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android apk 防止反編譯技術(shù)第一篇-加殼技術(shù)

移動開發(fā) Android
所謂apk的加殼技術(shù)和pc exe的加殼原理一樣，就是在程序的外面再包裹上另外一段代碼，保護里面的代碼不被非法修改或反編譯，在程序運行的時候優(yōu)先取得程序的控制權(quán)做一些我們自己想做的工作。（哈哈，跟病毒的原理差不多）

做android framework方面的工作將近三年的時間了,現(xiàn)在公司讓做一下android apk安全方面的研究，于是最近就在網(wǎng)上找大量的資料來學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在將最近學(xué)習(xí)成果做一下整理總結(jié)。學(xué)習(xí)的這些成果我會做成一個系列慢慢寫出來與大家分享，共同進步。這篇主要講apk的加殼技術(shù)，廢話不多說了直接進入正題。

一、加殼技術(shù)原理

所謂apk的加殼技術(shù)和pc exe的加殼原理一樣，就是在程序的外面再包裹上另外一段代碼，保護里面的代碼不被非法修改或反編譯，在程序運行的時候優(yōu)先取得程序的控制權(quán)做一些我們自己想做的工作。（哈哈，跟病毒的原理差不多）

PC exe的加殼原理如下：

二、android apk加殼實現(xiàn)

要想實現(xiàn)加殼需要解決的技術(shù)點如下：

（1）怎么第一時間執(zhí)行我們的加殼程序?

首先根據(jù)上面的原理我們在apk中要想優(yōu)先取得程序的控制權(quán)作為android apk的開發(fā)人員都知道Application會被系統(tǒng)第一時間調(diào)用而我們的程序也會放在這里執(zhí)行。

（2）怎么將我們的加殼程序和原有的android apk文件合并到一起?

我們知道android apk最終會打包生成dex文件，我們可以將我們的程序生成dex文件后，將我們要進行加殼的apk和我們dex文件合并成一個文件，然后修改dex文件頭中的checksum、signature 和file_size的信息，并且要附加加殼的apk的長度信息在dex文件中，以便我們進行解殼保證原來apk的正常運行。加完殼后整個文件的結(jié)構(gòu)如下：

（3）怎么將原來的apk正常的運行起來?

按照（2）中的合并方式在當(dāng)我們的程序首先運行起來后，逆向讀取dex文件獲取原來的apk文件通過DexClassLoader動態(tài)加載。

具體實現(xiàn)如下：

（1）修改原來apk的AndroidMainfest.xml文件，假如原來apk的AndroidMainfest.xml文件內(nèi)容如下：

1. <application

2. android:icon="@drawable/ic_launcher"

3. android:label="@string/app_name"

4. android:theme="@style/AppTheme" android:name="com.android.MyApplication" >

5. </application>

修改后的內(nèi)容如下：

1. <application

2. android:icon="@drawable/ic_launcher"

3. android:label="@string/app_name"

4. android:theme="@style/AppTheme" android:name="com.android.shellApplication" >

5. <meta-data android:name="APPLICATION_CLASS_NAME" android:value="com.android.MyApplication"/>

6. </application>

com.android.shellApplication這個就是我們的程序的的application的名稱，而

7. <meta-data android:name="APPLICATION_CLASS_NAME" android:value="com.android.MyApplication"/>

是原來的apk的application名稱。

（2）合并文件代碼實現(xiàn)如下：
?

