Android APK 加固技术探究（三）
Android APK 加固技术探究（一）
Android APK 加固技术探究（二）
Android APK 加固技术探究（三）
为了保证 Android 应用的源码安全性，我们一般会对上线的应用进行代码混淆，然而仅仅做代码混淆还不够，我们还要对我们的应用加固，防止别人通过反编译获取到我们的源码。目前 apk 加固技术比较成熟完善，市面上比较流行的有“360加固”。本文就 apk 加固技术做一个技术探究，希望读者看过后能明白加固的其中原理，并也能自己实现加固方案。
源码地址：
Gitee https://gitee.com/openjk/apk-jiagu
Github https://github.com/openJK-dev/AppJiagu-java
在 Android apk 加固技术探究（二）中，我们已经通过创建 Steady 模块生成了一个 shell.arr 文件，用来对加密后的 dex 文件进行解密和类加载操作。这篇文章主要讲解如何对原 apk 的 dex 加密和把 shell.arr 打入到原 apk 中并最终生成一个新的 apk
一、反编译 APK 文件
Android APK 加固技术探究（一）中讲解了如何反编译 apk 文件，这里使用 apktool 这个工具来反编译 apk。通过执行命令 java -jar outlibs/apktool_2.5.0.jar d ‘待解压apk路径’ -o ‘解压后存放的路径’
/**
* 反编译 APK 文件
*/
fun apkDecode(){
println("开始反编译")
val process = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar outlibs/apktool_2.5.0.jar d "+ orginApk.absolutePath+" -o "+apkDecode.absolutePath)
process.waitFor()
if(process.exitValue() != 0) {
FileUtils.printStream(process.errorStream)
}else{
FileUtils.printStream(process.inputStream)
}
process.destroy()
}
二、修改 AndroidManifest.xml 文件
步骤一中获得了解压后的文件目录，找到目录中的 AndroidManifest 文件。这里修改 AndroidManifest.xml 文件尝试过有2种方式，一种是通过 “AXMLEditor.jar” 和 “AXMLPrinter2.jar” 工具修改 AndroidManifest.xml 文件，另一种是通过 SAX 的方式解析 xml 文件，然后在相应的节点位置插入需要的数据，最后发现方法一虽然修改了xml 文件但是最终打包的新 APK 中 AndroidManifest.xml 文件没有生效，后来使用方法二生效了。下面把2种方式的代码都贴出来，如果哪个大佬发现了方法一中的问题，还请不吝赐教。
方法一：关于 “AXMLEditor.jar” 和 “AXMLPrinter2.jar” 两个工具如何使用可以自行百度，这里不做展开
/**
* 修改 AndroidManifest
*/
fun changeAndroidManifest(apkUnzipDir:File){
val aManifest = apkUnzipDir.listFiles { _, name ->
name?.equals("AndroidManifest.xml") == true
}
val file = if (aManifest != null && aManifest.isNotEmpty()) {
aManifest[0]
}else{null}
file?.let {
//将模版插入 AndroidManifest 中
val process2 = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar outlibs/AXMLEditor.jar -tag -i tool/src/main/assets/ApplicationName.xml " +
file.absolutePath+" "+file.absolutePath)
process2.waitFor()
if(process2.exitValue() != 0) {
println("2")
FileUtils.printStream(process2.errorStream)
}
process2.destroy()
//解析出原来的 Application 类名
var process0 = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar tool/libs/AXMLPrinter2.jar "+file.absolutePath)
process0.waitFor()
val applicationPath = XmlParseUtils.sax2xml(process0.inputStream)
if(process0.exitValue() != 0){
println("0")
FileUtils.printStream(process0.errorStream)
}
process0.destroy()
//参考 https://github.com/fourbrother/AXMLEditor
//修改 Application 下 插入标签的值
val process1 = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar tool/libs/AXMLEditor.jar -attr -i meta-data package value "+applicationPath
+ " " + file.absolutePath+" "+file.absolutePath)
process1.waitFor()
if(process1.exitValue() != 0){
println("1")
FileUtils.printStream(process1.errorStream)
}
process1.destroy()
//参考 https://github.com/fourbrother/AXMLEditor
//修改 Application 下 name 标签
val process3 = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar tool/libs/AXMLEditor.jar -attr -m application package name com.sakuqi.shell.NewApplication"
+ " " + file.absolutePath+" "+file.absolutePath)
process3.waitFor()
if(process3.exitValue() != 0){
println("3")
FileUtils.printStream(process3.errorStream)
}
process3.destroy()
//解析出原来的 Application 类名
var process4 = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar tool/libs/AXMLPrinter2.jar "+file.absolutePath)
process4.waitFor()
FileUtils.printStream(process4.inputStream)
