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。

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 <code>keytool</code>.

*

* @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) {

&nbs
1e92b
p; 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
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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
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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
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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
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//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

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+++ 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

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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：

23ff7

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@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

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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

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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<N; 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<Signature> set1 = new HashSet<Signature>();

9 for (Signature sig : s1) {

10 set1.add(sig);

11 }

12 HashSet<Signature> set2 = new HashSet<Signature>();

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坏。