原文:https://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48415225
一、前言
今天又到周末了,憋了好久又要出博客了,今天来介绍一下Android中的如何对Apk进行加固的原理。现阶段。我们知道Android中的反编译工作越来越让人操作熟练,我们辛苦的开发出一个apk,结果被人反编译了,那心情真心不舒服。虽然我们混淆,做到native层,但是这都是治标不治本。反编译的技术在更新,那么保护Apk的技术就不能停止。现在网上有很多Apk加固的第三方平台,最有名的应当属于:爱加密和梆梆加固了。其实加固有些人认为很高深的技术,其实不然,说的简单点就是对源Apk进行加密,然后在套上一层壳即可,当然这里还有一些细节需要处理,这就是本文需要介绍的内容了。

二、原理解析
下面就来看一下Android中加壳的原理:

我们在加固的过程中需要三个对象:

1、需要加密的Apk(源Apk)

2、壳程序Apk(负责解密Apk工作)

3、加密工具(将源Apk进行加密和壳Dex合并成新的Dex)

主要步骤:

我们拿到需要加密的Apk和自己的壳程序Apk,然后用加密算法对源Apk进行加密在将壳Apk进行合并得到新的Dex文件,最后替换壳程序中的dex文件即可,得到新的Apk,那么这个新的Apk我们也叫作脱壳程序Apk.他已经不是一个完整意义上的Apk程序了,他的主要工作是:负责解密源Apk.然后加载Apk,让其正常运行起来。

在这个过程中我们可能需要了解的一个知识是:如何将源Apk和壳Apk进行合并成新的Dex

这里就需要了解Dex文件的格式了。下面就来简单介绍一下Dex文件的格式

具体Dex文件格式的详细介绍可以查看这个文件:http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102599

主要来看一下Dex文件的头部信息,其实Dex文件和Class文件的格式分析原理都是一样的,他们都是有固定的格式,我们知道现在反编译的一些工具:

1、jd-gui:可以查看jar中的类,其实他就是解析class文件,只要了解class文件的格式就可以

2、dex2jar:将dex文件转化成jar,原理也是一样的,只要知道Dex文件的格式,能够解析出dex文件中的类信息就可以了

当然我们在分析这个文件的时候,最重要的还是头部信息,应该他是一个文件的开始部分,也是索引部分,内部信息很重要。

我们今天只要关注上面红色标记的三个部分:

  1. checksum

文件校验码 ,使用alder32 算法校验文件除去 maigc ,checksum 外余下的所有文件区域 ,用于检查文件错误 。

  1. signature

使用 SHA-1 算法 hash 除去 magic ,checksum 和 signature 外余下的所有文件区域 ,用于唯一识别本文件 。

  1. file_size

Dex 文件的大小 。

为什么说我们只需要关注这三个字段呢?

因为我们需要将一个文件(加密之后的源Apk)写入到Dex中,那么我们肯定需要修改文件校验码(checksum).因为他是检查文件是否有错误。那么signature也是一样,也是唯一识别文件的算法。还有就是需要修改dex文件的大小。

不过这里还需要一个操作,就是标注一下我们加密的Apk的大小,因为我们在脱壳的时候,需要知道Apk的大小,才能正确的得到Apk。那么这个值放到哪呢?这个值直接放到文件的末尾就可以了。

所以总结一下我们需要做:修改Dex的三个文件头,将源Apk的大小追加到壳dex的末尾就可以了。

我们修改之后得到新的Dex文件样式如下:

那么我们知道原理了,下面就是代码实现了。所以这里有三个工程:

1、源程序项目(需要加密的Apk)

2、脱壳项目(解密源Apk和加载Apk)

3、对源Apk进行加密和脱壳项目的Dex的合并

三、项目案例
下面先来看一下源程序

1、需要加密的源程序Apk项目:ForceApkObj

需要一个Application类,这个到后面说为什么需要:

MyApplication.java

package com.example.forceapkobj;

import android.app.Application;
import android.util.Log;

public class MyApplication extends Application{

@Overridepublic void onCreate() {super.onCreate();Log.i("demo", "source apk onCreate:"+this);}

}
就是打印一下onCreate方法。

MainActivity.java

package com.example.forceapkobj;

import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {

@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);TextView content = new TextView(this);content.setText("I am Source Apk");content.setOnClickListener(new OnClickListener(){@Overridepublic void onClick(View arg0) {Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class);startActivity(intent);}});setContentView(content);Log.i("demo", "app:"+getApplicationContext());}

}
也是打印一下内容。

2、加壳程序项目:DexShellTools

加壳程序其实就是一个Java工程,因为我们从上面的分析可以看到,他的工作就是加密源Apk,然后将其写入到脱壳Dex文件中,修改文件头,得到一个新的Dex文件即可。

看一下代码:

package com.example.reforceapk;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.zip.Adler32;

public class mymain {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
try {
File payloadSrcFile = new File(“force/ForceApkObj.apk”); //需要加壳的程序
System.out.println(“apk size:”+payloadSrcFile.length());
File unShellDexFile = new File(“force/ForceApkObj.dex”); //解客dex
byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二进制形式读出apk,并进行加密处理//对源Apk进行加密操作
byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);//以二进制形式读出dex
int payloadLen = payloadArray.length;
int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。
byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度
//添加解壳代码
System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷贝dex内容
//添加加密后的解壳数据
System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex内容后面拷贝apk的内容
//添加解壳数据长度
System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最后4为长度
//修改DEX file size文件头
fixFileSizeHeader(newdex);
//修改DEX SHA1 文件头
fixSHA1Header(newdex);
//修改DEX CheckSum文件头
fixCheckSumHeader(newdex);

String str = "force/classes.dex";File file = new File(str);if (!file.exists()) {file.createNewFile();}FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(str);localFileOutputStream.write(newdex);localFileOutputStream.flush();localFileOutputStream.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}//直接返回数据,读者可以添加自己加密方法private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){for(int i = 0;i= 0; i--) {b[i] = (byte) (number % 256);number >>= 8;}return b;}/** * 修改dex头 sha1值 * @param dexBytes * @throws NoSuchAlgorithmException */private static void fixSHA1Header(byte[] dexBytes)throws NoSuchAlgorithmException {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");md.update(dexBytes, 32, dexBytes.length - 32);//从32为到结束计算sha--1byte[] newdt = md.digest();System.arraycopy(newdt, 0, dexBytes, 12, 20);//修改sha-1值(12-31)//输出sha-1值,可有可无String hexstr = "";for (int i = 0; i < newdt.length; i++) {hexstr += Integer.toString((newdt[i] & 0xff) + 0x100, 16).substring(1);}System.out.println(hexstr);}/** * 修改dex头 file_size值 * @param dexBytes */private static void fixFileSizeHeader(byte[] dexBytes) {//新文件长度byte[] newfs = intToByte(dexBytes.length);System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length));byte[] refs = new byte[4];//高位在前,低位在前掉个个for (int i = 0; i < 4; i++) {refs[i] = newfs[newfs.length - 1 - i];System.out.println(Integer.toHexString(newfs[i]));}System.arraycopy(refs, 0, dexBytes, 32, 4);//修改(32-35)}/** * 以二进制读出文件内容 * @param file * @return * @throws IOException */private static byte[] readFileBytes(File file) throws IOException {byte[] arrayOfByte = new byte[1024];ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();FileInputStream fis = new FileInputStream(file);while (true) {int i = fis.read(arrayOfByte);if (i != -1) {localByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);} else {return localByteArrayOutputStream.toByteArray();}}}

}

下面来分析一下:

红色部分其实就是最核心的工作:

1>、加密源程序Apk文件

byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二进制形式读出apk,并进行加密处理//对源Apk进行加密操作
加密算法很简单:
//直接返回数据,读者可以添加自己加密方法
private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){
for(int i = 0;i srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
}
return srcdata;
}
对每个字节进行异或一下即可。
(说明:这里是为了简单,所以就用了很简单的加密算法了,其实为了增加破解难度,我们应该使用更高效的加密算法,同事最好将加密操作放到native层去做)

