怎么淺談安卓apk加固原理和實現(xiàn)

（1）apk文件結(jié)構(gòu)

解壓一個apk包，可以看到如下目錄結(jié)構(gòu)：

assets：存放工程資源(圖片、本地html等)文件的目錄

Lib：存放ndk編譯出來的so文件（so:C/C++編譯出的文件）

META-INF：

該目錄下存放的是簽名信息，用來保證apk包的完整性和系統(tǒng)的安全性：

CERT.RSA：保存著該應(yīng)用程序的證書和授權(quán)信息

CERT.SF：保存著SHA-1信息資源列表

MANIFEST.MF：清單信息

res：存放資源（布局xml、布局xml引用圖片等）文件的目錄

AndroidManifest.xml：清單文件，它描述了應(yīng)用的名字、版本、權(quán)限、注冊的服務(wù)等信息

classes.dex：java源碼編譯經(jīng)過編譯后生成的dalvik字節(jié)碼文件，主要在Dalvik虛擬機上運行的主要代碼部分

resources.arsc：編譯后的二進制資源文件

META-INF文件主要是跟簽名有關(guān)的文件，保證了apk的完整性和安全性。apk每次重新簽名需要刪除該文件夾。

需要大家主要關(guān)注的是classes.dex文件：因為apk加固主要是對dex文件進行的加密。

 (2)Dex文件結(jié)構(gòu)

Java源文件生成Dex文件的映射關(guān)系

dex文件可以理解為由java文件編譯生產(chǎn)的，直觀表現(xiàn)就是dex文件可以編譯出java源碼；

dex文件的作用是記錄整個工程（通常是一個Android工程）的所有類文件的信息；

dex文件是從class文件演變而來的，class文件存在冗余信息，dex文件則去掉了冗余，并且整合了整個工程的類信息。

Dex文件結(jié)構(gòu)

文件頭header包含了dex文件的信息，也是大家需要關(guān)注的部分。因為下面的操作中會有dex文件的修改操作，而判斷是否是正確的dex文件是由header部分決定的。

下面看一下header部分的信息：

struct DexFile { 
	DexHeader     header;
 	DexStringId     StringIds[StringIdsSize];
 	DexTypeId      TypeIds[typeIdsSize];
	DexProtoId     ProtoIds[protoIdsSize]; 
	DexFieldId      FieldIds[fieldIdsSize]; 
	DexMethodId   MethodIds[methodIdsSize];
 	DexClassDef    Data[]; 
	DexLink        LinkData;
 }

Dex文件header部分結(jié)構(gòu)體信息

Header部分有需要注意的三個字段：checksum字段、signature字段、filesize字段。

checksum字段： checksum是校驗碼字段，校驗dex數(shù)據(jù)的完整性

signature字段： signature是SHA-1簽名字段，dex數(shù)據(jù)完整性校驗

signature字段：保存classes.dex文件總長度

之所以關(guān)注這三個字段，是因為后面會有對dex的重新拼接。dex拼接后要修改這三個字段，字段修改正確后才可以保證dex的正確加載。

 (3)Dex文件整體加固原理

上圖對象解析：

源apk：需要加密的apk程序，源dex來自于源apk

殼程序：Android工程，提供殼dex，殼dex主要作為工程入口，解密出源dex，映射到源dex等操作

加密程序：java工程，主要是做對源dex加密且和殼dex合并成新dex的操作

 (4)整個工程加載原理

APP啟動——>自定義Application中attachBaseContext()方法——>自定義Application工程onCreate()方法——>源Application

1、自定義Application來自于殼程序的dex，加密合成的新dex前半部分就是殼程序的dex，這部分是沒任何問題，可以正常加載。該Application中attachBaseContext方法會做解密操作，解密出源dex并放置在固定目錄下，添加dex的加載映射；映射到源dex目錄。

2、自定義Application工程onCreate()方法添加源dex加載的入口；即源dex的application和mainActivity。

3、程序正常啟動；源dex被正確加載。

準(zhǔn)備：

SourceProject：

需要加密源程序,自定義application為：

com. targetapk

MyApplication，主activity為：

com. targetapk.MainActivity

jiaguApk：java工程，dex加密合并操作

shellApk：android工程，提供殼dex；自定義Application設(shè)定為：

org.hackcode.ProxyApplication

SourceProject是簡單的Android工程demo，編譯生成生成被殼加密的sourceProject.apk

jiaguApk是主要作用是加密源sourceProject.apk中dex文件；然后拼接到殼dex后面生成新的dex

shellApk是殼工程，主要是作為加密后apk的偽入口，加密后的apk工程會先加載殼工程提供Application：org.hackcode.ProxyApplication，解密、映射等操作

整體加密步驟：

1.反編譯目標(biāo)app(sourceProject.apk)，得到sourceProject文件；sourceProject.apk來源于SourceProject工程

2.修改sourceProject文件中的manifest文件，將自定義Application設(shè)定為“org.hackcode.ProxyApplication”

3.拿到sourceProject文件中的dex文件，壓縮為TargetApk.zip

4.反編譯殼apk：apktool.bat d shellApk.apk，得到shellApk文件

5.拿到shellApk文件下的classes.dex和TargetApk.zip，加密合成新的classes.dex文件

6.新合成的class.dex替換sourceProject文件中的class.dex

7.刪除sourceProject文件中的META-INF文件，重壓縮成zip文件

8.重新簽名

步驟2主要是是為了加載殼dex中的代碼；正確解析dex。

步驟6主要是jiaguApk工程的工作。

jiaguApk關(guān)鍵代碼

以上代碼主要作用是源程序dex壓縮成TargetApk.zip后加密，加密后拼接在殼dex的后面，然后生成新的dex文件，dex文件修改頭部參數(shù)，保證dex文件正確讀取。

此時生成的新的dex文件前部分是能正確被運行的殼dex的代碼。

shellApk殼工程關(guān)鍵代碼

attachBaseContext方法：

主要作用是程序apk中dex拷貝、解密出源dex放在data/data目錄下；設(shè)置dex加載目錄映射。

onCreate：

主要作用替換源應(yīng)用dex的application，使解密出的源dex正確加載；保證源入口正確，保證項目正確加載。

以上就是apk加殼實現(xiàn)整個過程。實現(xiàn)起來基本沒什么問題，需要注意的點是源工程有多dex問題：源程序中有多個dex的時候，多個dex同時一塊壓縮成TargetApk.zip，然后其他步驟不變。親測沒問題！

（1）首次打開加載慢的問題。加固后的工程首次打開會有延時，延時時間會跟源工程的dex大小有關(guān)。就拿普元客戶端來說，里面有兩個dex，總共有8M左右；加固后首次打開會慢3s左右；而且以后每次打開會有2s左右的延時。

（2）安全性問題。大家會發(fā)現(xiàn)源dex文件還是會落地，在工程的data/data目錄下面，越獄的手機可以直接看到。拿到dex資源，一樣可以通過反編譯拿到j(luò)ava代碼。網(wǎng)上有不落地的方法，嘗試一直沒有成功；如果哪位大神有可行方法的話，歡迎分享交流。