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apk签名算法有哪些

发布时间:2023-09-05 05:42:22

android加密算法有哪些

android中用的到加密:

  1. Https编程 :应该是使用带安全的网络协议处理。除非你本地需要加密

2.数据签名:混淆代码和防二次打包的APK加密技术

3.对称加密:可以先将数据通过某种加密方式加密发送到服务器端,然后服务器端再解密 ,项目中除了登陆,支付等接口采用rsa非对称加密,之外的采用aes对称加密

4.非对称加密====支付宝

数字摘要是指通过算法将长数据变为短数据,通常用来标识数据的唯一性,是否被修改,常用的加密算法有md5和sha1两种,如Android的App签名也是用的这两种算法。

由于以上两种生成数字摘要的算法都是不可逆的,对于可逆的加密算法中,按照密钥的数量和加密规则一半分为对称加密和非对称加密两类:

对称加密:

密钥可以自己指定,只有一把密钥,如果密钥泄漏数据就会暴漏;

常用的对称加密算法有DES和AES两种;

特点是加密速度快,但是缺点是安全性低,因为只要密钥暴漏,数据就可以被解密。

非对称加密的特点:

常见的非对称加密算法是RSA;

他有两把密钥,且是由程序生成的,不能自己指定;

特点是加密速度比较慢,但是安全性比较高;

加密和解密的规则是:公钥加密只能私钥解密,私钥加密只能公钥解密;

㈡ Android V1及V2签名原理简析

Android为了保证系统及应用的安全性,在安装APK的时候需要校验包的完整性,同时,对于覆盖安装的场景还要校验新旧是否匹配,这两者都是通过Android签名机制来进行保证的,本文就简单看下Android的签名与校验原理,分一下几个部分分析下:

签名是摘要与非对称密钥加密相相结合的产物,摘要就像内容的一个指纹信息,一旦内容被篡改,摘要就会改变,签名是摘要的加密结果,摘要改变,签名也会失效。Android APK签名也是这个道理,如果APK签名跟内容对应不起来,Android系统就认为APK内容被篡改了,从而拒绝安装,以保证系统的安全性。目前Android有三种签名V1、V2(N)、V3(P),本文只看前两种V1跟V2,对于V3的轮密先不考虑。先看下只有V1签名后APK的样式:

再看下只有V2签名的APK包样式:

同时具有V1 V2签名:

可以看到,如果只有V2签名,那么APK包内容几乎是没有改动的,META_INF中不会有新增文件,按Google官方文档:在使用v2签名方案进行签名时,会在APK文件中插入一个APK签名分块,该分块位于zip中央目录部分之前并紧邻该部分。在APK签名分块内, 签名和签名者身份信息会存储在APK签名方案v2分块中,保证整个APK文件不可修改 ,如下图:

而V1签名是通过META-INF中的三个文件保证签名及信息的完整性:

V1签名是如何保证信息的完整性呢?V1签名主要包含三部分内容,如果狭义上说签名跟公钥的话,仅仅在.rsa文件中,V1签名的三个文件其实是一套机制,不能单单拿一个来说事,

如果对APK中的资源文件进行了替换,那么该资源的摘要必定发生改变,如果没有修改MANIFEST.MF中的信息,那么在安装时候V1校验就会失败,无法安装,不过如果篡改文件的同时,也修改其MANIFEST.MF中的摘要值,那么MANIFEST.MF校验就可以绕过。

CERT.SF个人觉得有点像冗余,更像对文件完整性的二次保证,同绕过MANIFEST.MF一样,.SF校验也很容易被绕过。

CERT.RSA与CERT.SF是相互对应的,两者名字前缀必须一致,不知道算不算一个无聊的标准。看下CERT.RSA文件内容:

CERT.RSA文件里面存储了证书公钥、过期日期、发行人、加密算法等信息,根据公钥及加密算法,Android系统就能计算出CERT.SF的摘要信息,其严格的格式如下:

从CERT.RSA中,我们能获的证书的指纹信息,在微信分享、第三方SDK申请的时候经常用到,其实就是公钥+开发者信息的一个签名:

除了CERT.RSA文件,其余两个签名文件其实跟keystore没什么关系,主要是文件自身的摘要及二次摘要,用不同的keystore进行签名,生成的MANIFEST.MF与CERT.SF都是一样的,不同的只有CERT.RSA签名文件。也就是说前两者主要保证各个文件的完整性,CERT.RSA从整体上保证APK的来源及完整性,不过META_INF中的文件不在校验范围中,这也是V1的一个缺点。V2签名又是如何保证信息的完整性呢?

