IO实战一：Apk加解密 |
您所在的位置：网站首页 › 无法安装在加密目录下怎么解决 › IO实战一：Apk加解密 |
IO实战一：Apk加解密
|
背景
为什么要进行apk加密？答案是避免apk被有心人反编译，窃取公司重要技术和算法等。但是要给Apk加密要如何实现呢？首先我们需要知道Android整个Apk的打包流程，然后将加密的环节插入要其中的步骤中，加密完成后apk安装后要如何解密，这时候我们又要了解应用安装时apk是如何被加载运行。这一系列的问题都需要我们除了掌握IO知识外还要掌握如：类加载、热修复、反射、hook等知识。这里我们将借这个实战来检验学习效果。 一、Android的Apk打包流程我们先来看看官方给的apk打包流程图
还是看不懂，那我们这样一步步解析来看呢？
整个apk打包流程被分成了如下七步： 1、打包资源文件，生成R.java文件打包资源的工具是aapt（The Android Asset Packaing Tool），位于android-sdk/platform-tools目录下。在这个过程中，项目中的AndroidManifest.xml文件和布局文件XML都会编译，然后生成相应的R.java。 2、处理aidl文件，生成相应的Java文件这一过程中使用到的工具是aidl（Android Interface Definition Language），即Android接口描述语言。位于android-sdk/platform-tools目录下。aidl工具解析接口定义文件然后生成相应的Java代码接口供程序调用。如果在项目没有使用到aidl文件，则可以跳过这一步。 3、编译项目源代码，生成class文件项目中所有的Java代码，包括R.java和.aidl文件，都会变Java编译器（javac）编译成.class文件，生成的class文件位于工程中的bin/classes目录下。 4、转换所有的class文件，生成classes.dex文件dx工具生成可供Android系统Dalvik虚拟机执行的classes.dex文件，该工具位于android-sdk/platform-tools 目录下。 任何第三方的libraries和.class文件都会被转换成.dex文件。dx工具的主要工作是将Java字节码转成成Dalvik字节码、压缩常量池、消除冗余信息等。 5、打包生成APK文件所有没有编译的资源（如images等）、编译过的资源和.dex文件都会被apkbuilder工具打包到最终的.apk文件中。 打包的工具apkbuilder位于 android-sdk/tools目录下。apkbuilder为一个脚本文件，实际调用的是android-sdk/tools/lib/sdklib.jar文件中的com.android.sdklib.build.ApkbuilderMain类。 6、对APK文件进行签名一旦APK文件生成，它必须被签名才能被安装在设备上。 在开发过程中，主要用到的就是两种签名的keystore。一种是用于调试的debug.keystore，它主要用于调试，在Eclipse或者Android Studio中直接run以后跑在手机上的就是使用的debug.keystore。另一种就是用于发布正式版本的keystore。 7、对签名后的APK文件进行对齐处理如果你发布的apk是正式版的话，就必须对APK进行对齐处理，用到的工具是zipalign，它位于android-sdk/tools目录下。 对齐的主要过程是将APK包中所有的资源文件距离文件起始偏移为4字节整数倍，这样通过内存映射访问apk文件时的速度会更快。对齐的作用就是减少运行时内存的使用。 二、加密和解密方案既然我们已经弄清了apk是如何打包的，那么将加密流程加到整个打包流程就相对清晰了。如下图
什么?还是不懂呢？那来看看我们整个加密和解密方案呢？
我们的思路如下： 既然我们要加密，那么必然有解密，但是这个解密又必然是整个应用的一部分，但是连这部分都加密的话，那么系统就完全无法解析我们的应用，也就是完全无法安装了。所以我们需要将解密的部分提取出来单独作为一个module，且这个module是不能够被加密的。然后最好的解密时机就是首次启动应用的时候进行，所以Application自然成了我们负责解密的首选。那么是否意味着原apk中不能有这个module呢？答案是：错啦。原apk中同样要将这个解密module打包进去,否则原apk也无法编译通过啊。我们都知道，系统在加载类的时候都是从我们apk的dex文件中加载的。ClassLoader会去维护一个这样的dex文件数组（这个在前面的热修复章节有介绍过）。而我们要做的就是将原apk中的dex都加密，然后将解密部分的代码单独编程成dex文件（我们称这样的dex为壳dex）连带着加密的dex一起加到新apk中。这样新apk安装后系统就能够找到我们应用启动的入口Application了，不至于由于加密导致系统找不到应用程序入口。而在这个程序入口中我们要做的就是解密被加密的dex文件，然后重新插入到ClassLoader维护的dex文件数组中（这里就涉及到大量的反射知识）。 三、加密实现方案说了那么多，到底如何实现呢？实现后到底能不能像我们说的那样正常安装运行呢？撸代码来验证！ 先来看看我们加密工程未运行前的结构图
再来看看工程运行后，工程结构的变化
