「apk加固」Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现

apk加固

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 plaincopy

packagecom.example.forceapkobj;

importandroid.app.Application;

importandroid.util.Log;

publicclassMyApplicationextendsApplication{

@Override

publicvoidonCreate() {

super.onCreate();

Log.i("demo","source apk onCreate:"+this);

}

就是打印一下onCreate方法。

MainActivity.java

[java]view plaincopy

packagecom.example.forceapkobj;

importandroid.app.Activity;

importandroid.content.intent;

importandroid.os.Bundle;

importandroid.util.Log;

importandroid.view.View;

importandroid.view.View.OnClickListener;

importandroid.widget.TextView;

publicclassMainActivityextendsActivity {

@Override

protectedvoidonCreate(Bundle savedinstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

TextView content =newTextView(this);

content.setText("I am Source Apk");

content.setOnClickListener(newOnClickListener(){

@Override

publicvoidonClick(View arg0) {

Intent intent =newIntent(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 plaincopy

packagecom.example.reforceapk;

importjava.io.ByteArrayoutputstream;

importjava.io.File;

importjava.io.fileinputstream;

importjava.io.FileOutputStream;

importjava.io.IOException;

importjava.security.messageDigest;

importjava.security.NoSuchAlgorithmException;

importjava.util.zip.Adler32;

publicclassmymain {

/**

* @param args

publicstaticvoidmain(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

try{

File payloadSrcFile =newFile("force/ForceApkObj.apk");//需要加壳的程序

System.out.println("apk size:"+payloadSrcFile.length());

File unShellDexFile =newFile("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

intpayloadLen = payloadArray.length;

intunShellDexLen = unShellDexArray.length;

inttotalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。

byte[] newdex =newbyte[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 =newFile(str);

if(!file.exists()) {

file.createnewfile();

}

FileOutputStream localFileOutputStream =newFileOutputStream(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

privatestaticbyte[] encrpt(byte[] srcdata){

for(inti =0;i

srcdata[i] = (byte)(0xFF^ srcdata[i]);

}

returnsrcdata;

}

/**

* 修改dex头，CheckSum 校验码

* @param dexBytes

privatestaticvoidfixCheckSumHeader(byte[] dexBytes) {

Adler32 adler =newAdler32();

adler.update(dexBytes,12, dexBytes.length -12);//从12到文件末尾计算校验码

longvalue = adler.getValue();

intva = (int) value;

byte[] newcs = intToByte(va);

//高位在前，低位在前掉个个

byte[] recs =newbyte[4];

for(inti =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

publicstaticbyte[] intToByte(intnumber) {

byte[] b =newbyte[4];

for(inti =3; i >=0; i--) {

b[i] = (byte) (number %256);

number >>=8;

}

returnb;

}

/**

* 修改dex头 sha1值

* @param dexBytes

* @throws NoSuchAlgorithmException

privatestaticvoidfixSHA1Header(byte[] dexBytes)

throwsNoSuchAlgorithmException {

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(inti =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

privatestaticvoidfixFileSizeHeader(byte[] dexBytes) {

//新文件长度

byte[] newfs = intToByte(dexBytes.length);

System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length));

byte[] refs =newbyte[4];

//高位在前，低位在前掉个个

for(inti =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

privatestaticbyte[] readFileBytes(File file)throwsIOException {

byte[] arrayOfByte =newbyte[1024];

ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream =newByteArrayOutputStream();

FileInputStream fis =newFileInputStream(file);

while(true) {

inti = fis.read(arrayOfByte);

if(i != -1) {

localByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte,0, i);

}else{

returnlocalByteArrayOutputStream.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 plaincopy

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 plaincopy

//直接返回数据，读者可以添加自己加密方法

privatestaticbyte[] encrpt(byte[] srcdata){

for(inti =0;i

srcdata[i] = (byte)(0xFF^ srcdata[i]);

}

returnsrcdata;

}

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 plaincopy

intpayloadLen = payloadArray.length;

intunShellDexLen = unShellDexArray.length;

inttotalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。

byte[] newdex =newbyte[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 plaincopy