前面说过V1签名中文件的完整性很容易被绕过,可以理解 单个文件完整性校验的意义并不是很大 ,安装的时候反而耗时,不如采用更加简单的便捷的校验方式。V2签名就不针对单个文件校验了,而是 针对APK进行校验 ,将APK分成1M的块,对每个块计算值摘要,之后针对所有摘要进行摘要,再利用摘要进行签名。

也就是说,V2摘要签名分两级,第一级是对APK文件的1、3 、4 部分进行摘要,第二级是对第一级的摘要集合进行摘要,然后利用秘钥进行签名。安装的时候,块摘要可以并行处理,这样可以提高校验速度。

APK是先摘要,再签名,先看下摘要的定义:Message Digest:摘要是对消息数据执行一个单向Hash,从而生成一个固定长度的Hash值,这个值就是消息摘要,至于常听到的MD5、SHA1都是摘要算法的一种。理论上说,摘要一定会有碰撞,但只要保证有限长度内碰撞率很低就可以,这样就能利用摘要来保证消息的完整性,只要消息被篡改,摘要一定会发生改变。但是,如果消息跟摘要同时被修改,那就无从得知了。

而数字签名是什么呢(公钥数字签名),利用非对称加密技术,通过私钥对摘要进行加密,产生一个字符串,这个字符串+公钥证书就可以看做消息的数字签名,如RSA就是常用的非对称加密算法。在没有私钥的前提下,非对称加密算法能确保别人无法伪造签名,因此数字签名也是对发送者信息真实性的一个有效证明。不过由于Android的keystore证书是自签名的,没有第三方权威机构认证,用户可以自行生成keystore,Android签名方案无法保证APK不被二次签名。

知道了摘要跟签名的概念后,再来看看Android的签名文件怎么来的?如何影响原来APK包?通过sdk中的apksign来对一个APK进行签名的命令如下:

其主要实现在 android/platform/tools/apksig 文件夹中,主体是ApkSigner.java的sign函数,函数比较长,分几步分析

先来看这一步,ApkUtils.findZipSections,这个函数主要是解析APK文件,获得ZIP格式的一些简单信息,并返回一个ZipSections,

ZipSections包含了ZIP文件格式的一些信息,比如中央目录信息、中央目录结尾信息等,对比到zip文件格式如下:

获取到 ZipSections之后,就可以进一步解析APK这个ZIP包,继续走后面的签名流程,

可以看到先进行了一个V2签名的检验,这里是用来签名,为什么先检验了一次?第一次签名的时候会直接走这个异常逻辑分支,重复签名的时候才能获到取之前的V2签名,怀疑这里获取V2签名的目的应该是为了排除V2签名,并获取V2签名以外的数据块,因为签名本身不能被算入到签名中,之后会解析中央目录区,构建一个DefaultApkSignerEngine用于签名

先解析中央目录区,获取AndroidManifest文件,获取minSdkVersion(影响签名算法),并构建DefaultApkSignerEngine,默认情况下V1 V2签名都是打开的。

第五步与第六步的主要工作是:apk的预处理,包括目录的一些排序之类的工作,应该是为了更高效处理签名,预处理结束后,就开始签名流程,首先做的是V1签名(默认存在,除非主动关闭):

步骤7、8、9都可以看做是V1签名的处理逻辑,主要在V1SchemeSigner中处理,其中包括创建META-INFO文件夹下的一些签名文件,更新中央目录、更新中央目录结尾等,流程不复杂,不在赘述,简单流程就是:

这里特殊提一下重复签名的问题: 对一个已经V1签名的APK再次V1签名不会有任何问题 ,原理就是:再次签名的时候,会排除之前的签名文件。

可以看到目录、META-INF文件夹下的文件、sf、rsa等结尾的文件都不会被V1签名进行处理,所以这里不用担心多次签名的问题。接下来就是处理V2签名。

V2SchemeSigner处理V2签名,逻辑比较清晰,直接对V1签名过的APK进行分块摘要,再集合签名,V2签名不会改变之前V1签名后的任何信息,签名后,在中央目录前添加V2签名块,并更新中央目录结尾信息,因为V2签名后,中央目录的偏移会再次改变:

