Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现
标签: android
2015-09-13 13:58 42287人阅读 评论(49) 收藏 举报
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Android(140)
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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,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
具体Dex文件格式的详细介绍可以查看这个文件:http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102599
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,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_size
Dex 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(checksum).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.Java
[java] view
plain copy
- package com.example.forceapkobj;
- import android.app.Application;
- import android.util.Log;
- public class MyApplication extends Application{
- @Override
- public void onCreate() {
- super.onCreate();
- Log.i("demo", "source apk onCreate:"+this);
- }
- }
就是打印一下onCreate方法。
MainActivity.java
[java] view
plain copy
- package 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.OnClickListener;
- 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 OnClickListener(){
- @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,修改文件头,得到一个新的Dex文件即可。
看一下代码:
[java] view
plain copy
- package 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.NoSuchAlgorithmException;
- 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 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 + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。
- byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 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(payloadLen), 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 localFileOutputStream = 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;i<srcdata.length;i++){
- srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
- }
- 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);
- //高位在前,低位在前掉个个
- byte[] recs = new byte[4];
- for (int i = 0; i < 4; i++) {
- recs[i] = newcs[newcs.length - 1 - i];
- System.out.println(Integer.toHexString(newcs[i]));
- }
- System.arraycopy(recs, 0, dexBytes, 8, 4);//效验码赋值(8-11)
- System.out.println(Long.toHexString(value));
- System.out.println();
- }
- /**
- * int 转byte[]
- * @param number
- * @return
- */
- public static byte[] intToByte(int number) {
- byte[] b = new byte[4];
- for (int i = 3; i >= 0; i--) {
- b[i] = (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.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((newdt[i] & 0xff) + 0x100, 16)
- .substring(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 byte[4];
- //高位在前,低位在前掉个个
- for (int i = 0; i < 4; i++) {
- refs[i] = newfs[newfs.length - 1 - i];
- System.out.println(Integer.toHexString(newfs[i]));
- }
- System.arraycopy(refs, 0, dexBytes, 32, 4);//修改(32-35)
- }
- /**
- * 以二进制读出文件内容
- * @param file
- * @return
- * @throws IOException
- */
- private static byte[] readFileBytes(File file) throws IOException {
- byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
- ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
- FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
- while (true) {
- int i = fis.read(arrayOfByte);
- if (i != -1) {
- localByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);
- } else {
- return localByteArrayOutputStream.toByteArray();
- }
- }
- }
- }
下面来分析一下:
红色部分其实就是最核心的工作:
1>、加密源程序Apk文件
[java] view
plain copy
- 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
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<srcdata.length;i++){
- srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
- }
- return srcdata;
- }
对每个字节进行异或一下即可。
(说明:这里是为了简单,所以就用了很简单的加密算法了,其实为了增加破解难度,我们应该使用更高效的加密算法,同事最好将加密操作放到native层去做)
2>、合并文件:将加密之后的Apk和原脱壳Dex进行合并
[java] view
plain copy
- int payloadLen = payloadArray.length;
- int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
- int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。
- byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 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
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_sum
[java] view
plain copy
- //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);
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.apk
2>、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:
或者直接看一下这篇文章:
http://blog.csdn.NET/jiangwei0910410003/article/details/48104455
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。
下面来看一下整体的流程图:
所以我们看到这里还需要一个核心的技术就是动态加载。关于动态加载技术,不了解的同学可以看这篇文章:
http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104581
下面来看一下代码:
[java] view
plain copy
- package 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.lang.reflect.Method;
- import java.util.ArrayList;
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Iterator;
- import java.util.zip.ZipEntry;
- import java.util.zip.ZipInputStream;
- import android.app.Application;
- import android.app.Instrumentation;
- import android.content.Context;
- import android.content.pm.ApplicationInfo;
- import android.content.pm.PackageManager;
- import android.content.pm.PackageManager.NameNotFoundException;
- import android.content.res.AssetManager;
- import android.content.res.Resources;
- import android.content.res.Resources.Theme;
- import android.os.Bundle;
- import android.util.ArrayMap;
- import android.util.Log;
- import dalvik.system.DexClassLoader;
- public class ProxyApplication extends Application{
- private static final String appkey = "APPLICATION_CLASS_NAME";
- private String apkFileName;
- private String odexPath;
- private String libPath;
- //这是context 赋值
- @Override
- protected void attachBaseContext(Context base) {
- super.attachBaseContext(base);
- try {
- //创建两个文件夹payload_odex,payload_lib 私有的,可写的文件目录
- File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);
- File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);
- odexPath = odex.getAbsolutePath();
- libPath = libs.getAbsolutePath();
- apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";
- File dexFile = new File(apkFileName);
- Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());
- if (!dexFile.exists())
- {
- dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内,创建payload.apk
- // 读取程序classes.dex文件
- byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
- // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载
- this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
- }
- // 配置动态加载环境
- Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
- "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
- new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
- String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名
- //下面两句不是太理解
- ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mPackages");
- WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
- //创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码(c/c++代码)
- DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
- libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
- //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?