process4.destroy()
}
}
方法二：SAXReader 的使用方式自行查看相关 API 文档
/**
* 修改 xml 文件
*/
fun changeAndroidManifest(){
println("开始修改 AndroidManifest")
var manifestFile = File("output/apktool/decode/AndroidManifest.xml")
changeXmlBySax(manifestFile,"com.sakuqi.steady.SteadyApplication")
//com.sakuqi.steady.SteadyApplication名称为 Shell.arr 中的Application 类
}
/**
* 修改xml文件
*/
fun changeXmlBySax(fileXml:File,newApplicationName:String){
var sax = SAXReader()
var document = sax.read(fileXml)
var root = document.rootElement
var application = root.element("application")
//原有的 application 名称
var applicationName = application.attributeValue("name")
var applicationAttr = application.attribute("name")
//将壳中的 application 替换原来的 application
applicationAttr.text = newApplicationName
var element = application.addElement("meta-data")
element.addAttribute("android:name","app_name")
element.addAttribute("android:value",applicationName)
saveDocument(document,fileXml)
}
fun saveDocument(document:Document,file:File){
var osWrite = OutputStreamWriter(FileOutputStream(file))
var format = OutputFormat.createPrettyPrint()// 获取输出的指定格式
format.encoding = "UTF-8"
var writer = XMLWriter(osWrite,format)
writer.write(document)
writer.flush()
writer.close()
}
三、编译修改 AndroidManifest.xml 后的反编译目录
/**
* 编译 APK 文件
*/
fun apkBuild(){
println("开始重新编译")
val process = Runtime.getRuntime()
.exec("java -jar outlibs/apktool_2.5.0.jar b "+ "反编译后的目录"+" -o "+ “编译后的目录”)
process.waitFor()
if(process.exitValue() != 0) {
FileUtils.printStream(process.errorStream)
}else{
FileUtils.printStream(process.inputStream)
}
process.destroy()
}
四、解压 APK 文件并加密所以 Dex 文件
解压使用的是 java.util.zip.ZipFile 类，这里封装了工具类最后会放到源码里，这里就不展开了。解压后需要将原 apk 中的签名文件删除，以便后续重新签名。过滤出解压目录下的所有 dex 后缀文件，然后对其进行加密，需要注意的是加密方式需要和 shell.arr 中的解密方式保持一致，这里使用的是 AES 的加密方式，源代码会在后续的开源项目中展示。加密后需要将原来的 dex 文件删除。大致代码如下：
/**
* 解压 APK 文件并加密所有的dex文件
*/
fun unZipApkAndEncrypt(){
println("解压 APK")
val apkUnzipDir = File("output/unzip/apk")
if(!apkUnzipDir.exists()){
apkUnzipDir.mkdirs()
}
FileUtils.delete(apkUnzipDir)
ZipUtils.unZip(apkBuild,apkUnzipDir)
//删除 META-INF/CERT.RSA,META-INF/CERT.SF,META-INF/MANIFEST.MF
val certRSA = File(apkUnzipDir,"META-INF/CERT.RSA")
certRSA.delete()
val certSF = File(apkUnzipDir,"META-INF/CERT.SF")
certSF.delete()
val manifestMF = File(apkUnzipDir,"META-INF/MANIFEST.MF")
manifestMF.delete()
//changeAndroidManifest(apkUnzipDir)
//获取dex 文件
val apkFiles = apkUnzipDir.listFiles(object :FilenameFilter{
override fun accept(dir: File?, name: String?): Boolean {
return name?.endsWith(".dex") == true
}
})
for (dexFile in apkFiles){
val name = dexFile.name
println("dex:$name")
val bytes = DexUtils.getBytes(dexFile)
val encrypt: ByteArray? = EncryptUtils.encrypt(bytes, EncryptUtils.ivBytes)
val fos: FileOutputStream = FileOutputStream(
File(
dexFile.parent,
"secret-" + dexFile.getName()
)
)
fos.write(encrypt)
fos.flush()
fos.close()
dexFile.delete()
}
}
五、解压壳 aar 得到 class.jar ,然后把 class.jar 在转换成 class.dex，再将class.dex 移到原 apk 的解压目录，最后压缩成新的 apk 文件
这里解压依然使用的是 unzip 的工具类，转换 class.dex 使用的是 Android SDK 中自带的命令 dx
/**
* 解压壳aar 并转化jar 为dex
*/
fun makeDecodeDex(){
println("解压壳 AAR")
var shellUnzipDir = File("output/unzip/shell")
if(!shellUnzipDir.exists()){
shellUnzipDir.mkdirs()
}
FileUtils.delete(shellUnzipDir)
//解压 AAR
ZipUtils.unZip(shellAAR,shellUnzipDir)
//将 jar 转成 dex
println("将 jar 转成 dex")
var shellJar = File(shellUnzipDir,"classes.jar")