2>、合并文件:将加密之后的Apk和原脱壳Dex进行合并

int payloadLen = payloadArray.length;
int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。
byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度
//添加解壳代码
System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷贝dex内容
//添加加密后的解壳数据
System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex内容后面拷贝apk的内容

3>、在文件的末尾追加源程序Apk的长度

//添加解壳数据长度
System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最后4为长度

4>、修改新Dex文件的文件头信息:file_size; sha1; check_sum
//修改DEX file size文件头
fixFileSizeHeader(newdex);
//修改DEX SHA1 文件头
fixSHA1Header(newdex);
//修改DEX CheckSum文件头
fixCheckSumHeader(newdex);
具体修改可以参照之前说的文件头格式,修改指定位置的字节值即可。

这里我们还需要两个输入文件:

1>、源Apk文件:ForceApkObj.apk

2>、脱壳程序的Dex文件:ForceApkObj.dex

那么第一个文件我们都知道,就是上面的源程序编译之后的Apk文件,那么第二个文件我们怎么得到呢?这个就是我们要讲到的第三个项目:脱壳程序项目,他是一个Android项目,我们在编译之后,能够得到他的classes.dex文件,然后修改一下名称就可。

3、脱壳项目:ReforceApk

在讲解这个项目之前,我们先来了解一下这个脱壳项目的工作:

1>、通过反射置换android.app.ActivityThread 中的mClassLoader为加载解密出APK的DexClassLoader,该DexClassLoader一方面加载了源程序、另一方面以原mClassLoader为父节点,这就保证了即加载了源程序又没有放弃原先加载的资源与系统代码。

关于这部分内容,不了解的同学可以看一下ActivityThread.java的源码:

或者直接看一下这篇文章:

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104455

如何得到系统加载Apk的类加载器,然后我们怎么将加载进来的Apk运行起来等问题都在这篇文章中说到了。

2>、找到源程序的Application,通过反射建立并运行。

这里需要注意的是,我们现在是加载一个完整的Apk,让他运行起来,那么我们知道一个Apk运行的时候都是有一个Application对象的,这个也是一个程序运行之后的全局类。所以我们必须找到解密之后的源Apk的Application类,运行的他的onCreate方法,这样源Apk才开始他的运行生命周期。这里我们如何得到源Apk的Application的类呢?这个我们后面会说道。使用meta标签进行设置。

下面来看一下整体的流程图:

所以我们看到这里还需要一个核心的技术就是动态加载。关于动态加载技术,不了解的同学可以看这篇文章:

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104581

下面来看一下代码:

package com.example.reforceapk;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipInputStream;

import android.app.Application;
import android.app.Instrumentation;
import android.content.Context;
import android.content.pm.ApplicationInfo;
import android.content.pm.PackageManager;
import android.content.pm.PackageManager.NameNotFoundException;
import android.content.res.AssetManager;
import android.content.res.Resources;
import android.content.res.Resources.Theme;
import android.os.Bundle;
import android.util.ArrayMap;
import android.util.Log;
import dalvik.system.DexClassLoader;

public class ProxyApplication extends Application{
private static final String appkey = “APPLICATION_CLASS_NAME”;
private String apkFileName;
private String odexPath;
private String libPath;

