDirectory() && !name.equals(JarFile.MANIFEST_NAME) &&
4             !name.equals(CERT_SF_NAME) && !name.equals(CERT_RSA_NAME) &&
5                (stripPattern == null ||!stripPattern.matcher(name).matches())) {
6                 InputStream data = jar.getInputStream(entry);
7                 while ((num = data.read(buffer)) > 0) {
8                     md.update(buffer, 0, num);
9                 }

10                 Attributes attr = null;

11                 if (input != null) attr = input.getAttributes(name);

12                 attr = attr != null ? new Attributes(attr) : new Attributes();

13                 attr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));

14                 output.getEntries().put(name, attr);

15           }

16     }

    之后将生成的签名写入MANIFEST.MF文件。关键代码如下:



1     Manifest manifest = addDigestsToManifest(inputJar);

2     je = new JarEntry(JarFile.MANIFEST_NAME);

3     je.setTime(timestamp);

4     outputJar.putNextEntry(je);

5     manifest.write(outputJar);
这里简单介绍下SHA1数字签名。简单地说,它就是一种安全哈希算法,类似于MD5算法。它把任意长度的输入,通过散列算法变成固定长度的输出(这里我们称作“摘要信息”)。你不能仅通过这个摘要信息复原原来的信息。另外,它保证不同信息的摘要信息彼此不同。因此,如果你改变了apk包中的文件,那么在apk安装校验时,改变后的文件摘要信息与MANIFEST.MF的检验信息不同,于是程序就不能成功安装。



2、 生成CERT.SF文件:

对前一步生成的Manifest,使用SHA1-RSA算法,用私钥进行签名。关键代码如下:

1     Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");

2     signature.initSign(privateKey);

3     je = new JarEntry(CERT_SF_NAME);

4     je.setTime(timestamp);

5     outputJar.putNextEntry(je);

6     writeSignatureFile(manifest,

7     new SignatureOutputStream(outputJar, signature));
RSA是一种非对称加密算法。用私钥通过RSA算法对摘要信息进行加密。在安装时只能使用公钥才能解密它。解密之后,将它与未加密的摘要信息进行对比,如果相符,则表明内容没有被异常修改。



3、 生成CERT.RSA文件:

生成MANIFEST.MF没有使用密钥信息,生成CERT.SF文件使用了私钥文件。那么我们可以很容易猜测到,CERT.RSA文件的生成肯定和公钥相关。

CERT.RSA文件中保存了公钥、所采用的加密算法等信息。核心代码如下:



1     je = new JarEntry(CERT_RSA_NAME);

2     je.setTime(timestamp);

3     outputJar.putNextEntry(je);

4     writeSignatureBlock(signature, publicKey, outputJar);
其中writeSignatureBlock的代码如下:


1     private static void writeSignatureBlock(
2         Signature signature, X509Certificate publicKey, OutputStream out)
3             throws IOException, GeneralSecurityException {
4                 SignerInfo signerInfo = new SignerInfo(
5                 new X500Name(publicKey.getIssuerX500Principal().getName()),
6                 publicKey.getSerialNumber(),
7                 AlgorithmId.get("SHA1"),
8                 AlgorithmId.get("RSA"),
9                 signature.sign());

10 

11         PKCS7 pkcs7 = new PKCS7(

12             new AlgorithmId[] { AlgorithmId.get("SHA1") },

13             new ContentInfo(ContentInfo.DATA_OID, null),

14             new X509Certificate[] { publicKey },

15             new SignerInfo[] { signerInfo });

16 

17         pkcs7.encodeSignedData(out);

18     }
好了,分析完APK包的签名流程,我们可以清楚地意识到:

1、 Android签名机制其实是对APK包完整性和发布机构唯一性的一种校验机制。

2、 Android签名机制不能阻止APK包被修改,但修改后的再签名无法与原先的签名保持一致。(拥有私钥的情况除外)。

3、 APK包加密的公钥就打包在APK包内,且不同的私钥对应不同的公钥。换句话言之,不同的私钥签名的APK公钥也必不相同。所以我们可以根据公钥的对比,来判断私钥是否一致。

APK签名比对的实现方式

    好了,通过Android签名机制的分析,我们从理论上证明了通过APK公钥的比对能判断一个APK的发布机构。并且这个发布机构是很难伪装的,我们暂时可以认为是不可伪装的。