var shellDex = File("output/unzip/apk","classes.dex")
DexUtils.dxCommand(shellJar,shellDex)
moveLibSoToApk()
//打包
println("打包 APK")
var unsignedApk = File("output/unsigned_$orginApkName")
ZipUtils.zip(File("output/unzip/apk"),unsignedApk)
}
/**
* 将壳中的lib文件移到apk 中
*/
fun moveLibSoToApk(){
var shellUnzipLibDir = File("output/unzip/shell/jni")
var apkUnzipLibDir = File("output/unzip/apk/lib")
if(!apkUnzipLibDir.exists()){
apkUnzipLibDir.mkdirs()
}
FileUtils.copy(shellUnzipLibDir,apkUnzipLibDir)
}
object DexUtils {
@Throws(IOException::class,InterruptedException::class)
fun dxCommand(jar:File,dex:File){
var runtime = Runtime.getRuntime()
var process = runtime.exec("dx --dex --output "+dex.absolutePath+" "+jar.absolutePath)
try {
process.waitFor()
}catch (e:InterruptedException){
e.printStackTrace()
throw e
}
if(process.exitValue() != 0){
val inputStream = process.errorStream
var buffer = ByteArray(1024)
val bos = ByteArrayOutputStream()
var len = inputStream.read(buffer)
while (len != -1){
bos.write(buffer,0,len)
len = inputStream.read(buffer)
}
System.out.println(String(bos.toByteArray(), Charset.forName("GBK")))
throw RuntimeException("dx run failed")
}else{
System.out.println("执行成功:"+process.exitValue())
}
process.destroy()
}
/**
* 读取文件
* @param file
* @return
* @throws Exception
*/
@Throws(Exception::class)
fun getBytes(file: File?): ByteArray {
val r = RandomAccessFile(file, "r")
val buffer = ByteArray(r.length().toInt())
r.readFully(buffer)
r.close()
return buffer
}
}
五、将压缩后的新的 apk 文件进行 zip 对齐操作
/**
* 对齐
*/
fun zipalign(){
println("将打包的 apk 对齐")
var unsignedApk = File("output/unsigned_$orginApkName")
val alignedApk = File("output/unsigned-aligned_$orginApkName")
val process = Runtime.getRuntime().exec(
"zipalign -p -f -v 4 " + unsignedApk.absolutePath + " " + alignedApk.absolutePath)
process.waitFor(5,TimeUnit.SECONDS)
try {
if (process.exitValue() != 0) {
println("zipalign 出错")
FileUtils.printStream(process.errorStream)
} else {
FileUtils.printStream(process.inputStream)
}
println("完成 apk 的对齐")
process.destroy()
}catch (e:Exception){
println("对齐超时...")
}
}
六、将对齐后的 apk 文件进行签名
/**
* 对 APK 签名
*/
fun jksToApk(){
println("签名 APK")
var signedApk = File("output/signed_$orginApkName")
val alignedApk = File("output/unsigned-aligned_$orginApkName")
SignUtils.signature(alignedApk,signedApk,signFile.absolutePath)
}
object SignUtils {
@Throws(InterruptedException::class, IOException::class)
fun signature(unsignedApk: File, signedApk: File, keyStore: String) {
val cmd = arrayOf(
"jarsigner",
"-sigalg",
"SHA1withRSA",
"-digestalg",
"SHA1",
"-keystore",
keyStore,
"-storepass",
"密码",
"-keypass",
"密码",
"-signedjar",
signedApk.absolutePath,
unsignedApk.absolutePath,
"alinas"
)
val process = Runtime.getRuntime().exec(cmd)
println("start sign")
try {
val waitResult = process.waitFor()
println("waitResult: $waitResult")
} catch (e: InterruptedException) {
e.printStackTrace()
throw e
}
println("process.exitValue() " + process.exitValue())
if (process.exitValue() != 0) {
val inputStream = process.errorStream
var len: Int
val buffer = ByteArray(2048)
val bos = ByteArrayOutputStream()
len = inputStream.read(buffer)
while (len != -1) {
bos.write(buffer, 0, len)
len = inputStream.read(buffer)
}
println(String(bos.toByteArray(), Charset.forName("gbk")))
throw RuntimeException("签名执行失败")
}
println("finish signed")
process.destroy()
}
}
至此 apk 的加固流程全部讲完