//这是context 赋值@Overrideprotected void attachBaseContext(Context base) {super.attachBaseContext(base);try {//创建两个文件夹payload_odex,payload_lib 私有的,可写的文件目录File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);odexPath = odex.getAbsolutePath();libPath = libs.getAbsolutePath();apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";File dexFile = new File(apkFileName);Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());if (!dexFile.exists()){dexFile.createNewFile();  //在payload_odex文件夹内,创建payload.apk// 读取程序classes.dex文件byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();// 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载this.splitPayLoadFromDex(dexdata);}// 配置动态加载环境Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名//下面两句不是太理解ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mPackages");WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);//创建被加壳apk的DexClassLoader对象  加载apk内的类和本地代码(c/c++代码)DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));//base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?//把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader  ----有点c++中进程环境的意思~~RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",wr.get(), dLoader);Log.i("demo","classloader:"+dLoader);try{Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");Log.i("demo", "actObj:"+actObj);}catch(Exception e){Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));}} catch (Exception e) {Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));e.printStackTrace();}}@Overridepublic void onCreate() {{//loadResources(apkFileName);Log.i("demo", "onCreate");// 如果源应用配置有Appliction对象,则替换为源应用Applicaiton,以便不影响源程序逻辑。String appClassName = null;try {ApplicationInfo ai = this.getPackageManager().getApplicationInfo(this.getPackageName(),PackageManager.GET_META_DATA);Bundle bundle = ai.metaData;if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。} else {Log.i("demo", "have no application class name");return;}} catch (NameNotFoundException e) {Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));e.printStackTrace();}//有值的话调用该ApplicaitonObject currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",new Class[] {}, new Object[] {});Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mBoundApplication");Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",mBoundApplication, "info");//把当前进程的mApplication 设置成了nullRefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",loadedApkInfo, null);Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mInitialApplication");//http://www.codeceo.com/article/android-context.htmlArrayList mAllApplications = (ArrayList) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",currentActivityThread, "mAllApplications");mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplicationApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,"mApplicationInfo");ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",mBoundApplication, "appInfo");appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod("android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },new Object[] { false, null });//执行 makeApplication(false,null)RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread","mInitialApplication", currentActivityThread, app);ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mProviderMap");Iterator it = mProviderMap.values().iterator();while (it.hasNext()) {Object providerClientRecord = it.next();Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",providerClientRecord, "mLocalProvider");RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider","mContext", localProvider, app);}Log.i("demo", "app:"+app);app.onCreate();}}/** * 释放被加壳的apk文件,so文件 * @param data * @throws IOException */private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {int ablen = apkdata.length;//取被加壳apk的长度   这里的长度取值,对应加壳时长度的赋值都可以做些简化byte[] dexlen = new byte[4];System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);DataInputStream in = new DataInputStream(bais);int readInt = in.readInt();System.out.println(Integer.toHexString(readInt));byte[] newdex = new byte[readInt];//把被加壳apk内容拷贝到newdex中System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);//这里应该加上对于apk的解密操作,若加壳是加密处理的话//?//对源程序Apk进行解密newdex = decrypt(newdex);//写入apk文件   File file = new File(apkFileName);try {FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);localFileOutputStream.write(newdex);localFileOutputStream.close();} catch (IOException localIOException) {throw new RuntimeException(localIOException);}//分析被加壳的apk文件ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));while (true) {ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录,看样子应该是遍历的if (localZipEntry == null) {localZipInputStream.close();break;}//取出被加壳apk用到的so文件,放到 libPath中(data/data/包名/payload_lib)String name = localZipEntry.getName();if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {File storeFile = new File(libPath + "/"+ name.substring(name.lastIndexOf('/')));storeFile.createNewFile();FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);byte[] arrayOfByte = new byte[1024];while (true) {int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);if (i == -1)break;fos.write(arrayOfByte, 0, i);}fos.flush();fos.close();}localZipInputStream.closeEntry();}localZipInputStream.close();}/** * 从apk包里面获取dex文件内容(byte) * @return * @throws IOException */private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(this.getApplicationInfo().sourceDir)));while (true) {ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();if (localZipEntry == null) {localZipInputStream.close();break;}if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {byte[] arrayOfByte = new byte[1024];while (true) {int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);if (i == -1)break;dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);}}localZipInputStream.closeEntry();}localZipInputStream.close();return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();}// //直接返回数据,读者可以添加自己解密方法private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {for(int i=0;i

