Android数字证书具体应用机制

Android手机操作系统作为一款比较流行的开源系统在手机领域占据着举足轻重的地位。 在Android系统中，所有安装到系统的应用程序都必有一个Android数字证书，此数字证书用于标识应用程序的作者和在应用程序之间建立信任关系,如果一个permission的protectionLevel为signature，那么就只有那些跟该permission所在的程序拥有同一个数字证书的应用程序才能取得该权限。

Android使用Java的数字证书相关的机制来给apk加盖数字证书，要理解Android数字证书，需要先了解以下数字证书的概念和java的数字证书机制。
基础概念：数字证书：
数字证实是采用数字手段来证实用户身份的一种方法。数字证书含有两部分数据：一部分是对应主体（单位或个人）的信息，另一部分是这个主体所对应的公钥。即数字证书保存了主体和它的公钥的一一对应关系，用于自我认证（向其他的用户证明自己的身份）。

Java数字证书工具。
Java中的keytool.exe可以用来创建数字证书，所有的数字证书是以一条一条(采用别名区别)的形式存入证书库的中，证书库中的一条证书包含该条证书的私钥，公钥和对应的数字证书的信息。证书库中的一条证书可以导出数字证书文件，数字证书文件只包括主体信息和对应的公钥。

每一个证书库是一个文件组成，它有访问密码，在首次创建时，它会自动生成证书库，并要求指定访问证书库的密码。
在创建证书的的时候，需要填写证书的一些信息和证书对应的私钥密码。这些信息包括 CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx，它们的意思是：

CN(Common Name名字与姓氏)

OU(Organization Unit组织单位名称)

O(Organization组织名称)

L(Locality城市或区域名称)

ST(State州或省份名称)

C(Country国家名称）


可以采用交互式让工具提示输入以上信息，也可以采用参数
-dname "CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx"来自动创建。
例如这条命令：
keytool -genkey -alias testCA -keyalg RSA -keysize 1024 -keystore testCALib -validity 3650

在数字证书库testCALib中创建了一个别名为testCA,使用RSA算法加密的，有效期为3650天的数字证书。
证书生成以后，我们可以使用命名将数字证书导出为一个文件。

keytool -export -alias testCA -file testCA.cer -keystore testALib -rfc

有关keytool的其他用法可以查询keytool的帮助文档。

数字证书生成以后，我们需要使用生成的数字证书给程序包签名，这个是使用jarsigner 工具。例如，如果我们有一个android的程序包calendar.apk.，我们就可以使用刚生成的testCA给改程序包签名。
jarsigner -keystore testCALib calendar.apk testCA.

Android数字证书概述：

Android系统要求每一个安装进系统的应用程序都是经过数字证书签名的，数字证书的私钥则保存在程序开发者的手中。Android将数字证书用来标识应用程序的作者和在应用程序之间建立信任关系，儿不是用来决定最终用户可以安装哪些应用程序。这个数字证书并不需要权威的数字证书签名机构认证，它只是用来让应用程序包自我认证的。

Android数字证书包含以下几个要点：

(1)所有的应用程序都必须有数字证书，Android系统不会安装一个没有数字证书的应用程序

(2)Android程序包使用的数字证书可以是自签名的，不需要一个权威的数字证书机构签名认证

(3)如果要正式发布一个Android ，必须使用一个合适的私钥生成的数字证书来给程序签名，而不能使用adt插件或者ant工具生成的调试证书来发布。

(4)数字证书都是有有效期的，Android只是在应用程序安装的时候才会检查证书的有效期。如果程序已经安装在系统中，即使证书过期也不会影响程序的正常功能。

(5)Android使用标准的java工具 Keytool and Jarsigner 来生成数字证书，并给应用程序包签名。

Android系统不会安装运行任何一款未经数字签名的apk程序，无论是在模拟器上还是在实际的物理设备上。Android的开发工具(ADT插件和Ant)都可以协助开发者给apk程序签名，它们都有两种模式：调试模式(debug mode)和发布模式(release mode)。

在调试模式下，android的开发工具会在每次编译时使用调试用的数字证书给程序签名，开发者无须关心。
当要发布程序时，开发者就需要使用自己的数字证书给apk包签名，可以有两种方法。
(1)在命令行下使用JDK中的和Keytool(用于生成数字证书)和Jarsigner(用于使用数字证书签名)来给apk包签名
(2)使用ADT Export Wizard进行签名(如果没有数字证书可能需要生成数字证书)

签名策略：
同一个开发者的多个程序尽可能使用同一个数字证书，这可以带来以下好处。
(1)有利于程序升级，当新版程序和旧版程序的数字证书相同时，Android系统才会认为这两个程序是同一个程序的不同版本。如果新版程序和旧版程序的数字证书不相同，则Android系统认为他们是不同的程序，并产生冲突，会要求新程序更改包名。

(2)有利于程序的模块化设计和开发。Android系统允许拥有同一个数字签名的程序运行在一个进程中，Android程序会将他们视为同一个程序。所以开发者可以将自己的程序分模块开发，而用户只需要在需要的时候下载适当的模块。

(3)可以通过权限(permission)的方式在多个程序间共享数据和代码。Android提供了基于数字证书的权限赋予机制，应用程序可以和其他的程序共享概功能或者数据给那那些与自己拥有相同数字证书的程序。如果某个权限(permission)的protectionLevel是signature，则这个权限就只能授予那些跟该权限所在的包拥有同一个数字证书的程序。

另一个需要考虑的是Android数字证书的有效期：

(1)数字证书的有效期要包含程序的预计生命周期，一旦数字证书失效，持有改数字证书的程序将不能正常升级。
(2)如果多个程序使用同一个数字证书，则该数字证书的有效期要包含所有程序的预计生命周期。
(3)Android Market强制要求所有应用程序数字证书的有效期要持续到2033年10月22日以后。