可以看到运行后原apk被加密和解密模块被放到一起重新打包成了新的apk。这个过程代码如何实现呢？ 1、既然要加密，必然要选择加密方式，初始化加密算法 //这里我们选择已封装好的Cipher加密。 public static final String DEFAULT_PWD = "abcdefghijklmnop";//加密和解密的key要一致，所以解密模块的key也要是同样的。 private static final String algorithmStr = "AES/ECB/PKCS5Padding"; private static Cipher encryptCipher;//用来的加密的Cipher实例 private static Cipher decryptCipher;//用来解密的Cipher实例 /** * 初始化加密算法 * @param password 这里的password对应DEFAULT_PWD */ public static void init(String password) { try { // 生成一个实现指定转换的 Cipher 对象。 encryptCipher = Cipher.getInstance(algorithmStr); decryptCipher = Cipher.getInstance(algorithmStr);// algorithmStr byte[] keyStr = password.getBytes(); SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(keyStr, "AES"); encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchPaddingException e) { e.printStackTrace(); } catch (InvalidKeyException e) { e.printStackTrace(); } }2、加密之前我们需要先创建两个目录用来存放原apk和解密模块压缩出来的源文件 /** * 分别在apk和aar目录下生成两个temp目录用来存放加密的未打包的apk文件 */ File apkTemp = new File("source/apk/temp"); if(apkTemp.exists()) { File[] files = apkTemp.listFiles(); for(File file:files) { if(file.exists()) { file.delete(); } } } File aarTemp = new File("source/aar/temp"); if(aarTemp.exists()) { File[] files = aarTemp.listFiles(); for(File file:files) { if(file.exists()) { file.delete(); } } }3、解压原apk,并加密原apk中的dex文件。 /** * 解压原apk文件到apk/temp目录下,并加密dex文件 */ File sourceApk = new File("source/apk/app-debug.apk"); File newApkDir = new File(sourceApk.getParent() + File.separator + "temp"); if(!newApkDir.exists()) { newApkDir.mkdirs(); } //解压原apk,加密dex AESUtil.encryptAPKFile(sourceApk,newApkDir); if (newApkDir.isDirectory()) { File[] listFiles = newApkDir.listFiles(); for (File file : listFiles) { if (file.isFile()) { //修改classes.dex名为classes_.dex,避免等会与aar中的classes.dex重名 if (file.getName().endsWith(".dex")) { String name = file.getName(); int cursor = name.indexOf(".dex"); String newName = file.getParent()+ File.separator + name.substring(0, cursor) + "_" + ".dex"; file.renameTo(new File(newName)); } } } }什么？没看到解压和加密的核心代码？传送门在这里，自己去看。 4、解压aar文件，并生成壳dex 先解压aar文件，再利用dx工具将解压出来的classes.jar文件转换成壳dex,并拷贝到新apk的源目录下 /** * 解压aar文件(不能进行加密的部分),再利用dx将jar转换成dex,并将dex文件拷贝到apk/temp中来 */ File aarFile = new File("source/aar/mylibrary-debug.aar"); File sourceAarDex = null; try { //解压aar文件，并通过dx工具将jar文件转换成dex文件 sourceAarDex = DxUtil.jar2Dex(aarFile); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } File copyAarDex = new File(newApkDir.getPath() + File.separator + "classes.dex"); if (!copyAarDex.exists()) { copyAarDex.createNewFile(); } //拷贝aar/temp中的classes.dex到apk/temp中 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(copyAarDex); byte[] fbytes = ByteUtil.getBytes(sourceAarDex); fos.write(fbytes); fos.flush(); fos.close();想看如何通过dx工具将jar转换成dex的核心代码？ public static void dxCommand(File aarDex, File classes_jar) throws IOException, InterruptedException { Runtime runtime = Runtime.getRuntime(); //这里需要注意,commond中dx需要配置环境变量后才可以这样写,否则需要指定dx.bat的绝对路径 String commond = "cmd.exe /C dx --dex --output=" + aarDex.getAbsolutePath() + " " +classes_jar.getAbsolutePath(); Process process = runtime.exec(commond); System.out.println("runtime dxCommand"); process.waitFor(); System.out.println("waitFor dxCommand"); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("InterruptedException dxCommand"); e.printStackTrace(); throw e; } if (process.exitValue() != 0) { System.out.println("getErrorStream dxCommand"); InputStream inputStream = process.getErrorStream(); int len; byte[] buffer = new byte[2048]; ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); while((len=inputStream.read(buffer)) != -1){ bos.write(buffer,0,len); } //输出出错信息 System.out.println(new String(bos.toByteArray(),"GBK")); throw new RuntimeException("dx run failed"); } process.destroy(); }5、一切就绪，打包apk/temp目录生成新的未签名apk文件 File unsignedApk = new File("result/apk-unsigned.apk"); unsignedApk.getParentFile().mkdirs(); ZipUtil.zip(newApkDir, unsignedApk);6、给加密后组合压缩成的新apk文件重新签名 File signedApk = new File("result/apk-signed.apk"); SignatureUtil.signature(unsignedApk, signedApk);我们继续看看这个签名是个什么黑科技： /** * 为加密后的apk文件添加签名 * @param unsignedApk * @param signedApk * @throws InterruptedException * @throws IOException */ public static void signature(File unsignedApk, File signedApk) throws InterruptedException, IOException { String cmd[] = {"cmd.exe", "/C","jarsigner", "-sigalg", "MD5withRSA", "-digestalg", "SHA1", "-keystore", "C:/Users/cizongfa/.android/debug.keystore", "-storepass", "android", "-keypass", "android", "-signedjar", signedApk.getAbsolutePath(), unsignedApk.getAbsolutePath(), "androiddebugkey"}; Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd); System.out.println("start sign"); try { int waitResult = process.waitFor(); System.out.println("waitResult: " + waitResult); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); throw e; } System.out.println("process.exitValue() " + process.exitValue() ); if (process.exitValue() != 0) { InputStream inputStream = process.getErrorStream(); int len; byte[] buffer = new byte[2048]; ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); while((len=inputStream.read(buffer)) != -1){ bos.write(buffer,0,len); } System.out.println(new String(bos.toByteArray(),"GBK")); throw new RuntimeException("签名执行失败"); } System.out.println("finish signed"); process.destroy(); }什么？完全不了解这个签名的机制和这个签名命令的意思？传送门送给你。还想要源码研究研究？再送给你整个项目。 四、解密实现要完成解密，我们需要做如下几件事 找到合适的解密时机壳dex并没有被加密，需要排除在解密的dex文件之外解密后的dex文件需要重新插入到ClassLoader中（热修复思想的应用）。解密后应用是否能够正常运行？ 1、解密时机作为一个被加密的应用，安装的时候我们应用本身是无法控制。所以应用第一次启动的时候就成了我们最佳的解密时机了。 所以我们将解密的逻辑放到Application的attachBaseContext()方法中。
到底能不能做到，还是要附上真实代码，拉出来遛一遛才能确定，传送门走你。 |
【本文地址】
今日新闻 |
推荐新闻 |