}

首先我们来看一下具体步骤的代码实现:
1>、得到脱壳Apk中的dex文件,然后从这个文件中得到源程序Apk.进行解密,然后加载

//这是context 赋值
@Override
protected void attachBaseContext(Context base) {
super.attachBaseContext(base);
try {
//创建两个文件夹payload_odex,payload_lib 私有的,可写的文件目录
File odex = this.getDir(“payload_odex”, MODE_PRIVATE);
File libs = this.getDir(“payload_lib”, MODE_PRIVATE);
odexPath = odex.getAbsolutePath();
libPath = libs.getAbsolutePath();
apkFileName = odex.getAbsolutePath() + “/payload.apk”;
File dexFile = new File(apkFileName);
Log.i(“demo”, “apk size:”+dexFile.length());
if (!dexFile.exists())
{
dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内,创建payload.apk
// 读取程序classes.dex文件
byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();

// 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载this.splitPayLoadFromDex(dexdata);}// 配置动态加载环境Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名//下面两句不是太理解ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mPackages");WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);//创建被加壳apk的DexClassLoader对象  加载apk内的类和本地代码(c/c++代码)DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));//base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?//把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader  ----有点c++中进程环境的意思~~RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",wr.get(), dLoader);Log.i("demo","classloader:"+dLoader);try{Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");Log.i("demo", "actObj:"+actObj);}catch(Exception e){Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));}} catch (Exception e) {Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));e.printStackTrace();}

}
这里需要注意的一个问题,就是我们需要找到一个时机,就是在脱壳程序还没有运行起来的时候,来加载源程序的Apk,执行他的onCreate方法,那么这个时机不能太晚,不然的话,就是运行脱壳程序,而不是源程序了。查看源码我们知道。Application中有一个方法:attachBaseContext这个方法,他在Application的onCreate方法执行前就会执行了,那么我们的工作就需要在这里进行
1)、从脱壳程序Apk中找到源程序Apk,并且进行解密操作

//创建两个文件夹payload_odex,payload_lib 私有的,可写的文件目录
File odex = this.getDir(“payload_odex”, MODE_PRIVATE);
File libs = this.getDir(“payload_lib”, MODE_PRIVATE);
odexPath = odex.getAbsolutePath();
libPath = libs.getAbsolutePath();
apkFileName = odex.getAbsolutePath() + “/payload.apk”;
File dexFile = new File(apkFileName);
Log.i(“demo”, “apk size:”+dexFile.length());
if (!dexFile.exists())
{
dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内,创建payload.apk
// 读取程序classes.dex文件
byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();

// 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载this.splitPayLoadFromDex(dexdata);

}
这个脱壳解密操作一定要和我们之前的加壳以及加密操作对应,不然就会出现Dex加载错误问题
A) 从Apk中获取到Dex文件

/**

  • 从apk包里面获取dex文件内容(byte)
  • @return
  • @throws IOException
    */
    private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {
    ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
    ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
    new BufferedInputStream(new FileInputStream(
    this.getApplicationInfo().sourceDir)));
    while (true) {
    ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();
    if (localZipEntry == null) {
    localZipInputStream.close();
    break;
    }
    if (localZipEntry.getName().equals(“classes.dex”)) {
    byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
    while (true) {
    int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
    if (i == -1)
    break;
    dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);
    }
    }
    localZipInputStream.closeEntry();
    }
    localZipInputStream.close();
    return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();
    }
    其实就是解压Apk文件,直接得到dex文件即可

B) 从脱壳Dex中得到源Apk文件

/**

  • 释放被加壳的apk文件,so文件

  • @param data

  • @throws IOException
    */
    private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
    int ablen = apkdata.length;
    //取被加壳apk的长度 这里的长度取值,对应加壳时长度的赋值都可以做些简化
    byte[] dexlen = new byte[4];
    System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);
    ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);
    DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
    int readInt = in.readInt();
    System.out.println(Integer.toHexString(readInt));
    byte[] newdex = new byte[readInt];
    //把被加壳apk内容拷贝到newdex中
    System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
    //这里应该加上对于apk的解密操作,若加壳是加密处理的话
    //?