- //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",
- wr.get(), dLoader);
- Log.i("demo","classloader:"+dLoader);
- try{
- Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");
- Log.i("demo", "actObj:"+actObj);
- }catch(Exception e){
- Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));
- }
- } catch (Exception e) {
- Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
- e.printStackTrace();
- }
- }
- @Override
- public void onCreate() {
- {
- //loadResources(apkFileName);
- Log.i("demo", "onCreate");
- // 如果源应用配置有Appliction对象,则替换为源应用Applicaiton,以便不影响源程序逻辑。
- String appClassName = null;
- try {
- ApplicationInfo ai = this.getPackageManager()
- .getApplicationInfo(this.getPackageName(),
- PackageManager.GET_META_DATA);
- Bundle bundle = ai.metaData;
- if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {
- appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。
- } else {
- Log.i("demo", "have no application class name");
- return;
- }
- } catch (NameNotFoundException e) {
- Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
- e.printStackTrace();
- }
- //有值的话调用该Applicaiton
- Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
- "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
- new Class[] {}, new Object[] {});
- Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mBoundApplication");
- Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread$AppBindData",
- mBoundApplication, "info");
- //把当前进程的mApplication 设置成了null
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",
- loadedApkInfo, null);
- Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mInitialApplication");
- //http://www.codeceo.com/article/android-context.html
- ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke
- .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
- currentActivityThread, "mAllApplications");
- mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplication
- ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke
- .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,
- "mApplicationInfo");
- ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke
- .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",
- mBoundApplication, "appInfo");
- appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;
- appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;
- Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod(
- "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,
- new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },
- new Object[] { false, null });//执行 makeApplication(false,null)
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
- "mInitialApplication", currentActivityThread, app);
- ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mProviderMap");
- Iterator it = mProviderMap.values().iterator();
- while (it.hasNext()) {
- Object providerClientRecord = it.next();
- Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",
- providerClientRecord, "mLocalProvider");
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider",
- "mContext", localProvider, app);
- }
- Log.i("demo", "app:"+app);
- app.onCreate();
- }
- }
- /**
- * 释放被加壳的apk文件,so文件
- * @param data
- * @throws IOException
- */
- private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
- int ablen = apkdata.length;
- //取被加壳apk的长度 这里的长度取值,对应加壳时长度的赋值都可以做些简化
- byte[] dexlen = new byte[4];
- System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);
- ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);
- DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
- int readInt = in.readInt();
- System.out.println(Integer.toHexString(readInt));
- byte[] newdex = new byte[readInt];
- //把被加壳apk内容拷贝到newdex中
- System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
- //这里应该加上对于apk的解密操作,若加壳是加密处理的话
- //?
