Android中的Apk的加固加壳原理解析和实现.docx

1、Android中的Apk的加固加壳原理解析和实现Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现一、前言今天又到周末了，憋了好久又要出博客了，今天来介绍一下Android中的如何对Apk进行加固的原理。现阶段。我们知道Android中的反编译工作越来越让人操作熟练，我们辛苦的开发出一个apk,结果被人反编译了，那心情真心不舒服。虽然我们混淆，做到native层，但是这都是治标不治本。反编译的技术在更新，那么保护Apk的技术就不能停止。现在网上有很多Apk加固的第三方平台，最有名的应当属于：爱加密和梆梆加固了。其实加固有些人认为很高深的技术，其实不然，说的简单点就是对源Apk进行加密，然后在

2、套上一层壳即可，当然这里还有一些细节需要处理，这就是本文需要介绍的内容了。二、原理解析下面就来看一下Android中加壳的原理：我们在加固的过程中需要三个对象：1、需要加密的Apk(源Apk)2、壳程序Apk(负责解密Apk工作)3、加密工具(将源Apk进行加密和壳Dex合并成新的Dex)主要步骤：我们拿到需要加密的Apk和自己的壳程序Apk，然后用加密算法对源Apk进行加密在将壳Apk进行合并得到新的Dex文件，最后替换壳程序中的dex文件即可，得到新的Apk,那么这个新的Apk我们也叫作脱壳程序Apk.他已经不是一个完整意义上的Apk程序了，他的主要工作是：负责解密源Apk.然后加载Apk

3、,让其正常运行起来。在这个过程中我们可能需要了解的一个知识是：如何将源Apk和壳Apk进行合并成新的Dex这里就需要了解Dex文件的格式了。下面就来简单介绍一下Dex文件的格式主要来看一下Dex文件的头部信息，其实Dex文件和Class文件的格式分析原理都是一样的，他们都是有固定的格式，我们知道现在反编译的一些工具:1、jd-gui：可以查看jar中的类，其实他就是解析class文件，只要了解class文件的格式就可以2、dex2jar：将dex文件转化成jar，原理也是一样的，只要知道Dex文件的格式，能够解析出dex文件中的类信息就可以了当然我们在分析这个文件的时候，最重要的还是头部信息，

4、应该他是一个文件的开始部分，也是索引部分，内部信息很重要。我们今天只要关注上面红色标记的三个部分：1) checksum 文件校验码 ，使用alder32 算法校验文件除去 maigc ，checksum 外余下的所有文件区域 ，用于检查文件错误 。2) signature 使用 SHA-1 算法 hash 除去 magic ,checksum 和 signature 外余下的所有文件区域 ，用于唯一识别本文件 。3) file_sizeDex 文件的大小 。为什么说我们只需要关注这三个字段呢？因为我们需要将一个文件(加密之后的源Apk)写入到Dex中，那么我们肯定需要修改文件校验码(chec

5、ksum).因为他是检查文件是否有错误。那么signature也是一样，也是唯一识别文件的算法。还有就是需要修改dex文件的大小。不过这里还需要一个操作，就是标注一下我们加密的Apk的大小，因为我们在脱壳的时候，需要知道Apk的大小，才能正确的得到Apk。那么这个值放到哪呢？这个值直接放到文件的末尾就可以了。所以总结一下我们需要做：修改Dex的三个文件头，将源Apk的大小追加到壳dex的末尾就可以了。我们修改之后得到新的Dex文件样式如下：那么我们知道原理了，下面就是代码实现了。所以这里有三个工程：1、源程序项目(需要加密的Apk)2、脱壳项目(解密源Apk和加载Apk)3、对源Apk进行加密

6、和脱壳项目的Dex的合并三、项目案例下面先来看一下源程序1、需要加密的源程序Apk项目：ForceApkObj需要一个Application类，这个到后面说为什么需要：MyApplication.Javajava view plain copypackage com.example.forceapkobj; import android.app.Application; import android.util.Log; public class MyApplication extends Application Override public void onCreate() super.onC

7、reate(); Log.i(demo, source apk onCreate:+this); 就是打印一下onCreate方法。MainActivity.Javajava view plain copypackage com.example.forceapkobj; import android.app.Activity; import android.content.Intent; import android.os.Bundle; import android.util.Log; import android.view.View; import android.view.View.On

8、ClickListener; import android.widget.TextView; public class MainActivity extends Activity Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState); TextView content = new TextView(this); content.setText(I am Source Apk); content.setOnClickListener(new OnClickLis

9、tener() Override public void onClick(View arg0) Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class); startActivity(intent); ); setContentView(content); Log.i(demo, app:+getApplicationContext(); 也是打印一下内容。2、加壳程序项目：DexShellTools加壳程序其实就是一个Java工程，因为我们从上面的分析可以看到，他的工作就是加密源Apk，然后将其写入到脱壳Dex文件中，修

10、改文件头，得到一个新的Dex文件即可。看一下代码：java view plain copypackage com.example.reforceapk; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorith

11、mException; import java.util.zip.Adler32; public class mymain /* * param args */ public static void main(String args) / TODO Auto-generated method stub try File payloadSrcFile = new File(force/ForceApkObj.apk); /需要加壳的程序 System.out.println(apk size:+payloadSrcFile.length(); File unShellDexFile = new

12、File(force/ForceApkObj.dex); /解客dex byte payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile);/以二进制形式读出apk，并进行加密处理/对源Apk进行加密操作 byte unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);/以二进制形式读出dex int payloadLen = payloadArray.length; int unShellDexLen = unShellDexArray.length; int totalLen = payloadLen

