DEX加壳加密解决处理办法的设计与实现.docx
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DEX加壳加密解决处理办法的设计与实现
一、什么是加壳？
加壳是在二进制的程序中植入一段代码，在运行的时候优先取得程序的控制权，做一些额外的工作。
大多数病毒就是基于此原理。
PCEXE文件加壳的过程如下：
二、加壳作用
加壳的程序可以有效阻止对程序的反汇编分析，以达到它不可告人的目的。
这种技术也常用来保护软件版权，防止被软件破解。
三、AndroidDex文件加壳原理
PC平台现在已存在大量的标准的加壳和解壳工具，但是Android作为新兴平台还未出现APK加壳工具。
AndroidDex文件大量使用引用给加壳带来了一定的难度，但是从理论上讲，AndroidAPK加壳也是可行的。
在这个过程中，牵扯到三个角色：
1、加壳程序：
加密源程序为解壳数据、组装解壳程序和解壳数据
2、解壳程序：
解密解壳数据，并运行时通过DexClassLoader动态加载
3、源程序：
需要加壳处理的被保护代码
阅读该文章，需要您对DEX文件结构有所了解，您可以通过以下网址了解相关信息：
根据解壳数据在解壳程序DEX文件中的不同分布，本文将提出两种AndroidDex加壳的实现方案。
（一）解壳数据位于解壳程序文件尾部
该种方式简单实用，合并后的DEX文件结构如下。
加壳程序工作流程：
1、加密源程序APK文件为解壳数据
2、把解壳数据写入解壳程序Dex文件末尾，并在文件尾部添加解壳数据的大小。
3、修改解壳程序DEX头中checksum、signature和file_size头信息。
4、修改源程序AndroidMainfest.xml文件并覆盖解壳程序AndroidMainfest.xml文件。
解壳DEX程序工作流程：
1、读取DEX文件末尾数据获取借壳数据长度。
2、从DEX文件读取解壳数据，解密解壳数据。
以文件形式保存解密数据到a.APK文件
3、通过DexClassLoader动态加载a.apk。
（二）解壳数据位于解壳程序文件头
该种方式相对比较复杂，合并后DEX文件结构如下：
加壳程序工作流程：
1、加密源程序APK文件为解壳数据
2、计算解壳数据长度，并添加该长度到解壳DEX文件头末尾，并继续解壳数据到文件头末尾。
（插入数据的位置为0x70处）
3、修改解壳程序DEX头中checksum、signature、file_size、header_size、string_ids_off、type_ids_off、proto_ids_off、field_ids_off、
method_ids_off、class_defs_off和data_off相关项。
分析map_off数据，修改相关的数据偏移量。
4、修改源程序AndroidMainfest.xml文件并覆盖解壳程序AndroidMainfest.xml文件。
解壳DEX程序工作流程：
1、从0x70处读取解壳数据长度。
2、从DEX文件读取解壳数据，解密解壳数据。
以文件形式保存解密数据到a.APK
3、通过DexClassLoader动态加载a.APK。
一、序言
在上篇“AndroidAPK加壳技术方案”（Dex加壳技术实现方案，本片博文将对方案1代码实现进行讲解。
博友可以根据方案1的代码实现原理对方案2自行实现。
在方案1的代码实现过程中，各种不同的问题接踵出现，最初的方案也在不同问题的出现、解决过程中不断的得到调整、优化。
本文的代码实现了对整个APK包的加壳处理。
加壳程序不会对源程序有任何的影响。
二、代码实现
本程序基于Android2.3代码实现，因为牵扯到系统代码的反射修改，本程序不保证在其它android版本正常工作，博友可以根据实现原理，自行实现对其它Android版本的兼容性开发。
1、 加壳程序流程及代码实现
1、加密源程序APK为解壳数据
2、把解壳数据写入解壳程序DEX文件末尾，并在文件尾部添加解壳数据的大小。
3、修改解壳程序DEX头中checksum、signature和file_size头信息。
代码实现如下：
[java] viewplaincopy
1.package com.android.dexshell;
2.import java.io.ByteArrayOutputStream;
3.import java.io.File;
4.import java.io.FileInputStream;
5.import java.io.FileOutputStream;
6.import java.io.IOException;
7.import java.security.MessageDigest;
8.import java.security.NoSuchAlgorithmException;
9.import java.util.zip.Adler32;
10.
11.public class DexShellTool {
12. /**
13. * @param args
14. */
15. public static void main（String[] args） {
16. // TODO Auto-generated method stub
17. try {
18. File payloadSrcFile = new File（"g:
/payload.apk"）;
19. File unShellDexFile = new File（"g:
/unshell.dex"）;
20. byte[] payloadArray = encrpt（readFileBytes（payloadSrcFile））;
21. byte[] unShellDexArray = readFileBytes（unShellDexFile）;
22. int payloadLen = payloadArray.length;
23. int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
24. int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;
25. byte[] newdex = new byte[totalLen];
26. //添加解壳代码
27. System.arraycopy（unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen）;
28. //添加加密后的解壳数据
29. System.arraycopy（payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen,
30. payloadLen）;
31. //添加解壳数据长度
32. System.arraycopy（intToByte（payloadLen）, 0, newdex, totalLen-4, 4）;
33. //修改DEX file size文件头
34. fixFileSizeHeader（newdex）;
35. //修改DEX SHA1 文件头
36. fixSHA1Header（newdex）;
37. //修改DEX CheckSum文件头
38. fixCheckSumHeader（newdex）;
39.
40.
41. String str = "g:
/classes.dex";
42. File file = new File（str）;
43. if （!
file.exists（）） {
44. file.createNewFile（）;
45. }
46.
47. FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream（str）;
48. localFileOutputStream.write（newdex）;
49. localFileOutputStream.flush（）;
50. localFileOutputStream.close（）;
51.
