一、Dex加壳由来
最近在学习apk加密，在网上看了一篇《Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现》，我发现原文把整个apk都写入到dex文件中，如果apk小还好，当原APK大于200M，客户端解壳很费劲，打开后应用就卡住了，如果只是把原apk的dex加壳不就很容易解开了嘛。我不是原创，只是按照我自己的思路将大神的加固稍作调整，并且将整个项目整理如下。
二、Dex结构
dex_structure.png
如图所示，新的dex由解壳dex、dex集合、dex集合描述和描述长度组成
三、核心代码
- 加壳
/**
* 给apk加壳
* @param primaryApkPath 原apk
* @param unShellApkPath 解壳apk
* @param outApkPath 加壳后新APK
* @throws Exception
*/
public static void apkShell(String primaryApkPath,String unShellApkPath,String outApkPath) throws Exception{
if(!FileUtils.isExit(primaryApkPath, unShellApkPath)){
throw new RuntimeException("check params");
}
//解压原apk
String unPrimaryApkDstPath = primaryApkPath.replace(".apk", "");
ApkToolUtils.decompile(primaryApkPath, unPrimaryApkDstPath);
String primaryManifestPath = unPrimaryApkDstPath + File.separator + "AndroidManifest.xml";
//解压解壳apk
String unShellApkDstPath = unShellApkPath.replace(".apk", "");
ApkToolUtils.decompile(unShellApkPath, unShellApkDstPath);
String unShellManifestPath = unShellApkDstPath + File.separator + "AndroidManifest.xml";
String unShellDexPath = unShellApkDstPath + File.separator + "classes.dex";
File unShellFile = new File(unShellDexPath);
File unApkDir = new File(unPrimaryApkDstPath);
ArrayList dexArray = new ArrayList();
for(File file : unApkDir.listFiles()){//读取解壳后的dex
if(file.getName().endsWith(".dex")){
dexArray.add(file);
}
}
String shellDexPath = unPrimaryApkDstPath + File.separator + "classes.dex";
shellDex(dexArray, unShellFile, shellDexPath);//生产新的dex（加壳）
String mateInfPath = unPrimaryApkDstPath + File.separator +"META-INF";//删除meta-inf，重新签名后会生成
FileUtils.delete(mateInfPath);
for(File file : dexArray){//清理多余dex文件
if(file.getName().equals("classes.dex")){
continue;
}
FileUtils.delete(file.getAbsolutePath());
}
String unShellApplicationName = AndroidXmlUtils.readApplicationName(unShellManifestPath);//解壳ApplicationName
String primaryApplicationName = AndroidXmlUtils.readApplicationName(primaryManifestPath);//原applicationName
AndroidXmlUtils.changeApplicationName(primaryManifestPath, unShellApplicationName);//改变原Applicationname为解壳ApplicationName
if(primaryApplicationName != null){//将原ApplicationName写入mateData中，解壳application中会读取并替换应用Application
AndroidXmlUtils.addMateData(primaryManifestPath, "APPLICATION_CLASS_NAME", primaryApplicationName);
}
//回编，回编系统最好是linux
ApkToolUtils.compile(unPrimaryApkDstPath,outApkPath);
//v1签名
SignUtils.V1(outApkPath, SignUtils.getDefaultKeystore());
//清理目录
FileUtils.delete(unPrimaryApkDstPath);
FileUtils.delete(unShellApkDstPath);
}
加壳工程是一个java工程，解压apk使用了apktool，apktool这个工具最好是在linux下使用，xml操作使用了W3C java自带的，不咋个好用，为了项目简单没用其他的jar包。加壳项目中对byte数组的加密使用了aes，也可以用其他方法去实现。
- 解壳
/**
* 从壳的dex文件中分离出原来的dex文件
* @param data
* @param primaryDexDir
* @throws IOException
*/
public void splitPrimaryDexFromShellDex(byte[] data, String primaryDexDir) throws IOException, InvalidKeyException, BadPaddingException, NoSuchAlgorithmException, IllegalBlockSizeException, NoSuchPaddingException {
int shellDexLen = data.length;
byte[] dexFileCommentLenByte = new byte[4];//dex信息长度
System.arraycopy(data, shellDexLen-4, dexFileCommentLenByte, 0, 4);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexFileCommentLenByte);
DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
int dexFileCommentLen = in.readInt();
byte[] dexFileCommentByte = new byte[dexFileCommentLen];//dex信息正文
System.arraycopy(data,shellDexLen-4-dexFileCommentLen,dexFileCommentByte,0,dexFileCommentLen);
String dexFileComment = new String(dexFileCommentByte);
LogUtils.d("dex comment:"+dexFileComment);
ArrayList<DexFile> dexFileArrayList = (ArrayList<DexFile>) JSON.parseArray(dexFileComment,DexFile.class);
int currentReadEndIndex = shellDexLen - 4 - dexFileCommentLen;//当前已经读取到的内容的下标
for(int i = dexFileArrayList.size()-1; i>=0; i--){//取出所有的dex,并写入到payload_dex目录下
DexFile dexFile = dexFileArrayList.get(i);
byte[] primaryDexData = new byte[dexFile.getDexLength()];
System.arraycopy(data,currentReadEndIndex-dexFile.getDexLength(),primaryDexData,0,dexFile.getDexLength());
primaryDexData = decryAES(primaryDexData);//界面
File primaryDexFile = new File(primaryDexDir,dexFile.getDexName());
if(!primaryDexFile.exists()) primaryDexFile.createNewFile();
FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(primaryDexFile);
localFileOutputStream.write(primaryDexData);
localFileOutputStream.close();
currentReadEndIndex -= dexFile.getDexLength();
}
}
//代码片段，DexClassLoder加载多个dex
//找到dex并通过DexClassLoader去加载
StringBuffer dexPaths = new StringBuffer();
for(File file:dex.listFiles()){
dexPaths.append(file.getAbsolutePath());
dexPaths.append(File.pathSeparator);
}
dexPaths.delete(dexPaths.length()-1,dexPaths.length());
LogUtils.d(dexPaths.toString());
DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader(dexPaths.toString(), odex.getAbsolutePath(),getApplicationInfo().nativeLibraryDir,(ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));//android4.4后ART会对dex做优化，第一次加载时间较长，后面就很快了
将原项目dex从壳dex中获取出来，然后在onCreate中将dex拼接后使用DexClassLoder加载，nativeLibrary咋们只对dex做了加壳所以可以直接使用Application的nativeLibraryDir。
其它核心代码，application替换这类的，可以在原文中查看。
四、效果
effect.jpg
从左往右分别为原demo工程的apk，为了实现多dex加了很多费代码，加壳后的apk，解壳apk。可以看出加壳后项目demo工程的dex被隐藏，显示的是解壳工程的代码
五、待优化
- 将客户端的解密放入native层；
- 将解密后的dex文件隐藏；
解密后的文件依旧存于应用的私有存储空间中，ROOT了的手机和模拟器很容易就可以拿到解密后的dex，所以这种加壳方法只是将代码从apk中隐藏。
如果有好的解决方法，或者好的加壳方法望告知！
附送整个项目代码代码传送门