签名校验的过程可以看做签名的逆向,只不过覆盖安装可能还要校验公钥及证书信息一致,否则覆盖安装会失败。签名校验的入口在PackageManagerService的install里,安装官方文档,7.0以上的手机优先检测V2签名,如果V2签名不存在,再校验V1签名,对于7.0以下的手机,不存在V2签名校验机制,只会校验V1,所以,如果你的App的miniSdkVersion<24(N),那么你的签名方式必须内含V1签名:

校验流程就是签名的逆向,了解签名流程即可,本文不求甚解,有兴趣自己去分析,只是额外提下覆盖安装,覆盖安装除了检验APK自己的完整性以外,还要校验证书是否一致只有证书一致(同一个keystore签名),才有可能覆盖升级。覆盖安装同全新安装相比较多了几个校验

这里只关心证书部分:

Android V1及V2签名签名原理简析

仅供参考,欢迎指正

㈢ APK签名机制原理详解

众所周知,Android系统在安装Apk的过程中,会对Apk进行签名校验,校验通过后才能安装成功。那你知道签名校验的机制是什么?具体校验的是什么内容吗?申请第三方SDK(如微信支付)时填入的SAH1值是什绝颂高么?目前众多的快速批量打包方案又是如何绕过签名检验的?

我将通过一系列的文章来解开这些疑惑:

这篇文章先来介绍Apk签名相关的基本知识。

要知道签名是什么,先来看为什么需要签名 。大家都知道,在消息通信时,必须至少解决两个问题:一是确保消息来源的真实性,二是确保消息不会被第三方篡改。在安装Apk时,同样需要确保Apk来源的真实性,以及Apk没有被第三方篡改。如何解决这两个问题呢?方法就是开发者对Apk进行签名:在Apk中写入一个“指纹”。指纹写入以后,Apk中有任何修改,都会导致这个指纹无效,Android系统在安装Apk进行签名校验时就会不通过,从而保证了安全性。

要了解如何实现签名,需要了解两个基本概念:数字摘要和数字证书。

简单来说,就是对一个任意长度的数据,通过一个Hash算法计算后,都可以得到一个固定长度的二进制数据,这个数据就称为“摘要”。摘要具有下面的几个特征:

前面已经说到,可以通过签名来确保数据来源的可靠性和数据的不可篡改性。签名就是在摘要的基础上再进行一次加密,对摘要加密后的数据就可以当作数字签名,在安装Apk需要对签名进行验证,验证通过才能继续安装。

这里有两个过程:签名过程 和 校验过程。

先来说 签名过程:

再来看 校验过程:

这里有一个前提:接收方必须要知道发送方的公钥和所使用的算法。如果数字签名和公钥一起被篡改,接收方无法得知,还是会校验通过。如何保证公钥的可靠性呢?答案是数字证书,数字证书是身份认证机构(Certificate Authority)颁发的,包含了以下信息:

接收方收到消息后,先向CA验证证书的合法性(根据证书的签名、绑定的域名等信息。CA机构是权威的,可以保证这个过程的可靠性。)再进行签名校验。

需要注意的是,Apk的证书通常的自签名的,也就是由开发者自己制作,没有向CA机构申请。Android在安装Apk时并没有校验证书本身的合法性,只是从证书中提取公钥和加密算法,这也正是对第三方Apk重新签名后,还能够继续在没有安装这个Apk的系统中继续安装的原因。

我们在对Apk签名时并没有直接指定私钥、公钥和数字证书,而是使用keystore文件,这些信息都包含在了keystore文件中。根据编码不同,keystore文件分为很多种,Android使用的是Java标准keystore格式JKS(Java Key Storage),所以通过Android Studio导出的keystore文件是以.jks结尾的。

keystore使用的证书标准是X.509,X.509标准也有多种编码格式,常用的有两种:pem(Privacy Enhanced Mail)和der(Distinguished Encoding Rules)。jks使用的是der格式,Android也支持直接使用pem格式的证书进行签名,我们下面会介绍。