  1. public class ShellTool { 
  2. /** 
  3. * @param args 
  4. */ 
  5. public static void main(String[] args) { 
  6. // TODO Auto-generated method stub 
  7. try { 
  8. File payloadSrcFile = new File("payload.apk");//我們要加殼的apk文件 
  9. File unShellDexFile = new File("classes.dex");//我們的程序生成的dex文件 
  10. byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile)); 
  11. byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile); 
  12. int payloadLen = payloadArray.length; 
  13. int unShellDexLen = unShellDexArray.length; 
  14. int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4; 
  15. byte[] newdex = new byte[totalLen]; 
  16. //添加我們程序的dex 
  17. System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen); 
  18. //添加要加殼的apk文件 
  19. System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, 
  20. payloadLen); 
  21. //添加apk文件長度 
  22. System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4); 
  23. //修改DEX file size文件頭 
  24. fixFileSizeHeader(newdex); 
  25. //修改DEX SHA1 文件頭 
  26. fixSHA1Header(newdex); 
  27. //修改DEX CheckSum文件頭 
  28. fixCheckSumHeader(newdex); 
  29.  
  30.  
  31. String str = "outdir/classes.dex"; 
  32. File file = new File(str); 
  33. if (!file.exists()) { 
  34. file.createNewFile(); 
  35. } 
  36.  
  37. FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(str); 
  38. localFileOutputStream.write(newdex); 
  39. localFileOutputStream.flush(); 
  40. localFileOutputStream.close(); 
  41.  
  42.  
  43. } catch (Exception e) { 
  44. // TODO Auto-generated catch block 
  45. e.printStackTrace(); 
  46. } 
  47. } 
  48.  
  49. //直接返回數(shù)據(jù)，讀者可以添加自己加密方法 
  50. private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){ 
  51. return srcdata; 
  52. } 
  53.  
  54.  
  55. private static void fixCheckSumHeader(byte[] dexBytes) { 
  56. Adler32 adler = new Adler32(); 
  57. adler.update(dexBytes, 12, dexBytes.length - 12); 
  58. long value = adler.getValue(); 
  59. int va = (int) value; 
  60. byte[] newcs = intToByte(va); 
  61. byte[] recs = new byte[4]; 
  62. for (int i = 0; i < 4; i++) { 
  63. recs[i] = newcs[newcs.length - 1 - i]; 
  64. System.out.println(Integer.toHexString(newcs[i])); 
  65. } 
  66. System.arraycopy(recs, 0, dexBytes, 8, 4); 
  67. System.out.println(Long.toHexString(value)); 
  68. System.out.println(); 
  69. } 
  70.  
  71.  
  72. public static byte[] intToByte(int number) { 
  73. byte[] b = new byte[4]; 
  74. for (int i = 3; i >= 0; i--) { 
  75. b[i] = (byte) (number % 256); 
  76. number >>= 8; 
  77. } 
  78. return b; 
  79. } 
  80.  
  81.  
  82. private static void fixSHA1Header(byte[] dexBytes) 
  83. throws NoSuchAlgorithmException { 
  84. MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1"); 
  85. md.update(dexBytes, 32, dexBytes.length - 32); 
  86. byte[] newdt = md.digest(); 
  87. System.arraycopy(newdt, 0, dexBytes, 12, 20); 
  88. String hexstr = ""; 
  89. for (int i = 0; i < newdt.length; i++) { 
  90. hexstr += Integer.toString((newdt[i] & 0xff) + 0x100, 16) 
  91. .substring(1); 
  92. } 
  93. System.out.println(hexstr); 
  94. } 
  95.  
  96.  
  97. private static void fixFileSizeHeader(byte[] dexBytes) { 
  98.  
  99.  
  100. byte[] newfs = intToByte(dexBytes.length); 
  101. System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length)); 
  102. byte[] refs = new byte[4]; 
  103. for (int i = 0; i < 4; i++) { 
  104. refs[i] = newfs[newfs.length - 1 - i]; 
  105. System.out.println(Integer.toHexString(newfs[i])); 
  106. } 
  107. System.arraycopy(refs, 0, dexBytes, 32, 4); 
  108. } 
  109.  
  110.  
  111. private static byte[] readFileBytes(File file) throws IOException { 
  112. byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; 
  113. ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); 
  114. FileInputStream fis = new FileInputStream(file); 
  115. while (true) { 
  116. int i = fis.read(arrayOfByte); 
  117. if (i != -1) { 
  118. localByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i); 
  119. } else { 
  120. return localByteArrayOutputStream.toByteArray(); 
  121. } 
  122. } 
  123. } 
  124.  
  125.  
  126. } 