    有了理论基础后,我们就可以开始实践了。那么如何获取到APK文件的公钥信息呢?因为Android系统安装程序肯定会获取APK信息进行比对,所以我们可以通过Android源码获得一些思路和帮助。

    源码中有一个隐藏的类用于APK包的解析。这个类叫PackageParser,路径为frameworks\base\core\java\android\content\pm\PackageParser.java。当我们需要获取APK包的相关信息时,可以直接使用这个类,下面代码就是一个例子函数:


1     private PackageInfo parsePackage(String archiveFilePath, int flags){
2         
3         PackageParser packageParser = new PackageParser(archiveFilePath);
4         DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
5         metrics.setToDefaults();
6         final File sourceFile = new File(archiveFilePath);
7         PackageParser.Package pkg = packageParser.parsePackage(
8                 sourceFile, archiveFilePath, metrics, 0);
9         if (pkg == null) {

10             return null;

11         }

12         

13         packageParser.collectCertificates(pkg, 0); 

14         

15         return PackageParser.generatePackageInfo(pkg, null, flags, 0, 0);

16     }
其中参数archiveFilePath指定APK文件路径;flags需设置PackageManager.GET_SIGNATURES位,以保证返回证书签名信息。

    具体如何通过PackageParser获取签名信息在此处不做详述,具体代码请参考PackageParser中的public boolean collectCertificates(Package pkg, int flags)和private Certificate[] loadCertificates(JarFile jarFile, JarEntry je, byte[] readBuffer)方法。至于如何在Android应用开发中使用隐藏的类及方法,可以参看我的这篇文章:《Android应用开发中如何使用隐藏API》。

    紧接着,我们就可以通过packageInfo.signatures来访问到APK的签名信息。还需要说明的是 Android中Signature和Java中Certificate的对应关系。它们的关系如下面代码所示:



1     pkg.mSignatures = new Signature[certs.length];

2     for (int i=0; i
3         pkg.mSignatures[i] = new Signature(

4         certs[i].getEncoded());

5     }
也就是说signature = new Signature(certificate.getEncoded()); certificate证书中包含了公钥和证书的其他基本信息。公钥不同,证书肯定互不相同。我们可以通过certificate的getPublicKey方法获取公钥信息。所以比对签名证书本质上就是比对公钥信息。

    OK,获取到APK签名证书之后,就剩下比对了。这个简单,功能函数如下所示:

 1     private boolean IsSignaturesSame(Signature[] s1, Signature[] s2) {
2             if (s1 == null) {
3                 return false;
4             }
5             if (s2 == null) {
6                 return false;
7             }
8             HashSet set1 = new HashSet();
9             for (Signature sig : s1) {

10                 set1.add(sig);

11             }

12             HashSet set2 = new HashSet();

13             for (Signature sig : s2) {

14                 set2.add(sig);

15             }

16             // Make sure s2 contains all signatures in s1.

17             if (set1.equals(set2)) {

18                 return true;

19             }

20             return false;

21         }

APK签名比对的应用场景

    经过以上的论述,想必大家已经明白签名比对的原理和我的实现方式了。那么什么时候什么情况适合使用签名对比来保障Android APK的软件安全呢?

    个人认为主要有以下三种场景:

1、 程序自检测。在程序运行时,自我进行签名比对。比对样本可以存放在APK包内,也可存放于云端。缺点是程序被破解时,自检测功能同样可能遭到破坏,使其失效。

2、 可信赖的第三方检测。由可信赖的第三方程序负责APK的软件安全问题。对比样本由第三方收集,放在云端。这种方式适用于杀毒安全软件或者APP Market之类的软件下载市场。缺点是需要联网检测,在无网络情况下无法实现功能。(不可能把大量的签名数据放在移动设备本地)。

3、 系统限定安装。这就涉及到改Android系统了。限定仅能安装某些证书的APK。软件发布商需要向系统发布上申请证书。如果发现问题,能追踪到是哪个软件发布商的责任。适用于系统提供商或者终端产品生产商。缺点是过于封闭,不利于系统的开放性。

以上三种场景,虽然各有缺点,但缺点并不是不能克服的。例如,我们可以考虑程序自检测的功能用native method的方法实现等等。软件安全是一个复杂的课题,往往需要多种技术联合使用,才能更好的保障软件不被恶意破


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