两种证书编码格式的区别:


X.509证书格式:

Android提供了两种对Apk的签名方式,一种是基于JAR的签名方式,另一种是基于Apk的签名方式,它们的主要区别在于使用的签名文件不一样:jarsigner使用keystore文件进行签名;apksigner除了并尺支持使用keystore文件进行签名外,还支持直接指定pem证书文件和私钥进行签名。

不知道大家有没有注意一个问题,我们通过樱御keytool或者AS生成一个keystore的时候( 签署您的应用 ),除了要输入keystore的密码外,还要输入一个alias和key的密码。在签名时,除了要指定keystore文件和密码外,也要指定alias和key的密码,这是为什么呢?

原因是keystore是一个密钥库,也就是说它可以存储多对密钥和证书,keystore的密码是用于保护keystore本身的,一对密钥和证书是通过alias来区分的。从这里可以看出jarsigner是支持使用多个证书对Apk进行签名的。apksigner也同样支持,关于apksigner的使用介绍可以参考官方文档 apksigner 。

ok,签名的基本概念和校验过程就介绍到这里,关于JAR签名和V2签名机制的详细介绍,参考下面两篇文章:

㈣ 一文弄懂关于证书,签名,ssl,android包签名机制。

所有的概念都基于一个非常重要的基础:

rsa 非对称加密算法

先感受下几个概念

PKI。

PKI是公钥基础设施(Public Key Infrastructure) 包括PKI策略、软硬件系统、证书机构CA、注册机构RA、证书发布系统和PKI应用等。

我们关注就俩东西: PKCS 证书机构CA 。前者是定义加密算法,签名,证书相关的各种事情采用的协议。后者可以为我们颁发权威的证书。

PKCS
PKCS(The Public-Key Cryptography Standards )是由美国RSA数据安全公司及其合作伙伴制定的一组公钥密码学标准,其中包括证书申请、证书更新、证书作废表发布、扩展证书内容以及数字签名、数字信封的格式等方面的一系列相关协议。RSA算法可以做加密、解密、签名、验证,还有RSA的密钥对存储。这些都需要标准来规范,如何输入,如何输出,如何存储等。

PKCS。全称是公钥密码学标准, 目前共发布过 15 个标准,这些标准都是协议。总结一下 就是对加密算法,签名,证书协议的描述。下面列举一些常用的协议,这些协议在本文都会对应上。

这些协议具体的实现就体现在openssl等工具中, 以及jdk工具keytool jdk java第三方库bouncycastle。

比如用openssl 如何生成公/私钥(PKCS#1)、签名(PKCS#1 )、签名请求文件(KCS#10)、 带口令的私钥(PKCS#8)。 含私钥的证书(PKCS#12)、证书库(PKCS#12)

其中涉及到算法的基础协议PKCS#1等,由于涉及到密码学原理所以我们并不需要深究它,只要知道怎么做就可以了。

现实中我们要解决这样一种情况:

客户端和服务器之间的数据要进行加密。需要两个达成同一个对称秘钥加密才行,那么这个秘钥如何生成,并在两边都能拿到,并保证传输过程中不被泄露。 这就用到非对称加密了。 后续的传输,就能用这个 对称秘钥来加密和解密了。

还有这样一个问题:

就是客户端如何判断服务端是否是合法的服务端。这就需要服务端有个id来证明它,而这个id 就是证书,而且必须是权威机构颁发的才能算是合法的。
因为客户端即浏览器,认定证书合法的规则必须通过第三方来确认 即ca颁发的证书。否则就我可能进了一个假网站。

而这两个问题 都是ssl协议要解决的内容。

所以ssl协议做了两件事情,一是验证身份,二是协商对称秘钥,并安全的传输。 而实现这个过程的关键数据模型就是证书, 通过证书中的ca对证书的签名,实现了身份验证,通过证书中的公钥,实现对对称秘钥加密,从而实现数据保密。 其实还顺手做了一件事情就是通过解密签名比对hash,保证了数据完整性。

明白ssl协议 首先明白几个重要的概念:

证书: 顾名思义就是提供了一种在Internet上验证通信实体身份的方式,数字证书不是数字身份证,由权威公正的第三方机构,即CA(例如中国各地方的CA公司)中心签发的证书, 就是可以认定是合法身份的。客户端不需要证书。 证书是用来验证服务端的。

一般的证书都是x509格式证书,这是一种标准的证书,可以和其他证书类型互相转换。完整来说证书包含,证书的内容,包括 版本号, 证书序列号, hash算法, 发行者名称,有效期, 公钥算法,公钥,签名(证书原文以及原文hash一起签名)而这个内容以及格式 都是标准化的,即x509格式 是一种标准的格式。

签名: 就用私钥对一段数据进行加密,得到的密文。 这一段数据在证书的应用上就是 对证书原文+原文hash进行签名。
谁签的名,就是用谁的私钥进行加密。就像身份证一样, 合法的身份证我们都依据是政府签的,才不是假证, 那就是浏览器会有政府的公钥,通过校验(解密)签名,如果能够解密,就可以确定这个就是政府的签名。就对了。

hash算法 :对原始数据进行某种形式的信息提取,被提取出的信息就被称作原始数据的消息摘要。比如,MD5和SHA-1及其大量的变体。 hash算法具有不可逆性,无法从摘要中恢复出任何的原始消息。长度总是固定的。MD5算法摘要的消息有128个比特位,SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出。

ca机构: 权威证书颁发机构,浏览器存有ca的公钥,浏览器以此公钥来验证服务端证书的合法性。

证书的获取: 生成证书申请文件.csr(涉及到PKCS#10定义的规范)后向ca机构申请。 或者自己直接通过生成私钥就可以一步到位生成自签名证书。 自签名证书就是用自己的私钥来签名证书。

那么为了体现到 证书身份认证、数据完整、保密性三大特性 ,证书的简化模型可以认为包含以下两个要素:服务器公钥,ca的签名(被ca私钥加密过的证书原文+原文hash),

身份认证:
浏览器存有ca公钥,用ca公钥解密网站发给你的证书中的签名。如果能解密,说明该证书由ca颁发,证书合法。 否则浏览器就会报警告,问你是否信任这个证书,也就是这个网站。这时候的证书可以是任何人签发的,可以自己签发的。 但是中间人攻击。 完全伪造新的证书, 这就没有办法了。 所以还是信任证书的时候要谨慎。

数据完整:
如果你信任该证书的话,这时候就会用证书中的公钥去解密签名,如果是ca签发的证书,那么之前就已经通过ca的公钥去解密签名了。 然后得到证书hash,然后在浏览器重新对证书做hash,两者比对一致的话,说明证书数据没有被篡改。

保密性:
使用证书的公钥对对称秘钥加密保证传输安全,对称秘钥生成后,后续的传输会通过对称秘钥来在服务端和客户端的加解密。

那么ssl协议的具体过程就是:

4.网站接收浏览器发来的数据之后 使用自己的私钥校验签名,并对原文进行hash 与解密出的hash 做比对检查完整性。然后发送编码改变通知,服务器握手结束通知(所有内容做hash )。 发送给客户端校验。

5 客户端校验,校验成功后,之后就用 对称秘钥进行通信了。

总共的过程是 c-s-c- s-c 四次握手。

四次握手简单来说分别是:
1.请求获取证书
2.服务端返回证书,客户端验证了证书的合法性和完整性,同时生成了对称秘钥。
3.客户端把加密的 对称秘钥发给服务器。服务器检查真实性和完整性。
4.服务端返回握手结束通知,客户端再检查一次真实性和完整性。

前两次握手是明文, 后两次握手是密文。 所以都要检查身份真实性和数据完整性。

ca的作用:
ca起到一个权威中间人的角色,如果脱离了ca, 那么证书还是证书,还能加密,保证数据完整性。 但是无法应用在客户端去认定服务器身份合法这个场景下。

  

下面就详细说下 脱离了ca签发的证书的应用:
  

自签名证书:

证书如果没有权威机构的签名,就是没有权威机构给你签发身份证。 那么这时候身份认证的场景变了。
这时候的认证场景就变成了,不再是某个官方权威说了算,而是假设第一次碰到这个证书,会认为,这个证书与之捆绑的实体之间是合法的并做记录。如果当这个实体下次捆绑了另一个证书,那么就是非法的。