13、+ unShellDexLen +4;/多出4字节是存放长度的。 byte newdex = new bytetotalLen; / 申请了新的长度 /添加解壳代码 System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);/先拷贝dex内容 /添加加密后的解壳数据 System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);/再在dex内容后面拷贝apk的内容 /添加解壳数据长度 System.arraycopy(intToByte(payload

14、Len), 0, newdex, totalLen-4, 4);/最后4为长度 /修改DEX file size文件头 fixFileSizeHeader(newdex); /修改DEX SHA1 文件头 fixSHA1Header(newdex); /修改DEX CheckSum文件头 fixCheckSumHeader(newdex); String str = force/classes.dex; File file = new File(str); if (!file.exists() file.createNewFile(); FileOutputStream localFileOu

15、tputStream = new FileOutputStream(str); localFileOutputStream.write(newdex); localFileOutputStream.flush(); localFileOutputStream.close(); catch (Exception e) e.printStackTrace(); /直接返回数据，读者可以添加自己加密方法 private static byte encrpt(byte srcdata) for(int i = 0;isrcdata.length;i+) srcdatai = (byte)(0xFF s

16、rcdatai); return srcdata; /* * 修改dex头，CheckSum 校验码 * param dexBytes */ private static void fixCheckSumHeader(byte dexBytes) Adler32 adler = new Adler32(); adler.update(dexBytes, 12, dexBytes.length - 12);/从12到文件末尾计算校验码 long value = adler.getValue(); int va = (int) value; byte newcs = intToByte(va);

17、/高位在前，低位在前掉个个 byte recs = new byte4; for (int i = 0; i = 0; i-) bi = (byte) (number % 256); number = 8; return b; /* * 修改dex头 sha1值 * param dexBytes * throws NoSuchAlgorithmException */ private static void fixSHA1Header(byte dexBytes) throws NoSuchAlgorithmException MessageDigest md = MessageDigest.

18、getInstance(SHA-1); md.update(dexBytes, 32, dexBytes.length - 32);/从32为到结束计算sha-1 byte newdt = md.digest(); System.arraycopy(newdt, 0, dexBytes, 12, 20);/修改sha-1值（12-31） /输出sha-1值，可有可无 String hexstr = ; for (int i = 0; i newdt.length; i+) hexstr += Integer.toString(newdti & 0xff) + 0x100, 16) .subst

19、ring(1); System.out.println(hexstr); /* * 修改dex头 file_size值 * param dexBytes */ private static void fixFileSizeHeader(byte dexBytes) /新文件长度 byte newfs = intToByte(dexBytes.length); System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length); byte refs = new byte4; /高位在前，低位在前掉个个 for (int i = 0; i 、加密源程序A

20、pk文件java view plain copybyte payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile);/以二进制形式读出apk，并进行加密处理/对源Apk进行加密操作 加密算法很简单：java view plain copy/直接返回数据，读者可以添加自己加密方法 private static byte encrpt(byte srcdata) for(int i = 0;i、合并文件：将加密之后的Apk和原脱壳Dex进行合并java view plain copyint payloadLen = payloadArray.lengt

21、h; int unShellDexLen = unShellDexArray.length; int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;/多出4字节是存放长度的。 byte newdex = new bytetotalLen; / 申请了新的长度 /添加解壳代码 System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);/先拷贝dex内容 /添加加密后的解壳数据 System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, pa

22、yloadLen);/再在dex内容后面拷贝apk的内容 3、在文件的末尾追加源程序Apk的长度java view plain copy/添加解壳数据长度 System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);/最后4为长度 4、修改新Dex文件的文件头信息：file_size; sha1; check_sumjava view plain copy/修改DEX file size文件头 fixFileSizeHeader(newdex); /修改DEX SHA1 文件头 fixSHA1Header(newdex);

23、 /修改DEX CheckSum文件头 fixCheckSumHeader(newdex); 具体修改可以参照之前说的文件头格式，修改指定位置的字节值即可。这里我们还需要两个输入文件：1、源Apk文件：ForceApkObj.apk2、脱壳程序的Dex文件：ForceApkObj.dex那么第一个文件我们都知道，就是上面的源程序编译之后的Apk文件，那么第二个文件我们怎么得到呢？这个就是我们要讲到的第三个项目：脱壳程序项目，他是一个Android项目，我们在编译之后，能够得到他的classes.dex文件，然后修改一下名称就可。3、脱壳项目：ReforceApk在讲解这个项目之前，我们先来了解

24、一下这个脱壳项目的工作：1、通过反射置换android.app.ActivityThread 中的mClassLoader为加载解密出APK的DexClassLoader，该DexClassLoader一方面加载了源程序、另一方面以原mClassLoader为父节点，这就保证了即加载了源程序又没有放弃原先加载的资源与系统代码。关于这部分内容，不了解的同学可以看一下ActivityThread.java的源码:如何得到系统加载Apk的类加载器，然后我们怎么将加载进来的Apk运行起来等问题都在这篇文章中说到了。2、找到源程序的Application，通过反射建立并运行。这里需要注意的是，我们现在是

25、加载一个完整的Apk,让他运行起来，那么我们知道一个Apk运行的时候都是有一个Application对象的，这个也是一个程序运行之后的全局类。所以我们必须找到解密之后的源Apk的Application类，运行的他的onCreate方法，这样源Apk才开始他的运行生命周期。这里我们如何得到源Apk的Application的类呢？这个我们后面会说道。使用meta标签进行设置。下面来看一下代码：java view plain copypackage com.example.reforceapk; import java.io.BufferedInputStream; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.DataInputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.lang.ref.WeakReference; import java