Android使用C/C++来保存密钥

Android使用C/C++来保存密钥

本文主要介绍如何通过native方法调用取出密钥，以替代原本直接写在Java中，或写在gradle脚本中的不安全方式。

为什么要这么做

如果需要在本地存储一个密钥串，典型的方式有
1. 直接写在java source code中
2. 写在gradle脚本中，使用BuildConfig读取
3. 写在gradle.properties中，再到gradle脚本中读取，后面同第二点
4. 使用native方法，读取存放在C/C++中的字段

本质上来讲方式1，2，3**没有什么区别**。1为硬编码，2可以做到在不同的BuildType使用不同的密钥,3将配置写到脚本之外，方便管理查看。

然而，在项目编译之后，方式1，2，3都会把密钥直接替换到字节码文件中，对于反编译如此方便的Android来说，无疑是将密钥拱手让人。

因此，将密钥放在难以反编译的C/C++代码中，是一个解决的办法。

怎么做

java怎么调用C/C++方法

如果想详细的明白以下步骤，请查阅JNI相关的资料，此处仅列出大概步骤。

1. 下载ndk
2. 在类中声明native方法。

  public class A {

      public native String nativeMethod();

  }

1. 在项目根目录下新建一个名为jni的目录，并在其中新建三个文件，分别为：

   • Android.mk (名字固定)
   • Application.mk （名字固定）
   • Project.cpp （名字随意）

2. Android.mk

   文件的内容如下：

   LOCAL_PATH := $(call my-dir)
   
   include $(CLEAR_VARS)
   
   LOCAL_MODULE := project
   LOCAL_SRC_FILES := Project.cpp
   
   include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

   除了LOCAL_MODULE和LOCAL_SRC_FILES之外，其它都是固定的。前者是这个库的名称，后者是cpp文件的路径。

3. Application.mk

   文件的内容如下：

   APP_ABI := all

   意思是生成所有平台的so库。

4. Project.cpp

   
   #include 
   
   
   #include 
   
   
   #include 
   
   
   
   #ifdef __cplusplus
   
   extern "C"{
   
   #endif
   
   
   jstring Java_[ClassAPackage]_A_nativeMethod(JNIEnv *env,jobject thiz) {
   
     // 返回密钥
     return (env)->NewStringUTF("你的密钥");
   
   }
   
   
   #ifdef __cplusplus
   
   }
   
   #endif
   

   ClassAPackage为类A在java中的包名全称，并将分隔的.改成_

5. 以上就把native的代码写好了，在第一步下载好的NDK里面，使用解压后目录下的一个叫ndk-build的程序。cd到jni目录下，执行ndk-build,如果执行无误的话，会如下图所示。

   

6. 执行完上一步之后，会生成一个与jni同级的目录libs，将libs下的文件拷贝到app/src/main/jniLibs目录下。

7. 在类A中，加入以下静态语句块，引入编译好的native库。

   static {
     System.loadLibrary("project");
   }

   这里的"project"就是在第4步中的LOCAL_MODULE的值。

8. 到了这一步，就可以拿到native代码中保存的值了。

有啥问题不

肯定有啊。

试想，如果有人将我们的.so包拿到了（把apk解包就能拿到），然后自己声明native方法，load本地库，然后调用native方法，那么我们做的这么多是不是都白费了？是的，白费了。所以我们需要改进。

如何改进

有什么东西，只有你自己知道，并且有的，但是别人不能模仿的？－－应用签名。

那么，我们在native代码里面，先验证一下应用的签名是否是我们的，如果是，才返回正确的密钥。

1. 获取签名唯一字符串
   将BuildVariants切换到release，也就是使用生产版本的签名文件，然后将下面的代码粘贴至任意一个Activity内，在控制台里，可以获取这个字符串。

public void getSignInfo() {
       try {
           PackageInfo packageInfo = getPackageManager().getPackageInfo(
                   getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);
           Signature[] signs = packageInfo.signatures;
           Signature sign = signs[0];
           System.out.println(sign.toCharsString());
       } catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }

1. 修改native方法的声明，传入Context对象。

public native String nativeMethod(Context context);

1. 修改C++代码，添加验证逻辑。

#include 
#include 
#include 

#ifdef __cplusplus
extern "C"{
#endif

static jclass contextClass;
static jclass signatureClass;
static jclass packageNameClass;
static jclass packageInfoClass;

/**
    之前生成好的签名字符串
*/
const char* RELEASE_SIGN = "第1步，生成好的字符串";

/*
    根据context对象,获取签名字符串
*/
const char* getSignString(JNIEnv *env,jobject contextObject) {
    jmethodID getPackageManagerId = (env)->GetMethodID(contextClass, "getPackageManager","()Landroid/content/pm/PackageManager;");
    jmethodID getPackageNameId = (env)->GetMethodID(contextClass, "getPackageName","()Ljava/lang/String;");
    jmethodID signToStringId = (env)->GetMethodID(signatureClass, "toCharsString","()Ljava/lang/String;");
    jmethodID getPackageInfoId = (env)->GetMethodID(packageNameClass, "getPackageInfo","(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
    jobject packageManagerObject =  (env)->CallObjectMethod(contextObject, getPackageManagerId);
    jstring packNameString =  (jstring)(env)->CallObjectMethod(contextObject, getPackageNameId);
    jobject packageInfoObject = (env)->CallObjectMethod(packageManagerObject, getPackageInfoId,packNameString, 64);
    jfieldID signaturefieldID =(env)->GetFieldID(packageInfoClass,"signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
    jobjectArray signatureArray = (jobjectArray)(env)->GetObjectField(packageInfoObject, signaturefieldID);
    jobject signatureObject =  (env)->GetObjectArrayElement(signatureArray,0);
    return (env)->GetStringUTFChars((jstring)(env)->CallObjectMethod(signatureObject, signToStringId),0);
}

jstring Java_[ClassAPackage]_A_nativeMethod(JNIEnv *env,jobject thiz,jobject contextObject) {

    const char* signStrng =  getSignString(env,contextObject);
    if(strcmp(signStrng,RELEASE_SIGN)==0)//签名一致  返回合法的 api key，否则返回错误
    {
       return (env)->NewStringUTF("你的密钥");
    }else
    {
       return (env)->NewStringUTF("error");
    }
}


/**
    利用OnLoad钩子,初始化需要用到的Class类.
*/
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad (JavaVM* vm,void* reserved){

     JNIEnv* env = NULL;
     jint result=-1;
     if(vm->GetEnv((void**)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK)
       return result;

     contextClass = (jclass)env->NewGlobalRef((env)->FindClass("android/content/Context"));
     signatureClass = (jclass)env->NewGlobalRef((env)->FindClass("android/content/pm/Signature"));
     packageNameClass = (jclass)env->NewGlobalRef((env)->FindClass("android/content/pm/PackageManager"));
     packageInfoClass = (jclass)env->NewGlobalRef((env)->FindClass("android/content/pm/PackageInfo"));

     return JNI_VERSION_1_4;
 }

#ifdef __cplusplus
}
#endif

getSignString方法也许看起很复杂，如果熟悉java反射的Api的话，其实很类似，就是拿到方法Id，调用方法。

**以上就是本文的讨论内容，有些技术细节没有深入介绍，请自行查阅相关资料。
如果有不同的方式，欢迎讨论**

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