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 < len; i++) {
            int num = ((int) value[i]) & 0xff;
            if (num < 0x10) {
                sb.append('0');
            }
            sb.append(Integer.toHexString(num));
            if (i < len - 1) {
                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: [email protected], CN=Android, OU=Android, O=Android, L=Mountain View, ST=California, C=US
Issuer: [email protected], 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 < len; i++) {
+           int num = ((int) value[i]) & 0xff;
+           if (num < 0x10) {
+               sb.append('0');
+           }
+           sb.append(Integer.toHexString(num));
+           if (i < len - 1) {
+           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/[email protected]'

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

更多相关文章

随机推荐