    //对源程序Apk进行解密
    newdex = decrypt(newdex);

    //写入apk文件
    File file = new File(apkFileName);
    try {
    FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);
    localFileOutputStream.write(newdex);
    localFileOutputStream.close();
    } catch (IOException localIOException) {
    throw new RuntimeException(localIOException);
    }

    //分析被加壳的apk文件
    ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
    new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
    while (true) {
    ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录,看样子应该是遍历的
    if (localZipEntry == null) {
    localZipInputStream.close();
    break;
    }
    //取出被加壳apk用到的so文件,放到 libPath中(data/data/包名/payload_lib)
    String name = localZipEntry.getName();
    if (name.startsWith(“lib/”) && name.endsWith(".so")) {
    File storeFile = new File(libPath + “/”
    + name.substring(name.lastIndexOf(’/’)));
    storeFile.createNewFile();
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);
    byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
    while (true) {
    int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
    if (i == -1)
    break;
    fos.write(arrayOfByte, 0, i);
    }
    fos.flush();
    fos.close();
    }
    localZipInputStream.closeEntry();
    }
    localZipInputStream.close();

}

C) 解密源程序Apk
////直接返回数据,读者可以添加自己解密方法
private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {
for(int i=0;i srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
}
return srcdata;
}
这个解密算法和加密算法是一致的

2>、加载解密之后的源程序Apk

//配置动态加载环境
Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
“android.app.ActivityThread”, “currentActivityThread”,
new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名
//下面两句不是太理解
ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
“android.app.ActivityThread”, currentActivityThread,
“mPackages”);
WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
//创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码(c/c++代码)
DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
“android.app.LoadedApk”, wr.get(), “mClassLoader”));
//base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?
//把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~
RefInvoke.setFieldOjbect(“android.app.LoadedApk”, “mClassLoader”,
wr.get(), dLoader);

Log.i(“demo”,“classloader:”+dLoader);

try{
Object actObj = dLoader.loadClass(“com.example.forceapkobj.MainActivity”);
Log.i(“demo”, “actObj:”+actObj);
}catch(Exception e){
Log.i(“demo”, “activity:”+Log.getStackTraceString(e));
}

2)、找到源程序的Application程序,让其运行
@Override
public void onCreate() {
{
//loadResources(apkFileName);

Log.i("demo", "onCreate");// 如果源应用配置有Appliction对象,则替换为源应用Applicaiton,以便不影响源程序逻辑。String appClassName = null;try {ApplicationInfo ai = this.getPackageManager().getApplicationInfo(this.getPackageName(),PackageManager.GET_META_DATA);Bundle bundle = ai.metaData;if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。} else {Log.i("demo", "have no application class name");return;}} catch (NameNotFoundException e) {Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));e.printStackTrace();}//有值的话调用该ApplicaitonObject currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",new Class[] {}, new Object[] {});Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mBoundApplication");Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",mBoundApplication, "info");//把当前进程的mApplication 设置成了nullRefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",loadedApkInfo, null);Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mInitialApplication");//http://www.codeceo.com/article/android-context.htmlArrayList mAllApplications = (ArrayList) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",currentActivityThread, "mAllApplications");mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplicationApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,"mApplicationInfo");ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",mBoundApplication, "appInfo");appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod("android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },new Object[] { false, null });//执行 makeApplication(false,null)RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread","mInitialApplication", currentActivityThread, app);ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread,"mProviderMap");Iterator it = mProviderMap.values().iterator();while (it.hasNext()) {Object providerClientRecord = it.next();Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",providerClientRecord, "mLocalProvider");RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider","mContext", localProvider, app);}Log.i("demo", "app:"+app);app.onCreate();}

}
直接在脱壳的Application中的onCreate方法中进行就可以了。这里我们还可以看到是通过AndroidManifest.xml中的meta标签获取源程序Apk中的Application对象的。
下面来看一下AndoridManifest.xml文件中的内容:

在这里我们定义了源程序Apk的Application类名。

项目下载:http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102741

四、运行程序
那么到这里我们就介绍完了,这三个项目的内容,下面就来看看如何运行吧:

运行步骤:

第一步:得到源程序Apk文件和脱壳程序的Dex文件

运行源程序和脱壳程序项目,之后得到这两个文件(记得将classes.dex文件改名ForceApkObj.dex),然后使用加壳程序进行加壳:

这里的ForceApkObj.apk文件和ForceApkObj.dex文件是输入文件,输出的是classes.dex文件。

第二步:替换脱壳程序中的classes.dex文件

我们在第一步中得到加壳之后的classes.dex文件之后,并且我们在第一步运行脱壳项目的时候得到一个ReforceApk.apk文件,这时候我们使用解压缩软件进行替换:

第三步:我们在第二步的时候得到替换之后的ReforceApk.apk文件,这个文件因为被修改了,所以我们需要从新对他签名,不然运行也是报错的。

工具下载:http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102767

下载之后的工具需要用ReforeceApk.apk文件替换ReforceApk_des.apk文件,然后运行run.bat就可以得到签名之后的文件了。

run.bat文件的命令如下:

cd C:\Users\i\Desktop\forceapks
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk.apk jiangwei
del ReforceApk.apk

这里最主要的命令就是中间的一条签名的命令,关于命令的参数说明如下:

jarsigner -verbose -keystore 签名文件 -storepass 密码 -keypass alias的密码 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA 签名后的文件 签名前的apk alias名称

eg:
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk_src.apk jiangwei

签名文件的密码:123456
alais的密码:123456

所以这里我们在得到ReforceApk.apk文件的时候,需要签名,关于Eclipse中如何签名一个Apk的话,这里就不多说了,自己google一下吧:

那么通过上面的三个步骤之后我们得到一个签名之后的最终文件:ReforceApk_des.apk

我们安装这个Apk,然后运行,效果如下:

看到运行结果的那一瞬间,我们是多么的开心,多么的有成就感,但是这个过程中遇到的问题,是可想而知的。

我们这个时候再去反编译一下源程序Apk(这个文件是我们脱壳出来的payload.apk,看ReforeceApk中的代码,就知道他的位置了)

发现dex文件格式是不正确的。说明我们的加固是成功的。

五、遇到的问题
1、研究的过程中遇到签名不正确的地方,开始的时候,直接替换dex文件之后,就直接运行了Apk,但是总是提示签名不正确。

2、运行的过程中说找不到源程序中的Activity,这个问题其实我在动态加载的那篇文章中说道了,我们需要在脱壳程序中的AndroidManifest.xml中什么一下源程序中的Activiity:

六、技术要点
1、对Dex文件格式的了解

2、动态加载技术的深入掌握

3、Application的执行流程的了解

4、如何从Apk中得到Dex文件

5、如何从新签名一个Apk程序

七、综合概述
我们通过上面的过程可以看到,关于Apk加固的工作还是挺复杂的,涉及到的东西也挺多的,下面就在来总结一下吧:

1、加壳程序

任务:对源程序Apk进行加密,合并脱壳程序的Dex文件 ,然后输入一个加壳之后的Dex文件

语言:任何语言都可以,不限于Java语言

技术点:对Dex文件格式的解析

2、脱壳程序

任务:获取源程序Apk,进行解密,然后动态加载进来,运行程序

语言:Android项目(Java)

技术点:如何从Apk中获取Dex文件,动态加载Apk,使用反射运行Application

八、总结
Android中的Apk反编译可能是每个开发都会经历的事,但是在反编译的过程中,对于源程序的开发者来说那是不公平的,那么Apk加固也是应运而生,但是即使是这样,我们也还是做不到那么的安全,现在网上也是有很多文章在解析梆梆加固的原理了。而且有人破解成功了,那么加固还不是怎么安全。最后一句话:逆向和加固是一个永不停息的战争。

作者:尼古拉斯_赵四
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48415225
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