（3）在我們的程序中加載運行原來的apk文件，代碼如下：

  1. public class shellApplication extends Application { 
  2.  
  3.  
  4. private static final String appkey = "APPLICATION_CLASS_NAME"; 
  5. private String apkFileName; 
  6. private String odexPath; 
  7. private String libPath; 
  8.  
  9.  
  10. protected void attachBaseContext(Context base) { 
  11. super.attachBaseContext(base); 
  12. try { 
  13. File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE); 
  14. File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE); 
  15. odexPath = odex.getAbsolutePath(); 
  16. libPath = libs.getAbsolutePath(); 
  17. apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk"; 
  18. File dexFile = new File(apkFileName); 
  19. if (!dexFile.exists()) 
  20. dexFile.createNewFile(); 
  21. // 讀取程序classes.dex文件 
  22. byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk(); 
  23. // 分離出解殼后的apk文件已用于動態(tài)加載 
  24. this.splitPayLoadFromDex(dexdata); 
  25. // 配置動態(tài)加載環(huán)境 
  26. Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( 
  27. "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", 
  28. new Class[] {}, new Object[] {}); 
  29. String packageName = this.getPackageName(); 
  30. HashMap mPackages = (HashMap) RefInvoke.getFieldOjbect( 
  31. "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, 
  32. "mPackages"); 
  33. WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName); 
  34. DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath, 
  35. libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect( 
  36. "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader")); 
  37. RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", 
  38. wr.get(), dLoader); 
  39.  
  40.  
  41. } catch (Exception e) { 
  42. // TODO Auto-generated catch block 
  43. e.printStackTrace(); 
  44. } 
  45. } 
  46.  
  47.  
  48. public void onCreate() { 
  49. { 
  50.  
  51.  
  52. // 如果源應(yīng)用配置有Appliction對象，則替換為源應(yīng)用Applicaiton，以便不影響源程序邏輯。 
  53. String appClassName = null; 
  54. try { 
  55. ApplicationInfo ai = this.getPackageManager() 
  56. .getApplicationInfo(this.getPackageName(), 
  57. PackageManager.GET_META_DATA); 
  58. Bundle bundle = ai.metaData; 
  59. if (bundle != null 
  60. && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) { 
  61. appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME"); 
  62. } else { 
  63. return; 
  64. } 
  65. } catch (NameNotFoundException e) { 
  66. // TODO Auto-generated catch block 
  67. e.printStackTrace(); 
  68. } 
  69.  
  70.  
  71. Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( 
  72. "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", 
  73. new Class[] {}, new Object[] {}); 
  74. Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( 
  75. "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, 
  76. "mBoundApplication"); 
  77. Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect( 
  78. "android.app.ActivityThread$AppBindData", 
  79. mBoundApplication, "info"); 
  80. RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication", 
  81. loadedApkInfo, null); 
  82. Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( 
  83. "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, 
  84. "mInitialApplication"); 
  85. ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke 
  86. .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", 
  87. currentActivityThread, "mAllApplications"); 
  88. mAllApplications.remove(oldApplication); 
  89. ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke 
  90. .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo, 
  91. "mApplicationInfo"); 
  92. ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke 
  93. .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", 
  94. mBoundApplication, "appInfo"); 
  95. appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName; 
  96. appinfo_In_AppBindData.className = appClassName; 
  97. Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod( 
  98. "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo, 
  99. new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class }, 
  100. new Object[] { false, null }); 
  101. RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread", 
  102. "mInitialApplication", currentActivityThread, app); 
  103.  
  104.  
  105. HashMap mProviderMap = (HashMap) RefInvoke.getFieldOjbect( 
  106. "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, 
  107. "mProviderMap"); 
  108. Iterator it = mProviderMap.values().iterator(); 
  109. while (it.hasNext()) { 
  110. Object providerClientRecord = it.next(); 
  111. Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect( 
  112. "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord", 
  113. providerClientRecord, "mLocalProvider"); 
  114. RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider", 
  115. "mContext", localProvider, app); 
  116. } 
  117. app.onCreate(); 
  118. } 
  119. } 
  120.  
  121.  
  122. private void splitPayLoadFromDex(byte[] data) throws IOException { 
  123. byte[] apkdata = decrypt(data); 
  124. int ablen = apkdata.length; 
  125. byte[] dexlen = new byte[4]; 
  126. System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4); 
  127. ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen); 
  128. DataInputStream in = new DataInputStream(bais); 
  129. int readInt = in.readInt(); 
  130. System.out.println(Integer.toHexString(readInt)); 
  131. byte[] newdex = new byte[readInt]; 
  132. System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt); 
  133. File file = new File(apkFileName); 
  134. try { 
  135. FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file); 
  136. localFileOutputStream.write(newdex); 
  137. localFileOutputStream.close(); 
  138.  
  139.  
  140. } catch (IOException localIOException) { 
  141. throw new RuntimeException(localIOException); 
  142. } 
  143.  
  144.  
  145. ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream( 
  146. new BufferedInputStream(new FileInputStream(file))); 
  147. while (true) { 
  148. ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry(); 
  149. if (localZipEntry == null) { 
  150. localZipInputStream.close(); 
  151. break; 
  152. } 
  153. String name = localZipEntry.getName(); 
  154. if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) { 
  155. File storeFile = new File(libPath + "/" 
  156. + name.substring(name.lastIndexOf('/'))); 
  157. storeFile.createNewFile(); 
  158. FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile); 
  159. byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; 
  160. while (true) { 
  161. int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte); 
  162. if (i == -1) 
  163. break; 
  164. fos.write(arrayOfByte, 0, i); 
  165. } 
  166. fos.flush(); 
  167. fos.close(); 
  168. } 
  169. localZipInputStream.closeEntry(); 
  170. } 
  171. localZipInputStream.close(); 
  172.  
  173.  
  174. } 
  175.  
  176.  
  177. private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException { 
  178. ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); 
  179. ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream( 
  180. new BufferedInputStream(new FileInputStream( 
  181. this.getApplicationInfo().sourceDir))); 
  182. while (true) { 
  183. ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry(); 
  184. if (localZipEntry == null) { 
  185. localZipInputStream.close(); 
  186. break; 
  187. } 
  188. if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) { 
  189. byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; 
  190. while (true) { 
  191. int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte); 
  192. if (i == -1) 
  193. break; 
  194. dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i); 
  195. } 
  196. } 
  197. localZipInputStream.closeEntry(); 
  198. } 
  199. localZipInputStream.close(); 
  200. return dexByteArrayOutputStream.toByteArray(); 
  201. } 
  202.  
  203.  
  204. // //直接返回數(shù)據(jù)，讀者可以添加自己解密方法 
  205. private byte[] decrypt(byte[] data) { 
  206. return data; 
  207. } 

 

責(zé)任編輯：chenqingxiang 來源： 51CTO
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