这种情况常用于android中安装和校验app的时候,会先假设第一次安装的是合法的应用,认定这个app证书中的公钥是合法的公钥。然后通过自签名的证书,校验签名,就能实现后续安装是否合法以及完整性。

android中的如何对app进行身份认定和不被篡改:

android系统在安装app时候会进行校验applicationId,applicationId 不同会认定为不同应用。相同应用,第二次安装会校验证书是否和之前app的证书相同,如果相同则两个包很可能来自同一个身份。 如果证书不同,也就是该包被另一个身份用自己的私钥重新签名过,就会拒绝安装。 然后通过公钥来解密签名,如果能解密,说明身份是ok的。否则拒绝安装。比对解密签名后的hash 与apk包内的cert.sf文件(该文件是apk内所有文件生成的hash文件)是否一致,如果相同则认定为没有被篡改。

android在提交应用商店的问题:

应用商店也会校验 后续的上传和第一次上传时的证书,以及类似上述的后续的一系列校验。防止合法的开发者平台被盗后,上传非法应用。

android在接入第三方sdk的问题:

接入第三方sdk 会提交applicationId 和 sha1 值。 这个sha1值就是对 证书原文的签名后的sha1,也就是证书指纹。这个证书是证书库里最初的那个证书(x509格式),而不是对apk签名后生成的证书(PKCS#7)。一般的证书签名的主体是证书原文本身,而对apk签名还额外会对apk所有文件生成的hash值文件(cert.sf)进行一次签名。

第三方平台会记录 applicationId 与sha1 的对应关系。 当有假冒app试图接入时候,由于会对app内的PKCS#7证书转换为原始的x509格式证书,重新生成sha1值,与用户提交sha1 比对, 如果相同则说明证书很可能是ok的。 因为sha1就是证书的指纹。 之后就会通过证书中的公钥来校验签名,从而最终确认身份合法性以及信息完整性。

第三方平台之所以需要用户去提交证书指纹sha1值,多了这一步,就意味着你的证书是可以更换的,一旦更换了证书,就必须提交新的指纹给我,然后我来做匹配。而应用商店没有这个功能, 一旦你的证书的私钥丢了, 那就必须重新建一个新的app。

总结来看证书的身份认定机制:

在ssl协议下,这种场景是 浏览器用于认定合法的服务器身份。 在自签名证书下,需要用户选择是否信任该证书。

在android app采用自签名证书的场景下, 证书起到了 假设第一次的证书合法,公钥合法,后续如果证书不一致或不能够完成签名校验,就是非法。

证书库:

证书库应该满足PKCS#12协议。 但是jdk提供了制作证书的工具keytool 可以生成keystore类型的证书库,后缀为jks。 keystore pk12可以通过keytool命令互相转换。

证书库是个证书的容器, 可以用来创建数字证书。 在keystore证书库中,所有的数字证书是以一条一条(采用别名alias区别)的形式存入证书库的。证书库中的证书格式为pk12,即包含私钥。 如果导出证书的话, 可以导出为x509不包含私钥的格式 或者pk12包含私钥的证书。 也可以也可以用-import参数加一个证书或证书链到信任证书。

android中一般都采用读取证书库的方式,通过证书库来创建一个证书,通过alias来区分。 所以在签名的时候,一个alias是一个证书,不同的alias是不同的证书,不要搞错了。

几个关系:

证书和非对称加密算法的关系:
证书代表一个身份的主体,包含了非对称秘钥体系中的公钥,以及用私钥对证书签名。这种组织结构,把非对称加密算法从加密的功能,拓宽到了用于身份认证,信息完整性上。这体现在了证书的作用。 本质还是利用了非对称加密算法的特性。

ssl协议和证书的关系。
因为证书解决了客户端对服务器的身份认证(自签名证书除外),同时也解决了加密,和信息完整性,所以ssl协议基于证书来实现。

㈤ Android中APK签名工具之jarsigner和apksigner详解

转自 https://www.cnblogs.com/slysky/p/9780015.html

一.工具介绍

jarsigner是JDK提供的针对jar包签名的通用工具,

位于JDK/bin/jarsigner.exe

apksigner是Google官方提供的针对Android apk签名及验证的专用工具,

位于Android SDK/build-tools/SDK版本/apksigner.bat

不管是apk包,还是jar包,本质都是zip格式的压缩包,所以它们的签名过程都差不多(仅限V1签名),

以上两个工具都可以对Android apk包进行签名.