52.
53. } catch （Exception e） {
54. // TODO Auto-generated catch block
55. e.printStackTrace（）;
56. }
57. }
58.
59. //直接返回数据，读者可以添加自己加密方法
60. private static byte[] encrpt（byte[] srcdata）{
61. return srcdata;
62. }
63.
64.
65. private static void fixCheckSumHeader（byte[] dexBytes） {
66. Adler32 adler = new Adler32（）;
67. adler.update（dexBytes, 12, dexBytes.length - 12）;
68. long value = adler.getValue（）;
69. int va = （int） value;
70. byte[] newcs = intToByte（va）;
71. byte[] recs = new byte[4];
72. for （int i = 0; i < 4; i++） {
73. recs[i] = newcs[newcs.length - 1 - i];
74. System.out.println（Integer.toHexString（newcs[i]））;
75. }
76. System.arraycopy（recs, 0, dexBytes, 8, 4）;
77. System.out.println（Long.toHexString（value））;
78. System.out.println（）;
79. }
80.
81.
82. public static byte[] intToByte（int number） {
83. byte[] b = new byte[4];
84. for （int i = 3; i >= 0; i--） {
85. b[i] = （byte） （number % 256）;
86. number >>= 8;
87. }
88. return b;
89. }
90.
91.
92. private static void fixSHA1Header（byte[] dexBytes）
93. throws NoSuchAlgorithmException {
94. MessageDigest md = MessageDigest.getInstance（"SHA-1"）;
95. md.update（dexBytes, 32, dexBytes.length - 32）;
96. byte[] newdt = md.digest（）;
97. System.arraycopy（newdt, 0, dexBytes, 12, 20）;
98. String hexstr = "";
99. for （int i = 0; i < newdt.length; i++） {
100. hexstr += Integer.toString（（newdt[i] & 0xff） + 0x100, 16）
101. .substring
（1）;
102. }
103. System.out.println（hexstr）;
104. }
105.
106.
107. private static void fixFileSizeHeader（byte[] dexBytes） {
108.
109.
110. byte[] newfs = intToByte（dexBytes.length）;
111. System.out.println（Integer.toHexString（dexBytes.length））;
112. byte[] refs = new byte[4];
113. for （int i = 0; i < 4; i++） {
114. refs[i] = newfs[newfs.length - 1 - i];
115. System.out.println（Integer.toHexString（newfs[i]））;
116. }
117. System.arraycopy（refs, 0, dexBytes, 32, 4）;
118. }
119.
120.
121. private static byte[] readFileBytes（File file） throws IOException {
122. byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
123. ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream（）;
124. FileInputStream fis = new FileInputStream（file）;
125. while （true） {
126. int i = fis.read（arrayOfByte）;
127. if （i !
= -1） {
128. localByteArrayOutputStream.write（arrayOfByte, 0, i）;
129. } else {
130. return localByteArrayOutputStream.toByteArray（）;
131. }
132. }
133. }
134.
135.
136.}
2、 解壳程序流程及代码实现
在解壳程序的开发过程中需要解决如下几个关键的技术问题：
（1）解壳代码如何能够第一时间执行？
Android程序由不同的组件构成，系统在有需要的时候启动程序组件。
因此解壳程序必须在Android系统启动组件之前运行，完成对解壳数 据的解壳及APK文件的动态加载，否则会使程序出现加载类失败的异常。
Android开发者都知道Applicaiton做为整个应用的上下文，会被系统第一时间调用，这也是应用开发者程序代码的第一执行点。
因此通过对 AndroidMainfest.xml的application的配置可以实现解壳代码第一时间运行。
[html] viewplaincopy
1.2. android:
icon="@drawable/ic_launcher"
3. android:
label="@string/app_name"
4. android:
theme="@style/AppTheme" android:
name=" rgb（255, 0, 0）;">com.android.dexunshell.ProxyApplication" >
5.
（2）如何替换回源程序原有的Application?
当在AndroidMainfest.xml文件配置为解壳代码的Application时。
源程序原有的Applicaiton将被替换，为了不影响源程序代码逻辑，我们需要 在解壳代码运行完成后，替换回源程序原有的Application对象。
我们通过在AndroidMainfest.xml文件中配置原有Applicaiton类信息来达到我们 的目的。
解壳程序要在运行完毕后通过创建配置的Application对象，并通过反射修改回原Application。
[html] viewplaincopy
1.2. android:
icon="@drawable/ic_launcher"
3. android:
label="@string/app_name"
4. android:
theme="@style/AppTheme" android:
name=" rgb（255, 0, 0）;">com.android.dexunshell.ProxyApplication
" >
5. rgb（255, 0, 0）;">name="APPLICATION_CLASS_NAME" android:
value="com.***.Application"/>
6.
（3）如何通过DexClassLoader实现对apk代码的动态加载。
我们知道DexClassLoader加载的类是没有组件生命周期的，也就是说即使DexClassLoader通过对APK的动态加载完成了对组件类的加载， 当系统启动该组件时，还会出现加载类失败的异常。
为什么组件类被动态加载入虚拟机，但系统却出现加载类失败呢？
通过查看Android源代码我们知道组件类的加载是由另一个ClassLoader来完成的，DexClassLoader和系统组件ClassLoader并不存在关 系，系统组件ClassLoader当然找不到由DexClassLoader加载的类，如果把系统组件ClassLoader的parent修改成DexClassLoader，我们就可 以实现对apk代码的动态加载。
（4）如何使解壳后的APK资源文件被代码动态引用。
代码默认引用的资源文件在最外层的解壳程序中，因此我们要增加系统的资源加载路径来实现对借壳后APK文件资源的加载。
解壳实现代码：
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