- //对源程序Apk进行解密
- newdex = decrypt(newdex);
- //写入apk文件
- File file = new File(apkFileName);
- try {
- FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);
- localFileOutputStream.write(newdex);
- localFileOutputStream.close();
- } catch (IOException localIOException) {
- throw new RuntimeException(localIOException);
- }
- //分析被加壳的apk文件
- ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
- new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
- while (true) {
- ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录,看样子应该是遍历的
- if (localZipEntry == null) {
- localZipInputStream.close();
- break;
- }
- //取出被加壳apk用到的so文件,放到 libPath中(data/data/包名/payload_lib)
- String name = localZipEntry.getName();
- if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {
- File storeFile = new File(libPath + "/"
- + name.substring(name.lastIndexOf(‘/‘)));
- storeFile.createNewFile();
- FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);
- byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
- while (true) {
- int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
- if (i == -1)
- break;
- fos.write(arrayOfByte, 0, i);
- }
- fos.flush();
- fos.close();
- }
- localZipInputStream.closeEntry();
- }
- localZipInputStream.close();
- }
- /**
- * 从apk包里面获取dex文件内容(byte)
- * @return
- * @throws IOException
- */
- private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {
- ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
- ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
- new BufferedInputStream(new FileInputStream(
- this.getApplicationInfo().sourceDir)));
- while (true) {
- ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();
- if (localZipEntry == null) {
- localZipInputStream.close();
- break;
- }
- if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {
- byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
- while (true) {
- int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
- if (i == -1)
- break;
- dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);
- }
- }
- localZipInputStream.closeEntry();
- }
- localZipInputStream.close();
- return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();
- }
- // //直接返回数据,读者可以添加自己解密方法
- private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {
- for(int i=0;i<srcdata.length;i++){
- srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
- }
- return srcdata;
- }
- //以下是加载资源
- protected AssetManager mAssetManager;//资源管理器
- protected Resources mResources;//资源
- protected Theme mTheme;//主题
- protected void loadResources(String dexPath) {
- try {
- AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance();
- Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class);
- addAssetPath.invoke(assetManager, dexPath);
- mAssetManager = assetManager;
- } catch (Exception e) {
- Log.i("inject", "loadResource error:"+Log.getStackTraceString(e));
- e.printStackTrace();
- }
- Resources superRes = super.getResources();
- superRes.getDisplayMetrics();
- superRes.getConfiguration();
- mResources = new Resources(mAssetManager, superRes.getDisplayMetrics(),superRes.getConfiguration());
- mTheme = mResources.newTheme();
- mTheme.setTo(super.getTheme());
- }
- @Override
- public AssetManager getAssets() {
- return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager;
- }
- @Override
- public Resources getResources() {
- return mResources == null ? super.getResources() : mResources;
- }
- @Override
- public Theme getTheme() {
- return mTheme == null ? super.getTheme() : mTheme;
- }
- }
首先我们来看一下具体步骤的代码实现:
1>、得到脱壳Apk中的dex文件,然后从这个文件中得到源程序Apk.进行解密,然后加载
[java] view
plain copy
- //这是context 赋值
- @Override
- protected void attachBaseContext(Context base) {
- super.attachBaseContext(base);
- try {
- //创建两个文件夹payload_odex,payload_lib 私有的,可写的文件目录
- File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);
- File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);
- odexPath = odex.getAbsolutePath();
- libPath = libs.getAbsolutePath();
- apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";
- File dexFile = new File(apkFileName);
- Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());
- if (!dexFile.exists())
- {
- dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内,创建payload.apk
- // 读取程序classes.dex文件
- byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
- // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载
- this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
- }
- // 配置动态加载环境
- Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
- "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
- new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
- String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名
- //下面两句不是太理解
- ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mPackages");
- WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
- //创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码(c/c++代码)
- DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
- libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
- //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?
- //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",
- wr.get(), dLoader);
- Log.i("demo","classloader:"+dLoader);
- try{
- Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");
- Log.i("demo", "actObj:"+actObj);
- }catch(Exception e){
- Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));
- }
- } catch (Exception e) {
- Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
- e.printStackTrace();
- }
- }
这里需要注意的一个问题,就是我们需要找到一个时机,就是在脱壳程序还没有运行起来的时候,来加载源程序的Apk,执行他的onCreate方法,那么这个时机不能太晚,不然的话,就是运行脱壳程序,而不是源程序了。查看源码我们知道。Application中有一个方法:attachBaseContext这个方法,他在Application的onCreate方法执行前就会执行了,那么我们的工作就需要在这里进行
1)、从脱壳程序Apk中找到源程序Apk,并且进行解密操作
[java] view
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- //创建两个文件夹payload_odex,payload_lib 私有的,可写的文件目录
- File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);
- File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);
- odexPath = odex.getAbsolutePath();
- libPath = libs.getAbsolutePath();
- apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";
- File dexFile = new File(apkFileName);
- Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());
- if (!dexFile.exists())
- {
- dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内,创建payload.apk
- // 读取程序classes.dex文件
- byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
- // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载
- this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
- }
这个脱壳解密操作一定要和我们之前的加壳以及加密操作对应,不然就会出现Dex加载错误问题
A) 从Apk中获取到Dex文件
[java] view
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- /**
- * 从apk包里面获取dex文件内容(byte)
- * @return
- * @throws IOException
- */
- private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {
- ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
- ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
- new BufferedInputStream(new FileInputStream(
- this.getApplicationInfo().sourceDir)));
- while (true) {
- ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();
- if (localZipEntry == null) {
- localZipInputStream.close();
- break;
- }
- if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {
- byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
- while (true) {
- int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
- if (i == -1)
- break;
- dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);
- }
- }
- localZipInputStream.closeEntry();
- }
- localZipInputStream.close();
- return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();
- }
其实就是解压Apk文件,直接得到dex文件即可
B) 从脱壳Dex中得到源Apk文件
[java] view
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- /**
- * 释放被加壳的apk文件,so文件
- * @param data
- * @throws IOException
- */
- private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
- int ablen = apkdata.length;
- //取被加壳apk的长度 这里的长度取值,对应加壳时长度的赋值都可以做些简化
- byte[] dexlen = new byte[4];
- System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);
- ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);
- DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
- int readInt = in.readInt();
- System.out.println(Integer.toHexString(readInt));
- byte[] newdex = new byte[readInt];
- //把被加壳apk内容拷贝到newdex中
- System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
- //这里应该加上对于apk的解密操作,若加壳是加密处理的话
- //?