1.V1和V2签名的区别

在Android Studio中点击菜单 Build->Generate signed apk... 打包签名有两种签名选项 V1(Jar Signature) V2(Full APK Signature),

从Android 7.0开始, 谷歌增加新签名方案 V2 Scheme (APK Signature);

但Android 7.0以下版本, 只能用旧签名方案 V1 scheme (JAR signing)

V1签名:

V2签名:

V2签名优点很明显:

注意: apksigner工具默认同时使用V1和V2签名,以兼容Android 7.0以下版本

2.zipalign和V2签名

位于Android SDK/build-tools/SDK版本/zipalign.exe

zipalign 是对zip包对齐的工具,使APK包内未压缩的数据有序排列对齐,从而减少APP运行时内存消耗

zipalign -v 4 in.apk out.apk //4字节对齐优化

zipalign -c -v 4 in.apk //检查APK是否对齐

zipalign可以在V1签名后执行

但zipalign不能在V2签名后执行,只能在V2签名之前执行!!!

二.签名步骤

1.生成密钥对(已有密钥库,可忽略)

Android Studio在Debug时,对App签名都会使用一个默认的密钥库:

1.生成密钥对

进入JDK/bin, 输入命令

参数:

提示: 可重复使用此条命令,在同一密钥库中创建多条密钥对
例如: 在debug.keystore中新增一对密钥,别名是release

keytool -genkeypair -keystore debug.keystore -alias release -validity 30000

2.查看密钥库

进入JDK/bin, 输入命令

keytool -list -v -keystore 密钥库名

参数:

例如:
keytool -list -v -keystore debug.keystore

现在debug.keystore密钥库中有两对密钥, 别名分别是androiddebugkey release

2.签名

1.方法一(jarsigner,只支持V1签名)

进入JDK/bin, 输入命令

从JDK7开始, jarsigner默认算法是SHA256, 但Android 4.2以下不支持该算法,

所以需要修改算法, 添加参数 -digestalg SHA1 -sigalg SHA1withRSA

参数:

例如:

用JDK7及以上jarsigner签名,不支持Android 4.2 以下

jarsigner -keystore debug.keystore MyApp.apk androiddebugkey

用JDK7及以上jarsigner签名,兼容Android 4.2 以下

jarsigner -keystore debug.keystore -digestalg SHA1 -sigalg SHA1withRSA MyApp.apk androiddebugkey

2.方法二(apksigner,默认同时使用V1和V2签名)

进入Android SDK/build-tools/SDK版本, 输入命令

若密钥库中有多个密钥对,则必须指定密钥别名

禁用V2签名

apksigner sign --v2-signing-enabled false --ks 密钥库名 xxx.apk

参数:

例如:

在debug.keystore密钥库只有一个密钥对

apksigner sign --ks debug.keystore MyApp.apk

在debug.keystore密钥库中有多个密钥对,所以必须指定密钥别名

apksigner sign --ks debug.keystore --ks-key-alias androiddebugkey MyApp.apk

3.签名验证

1.方法一(keytool,只支持V1签名校验)

进入JDK/bin, 输入命令

keytool -printcert -jarfile MyApp.apk (显示签名证书信息)

参数:

2.方法二(apksigner,支持V1和V2签名校验)

进入Android SDK/build-tools/SDK版本, 输入命令

apksigner verify -v --print-certs xxx.apk

参数:

例如:

apksigner verify -v MyApp.apk

㈥ Android | 他山之石,可以攻玉!一篇文章看懂 v1/v2/v3 签名机制

这篇文章的内容会涉及以下前置 / 相关知识,贴心的我都帮你准备好了,请享用~

数字签名(Digital Signature)也叫作数字指纹(Digital Fingerprint),它是消息摘要算法和非对称加密算法的结合体,能够验证数据的完整性,并且认证数据的来源

数据签名算法的模型分为两个主要阶段:

需要注意的是,Android 目前不对应用证书进行 CA 认证,应用可以由第三方(OEM、运营商、其他应用市场)签名,也可以自行签名。

应用 APK 其实是一种特殊的 Zip 压缩包,无法避免恶意破解者解压 / 反编译修改内容,针对这个问题有何解决方案呢?他山之石,可以攻玉 ——数字签名算法。应用签名正是数字签名算法的应用场景之一,与其他应用场景类似,目的无非是:

Android 平台上运行的每个应用都必须有开发者的签名。在慧唤安装应用时,软件包管理器会验证 APK 是否已经过适当签名,安装程序会拒绝没有获得签名就尝试安装的应用。

软件包管理器在安装应用前会验证应用摘要,如果破解者修改了 apk 里的内容,那么摘要就不再匹配,验证失败(验证流程见下文方案)。

截止至 Android 11,Android 支持以下三种应用签名方案:

为了提高兼容性,必须按照 v1、v2、v3 的先后顺序采用签名方案,低版本平台会忽略高版本的签名方案在 APK 中添加的额外数据。

v1 签名方案是基于 Jar 的签名。

首先,我们先来分析其签名产物。 v1 签名后会增加 META-INF 文件夹 ,其中会有如下三个文件。考虑到使用不同的证书和签名方式,得到的文件名可能不同,因此你只要留意文件的后缀即可:

v1 签名流程如下:

MANIFEST.MF(Message Digest File,摘要文件)

*.SF(Signature File,签名文件)

验证流程可以分为验证签名和验证完整性两个步骤:

验证签名步骤:

如果上述签名验证结果正确,才会验证完整性:

以上任何步骤验证失败,则整个 APK 验证失败。

为了解决这些问题,Android 7.0 中引入了 APK 签名方案 v2。

v2 签名方案是一种 全文件签名方案 ,该方案能够发现对 APK 的受保护部分进行的所有更改,相对于 v1 签名方案验证速度更快,完整性覆盖范围更广。

在分析 v2 签名方案之前,我们先简单了解一下 Zip 文件格式:

首先,我们先来分析其签名产物。v2 签名后会在 “条目内容区”和“中央目录区”之间插入“APK 签名分块(APK Signing Block)”

从左到右边,我们定义为区块 1~4。

相对与 v1 签名方案,v2 签名方案不再以文件为单位计算摘要了,而敬坦是以 1 MB 为单位将文件拆分为多个连续的块(chunk),每个分区的最后一个块可能会小于 1 MB。

v2 签亮碧桐名流程如下:

验证流程可以分为验证签名和验证完整性两个步骤:

签名方案 v3 支持密钥轮换,应用能够在 APK 更新过程中更改其签名密钥。

【累了,后面先不写了...】

这一节,我们介绍基于 Android 应用签名机制的衍生应用场景。

在 v1 方案中, MANIFEST.MF *.SF 这两个文件会记录大量的文件名和文件摘要。如果 apk 中文件数很多,而且文件名很长,那么这两个文件会变得很大。使用 AndResGuard 工具,可以将文件名转换为短路径文件名,从而减少这两个文件的大小。

在实际生产中,往往需要生成多个渠道的 APK 包,传统的方法是使用 APKTool 逆向工具、Flavor + BuildType 等方案,这一类多渠道打包方案的缺点是耗时严重。随着 Android 应用签名方案的演进,演变出了不同的多渠道打包方案:

在 v1 方案中,我们提到了完整性校验不覆盖到 META-INF 文件夹的问题。有些多渠道打包方案就是利用了这个问题,在 META-INF 文件夹下添加空文件, 用空文件的名称来作为渠道的唯一标识 ,就可以节省打包的时间,提高打渠道包的速度。

除了添加空文件的方法,还可以向 APK 添加 Zip Comment 来生成多渠道包(APK 本身就是特殊的 Zip 包)。

在 v2 签名方案中,几乎整个 APK 都纳入保护范围,如果向 APK 添加空文件或 Zip Comment 的话,在安装时会报以下错误:

新背景下的多渠道打包方案,则是利用了 APK 签名分块(区块 2)不受保护 & 字段可扩展的特点 ,向区块中添加多渠道信息(ID-Value),例如 美团多渠道打包方案 Walle 。

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