- //对源程序Apk进行解密
- newdex = decrypt(newdex);
- //写入apk文件
- File file = new File(apkFileName);
- try {
- FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);
- localFileOutputStream.write(newdex);
- localFileOutputStream.close();
- } catch (IOException localIOException) {
- throw new RuntimeException(localIOException);
- }
- //分析被加壳的apk文件
- ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
- new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
- while (true) {
- ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录,看样子应该是遍历的
- if (localZipEntry == null) {
- localZipInputStream.close();
- break;
- }
- //取出被加壳apk用到的so文件,放到 libPath中(data/data/包名/payload_lib)
- String name = localZipEntry.getName();
- if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {
- File storeFile = new File(libPath + "/"
- + name.substring(name.lastIndexOf(‘/‘)));
- storeFile.createNewFile();
- FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);
- byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
- while (true) {
- int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
- if (i == -1)
- break;
- fos.write(arrayOfByte, 0, i);
- }
- fos.flush();
- fos.close();
- }
- localZipInputStream.closeEntry();
- }
- localZipInputStream.close();
- }
C) 解密源程序Apk
[java] view
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- ////直接返回数据,读者可以添加自己解密方法
- private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {
- for(int i=0;i<srcdata.length;i++){
- srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
- }
- return srcdata;
- }
这个解密算法和加密算法是一致的
2>、加载解密之后的源程序Apk
[java] view
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- //配置动态加载环境
- Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
- "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
- new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
- String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名
- //下面两句不是太理解
- ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mPackages");
- WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
- //创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码(c/c++代码)
- DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
- libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
- //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?
- //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",
- wr.get(), dLoader);
- Log.i("demo","classloader:"+dLoader);
- try{
- Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");
- Log.i("demo", "actObj:"+actObj);
- }catch(Exception e){
- Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));
- }
2)、找到源程序的Application程序,让其运行
[java] view
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- @Override
- public void onCreate() {
- {
- //loadResources(apkFileName);
- Log.i("demo", "onCreate");
- // 如果源应用配置有Appliction对象,则替换为源应用Applicaiton,以便不影响源程序逻辑。
- String appClassName = null;
- try {
- ApplicationInfo ai = this.getPackageManager()
- .getApplicationInfo(this.getPackageName(),
- PackageManager.GET_META_DATA);
- Bundle bundle = ai.metaData;
- if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {
- appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。
- } else {
- Log.i("demo", "have no application class name");
- return;
- }
- } catch (NameNotFoundException e) {
- Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
- e.printStackTrace();
- }
- //有值的话调用该Applicaiton
- Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
- "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
- new Class[] {}, new Object[] {});
- Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mBoundApplication");
- Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread$AppBindData",
- mBoundApplication, "info");
- //把当前进程的mApplication 设置成了null
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",
- loadedApkInfo, null);
- Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mInitialApplication");
- //http://www.codeceo.com/article/android-context.html
- ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke
- .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
- currentActivityThread, "mAllApplications");
- mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplication
- ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke
- .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,
- "mApplicationInfo");
- ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke
- .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",
- mBoundApplication, "appInfo");
- appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;
- appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;
- Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod(
- "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,
- new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },
- new Object[] { false, null });//执行 makeApplication(false,null)
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
- "mInitialApplication", currentActivityThread, app);
- ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
- "mProviderMap");
- Iterator it = mProviderMap.values().iterator();
- while (it.hasNext()) {
- Object providerClientRecord = it.next();
- Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect(
- "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",
- providerClientRecord, "mLocalProvider");
- RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider",
- "mContext", localProvider, app);
- }
- Log.i("demo", "app:"+app);
- app.onCreate();
- }
- }
直接在脱壳的Application中的onCreate方法中进行就可以了。这里我们还可以看到是通过AndroidManifest.xml中的meta标签获取源程序Apk中的Application对象的。
下面来看一下AndoridManifest.xml文件中的内容:
在这里我们定义了源程序Apk的Application类名。
项目下载:http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102741
四、运行程序
那么到这里我们就介绍完了,这三个项目的内容,下面就来看看如何运行吧:
运行步骤:
第一步:得到源程序Apk文件和脱壳程序的Dex文件
运行源程序和脱壳程序项目,之后得到这两个文件(记得将classes.dex文件改名ForceApkObj.dex),然后使用加壳程序进行加壳:
这里的ForceApkObj.apk文件和ForceApkObj.dex文件是输入文件,输出的是classes.dex文件。
第二步:替换脱壳程序中的classes.dex文件
我们在第一步中得到加壳之后的classes.dex文件之后,并且我们在第一步运行脱壳项目的时候得到一个ReforceApk.apk文件,这时候我们使用解压缩软件进行替换:
第三步:我们在第二步的时候得到替换之后的ReforceApk.apk文件,这个文件因为被修改了,所以我们需要从新对他签名,不然运行也是报错的。
工具下载:http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102767
下载之后的工具需要用ReforeceApk.apk文件替换ReforceApk_des.apk文件,然后运行run.bat就可以得到签名之后的文件了。
run.bat文件的命令如下:
cd C:\Users\i\Desktop\forceapks
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk.apk jiangwei
del ReforceApk.apk
这里最主要的命令就是中间的一条签名的命令,关于命令的参数说明如下:
jarsigner -verbose -keystore 签名文件 -storepass 密码 -keypass alias的密码 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA 签名后的文件 签名前的apk alias名称
eg:
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk_src.apk jiangwei
签名文件的密码:123456
alais的密码:123456
所以这里我们在得到ReforceApk.apk文件的时候,需要签名,关于Eclipse中如何签名一个Apk的话,这里就不多说了,自己google一下吧:
那么通过上面的三个步骤之后我们得到一个签名之后的最终文件:ReforceApk_des.apk
我们安装这个Apk,然后运行,效果如下:
看到运行结果的那一瞬间,我们是多么的开心,多么的有成就感,但是这个过程中遇到的问题,是可想而知的。
我们这个时候再去反编译一下源程序Apk(这个文件是我们脱壳出来的payload.apk,看ReforeceApk中的代码,就知道他的位置了)
发现dex文件格式是不正确的。说明我们的加固是成功的。
五、遇到的问题
1、研究的过程中遇到签名不正确的地方,开始的时候,直接替换dex文件之后,就直接运行了Apk,但是总是提示签名不正确。
2、运行的过程中说找不到源程序中的Activity,这个问题其实我在动态加载的那篇文章中说道了,我们需要在脱壳程序中的AndroidManifest.xml中什么一下源程序中的Activiity:
六、技术要点
1、对Dex文件格式的了解
2、动态加载技术的深入掌握
3、Application的执行流程的了解
4、如何从Apk中得到Dex文件
5、如何从新签名一个Apk程序
七、综合概述
我们通过上面的过程可以看到,关于Apk加固的工作还是挺复杂的,涉及到的东西也挺多的,下面就在来总结一下吧:
1、加壳程序
任务:对源程序Apk进行加密,合并脱壳程序的Dex文件 ,然后输入一个加壳之后的Dex文件
语言:任何语言都可以,不限于Java语言
技术点:对Dex文件格式的解析
2、脱壳程序
任务:获取源程序Apk,进行解密,然后动态加载进来,运行程序
语言:Android项目(Java)
技术点:如何从Apk中获取Dex文件,动态加载Apk,使用反射运行Application
八、总结
Android中的Apk反编译可能是每个开发都会经历的事,但是在反编译的过程中,对于源程序的开发者来说那是不公平的,那么Apk加固也是应运而生,但是即使是这样,我们也还是做不到那么的安全,现在网上也是有很多文章在解析梆梆加固的原理了。而且有人破解成功了,那么加固还不是怎么安全。最后一句话:逆向和加固是一个永不停息的战争。