//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 plaincopy

//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 plaincopy

packagecom.example.reforceapk;

importjava.io.BufferedInputStream;

importjava.io.ByteArrayInputStream;

importjava.io.ByteArrayOutputStream;

importjava.io.DataInputStream;

importjava.io.File;

importjava.io.FileInputStream;

importjava.io.FileOutputStream;

importjava.io.IOException;

importjava.lang.ref.weakreference;

importjava.lang.reflect.Method;

importjava.util.ArrayList;

importjava.util.HashMap;

importjava.util.Iterator;

importjava.util.zip.ZipEntry;

importjava.util.zip.ZipInputStream;

importandroid.app.Application;

importandroid.app.Instrumentation;

importandroid.content.Context;

importandroid.content.pm.ApplicationInfo;

importandroid.content.pm.PackageManager;

importandroid.content.pm.PackageManager.NamenotfoundException;

importandroid.content.res.AssetManager;

importandroid.content.res.resources;

importandroid.content.res.Resources.Theme;

importandroid.os.Bundle;

importandroid.util.ArrayMap;

importandroid.util.Log;

importdalvik.system.DexClassLoader;

publicclassProxyApplicationextendsApplication{

privatestaticfinalString appkey ="APPLICATION_CLASS_NAME";

privateString apkFileName;

privateString odexPath;

privateString libPath;

//这是context 赋值

@Override

protectedvoidattachBaseContext(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 =newFile(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",

newClass[] {},newObject[] {});//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 =newDexClassLoader(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

publicvoidonCreate() {

{

//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",

newClass[] {},newObject[] {});

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 mAllApplications = (ArrayList) 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,

newClass[] {boolean.class, Instrumentation.class},

newObject[] {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

privatevoidsplitPayLoadFromDex(byte[] apkdata)throwsIOException {

intablen = 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 =newbyte[4];

System.arraycopy(apkdata, ablen -4, dexlen,0,4);

ByteArrayInputStream bais =newByteArrayInputStream(dexlen);

DataInputStream in =newDataInputStream(bais);

intreadInt = in.readInt();

System.out.println(Integer.toHexString(readInt));

byte[] newdex =newbyte[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 =newFile(apkFileName);

try{

FileOutputStream localFileOutputStream =newFileOutputStream(file);

localFileOutputStream.write(newdex);

localFileOutputStream.close();

}catch(IOException localIOException) {

thrownew runtimeexception(localIOException);

}

//分析被加壳的apk文件

ZipInputStream localZipInputStream =newZipInputStream(

newBufferedInputStream(newFileInputStream(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 =newFile(libPath +"/"

+ name.substring(name.lastindexof('/')));

storeFile.createNewFile();

FileOutputStream fos =newFileOutputStream(storeFile);

byte[] arrayOfByte =newbyte[1024];

while(true) {

inti = 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

privatebyte[] readDexFileFromApk()throwsIOException {

ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream =newByteArrayOutputStream();

ZipInputStream localZipInputStream =newZipInputStream(

newBufferedInputStream(newFileInputStream(

this.getApplicationInfo().sourceDir)));

while(true) {

ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();

if(localZipEntry ==null) {

localZipInputStream.close();

break;

}

if(localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {

byte[] arrayOfByte =newbyte[1024];

while(true) {

inti = localZipInputStream.read(arrayOfByte);

if(i == -1)

break;

dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte,0, i);

}

localZipInputStream.closeEntry();

}

localZipInputStream.close();

returndexByteArrayOutputStream.toByteArray();

}

// //直接返回数据，读者可以添加自己解密方法

privatebyte[] decrypt(byte[] srcdata) {

for(inti=0;i

srcdata[i] = (byte)(0xFF^ srcdata[i]);

}

returnsrcdata;

}

//以下是加载资源

protectedAssetManager mAssetManager;//资源管理器

protectedResources mResources;//资源

protectedTheme mTheme;//主题

protectedvoidloadResources(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 =newResources(mAssetManager, superRes.getDisplayMetrics(),superRes.getConfiguration());

mTheme = mResources.newTheme();

mTheme.setTo(super.getTheme());

}

@Override

publicAssetManager getassets() {

returnmAssetManager ==null?super.getAssets() : mAssetManager;

}

@Override

publicResources getResources() {

returnmResources ==null?super.getResources() : mResources;

}

@Override

publicTheme getTheme() {

returnmTheme ==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 plaincopy

//这是context 赋值

@Override

protectedvoidattachBaseContext(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 =newFile(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",

newClass[] {},newObject[] {});//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 =newDexClassLoader(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 plaincopy

//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 =newFile(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 plaincopy

/**

* 从apk包里面获取dex文件内容（byte）

* @return

* @throws IOException

privatebyte[] readDexFileFromApk()throwsIOException {

ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream =newByteArrayOutputStream();

ZipInputStream localZipInputStream =newZipInputStream(

newBufferedInputStream(newFileInputStream(

this.getApplicationInfo().sourceDir)));

while(true) {

ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();

if(localZipEntry ==null) {

localZipInputStream.close();

break;

}

if(localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {

byte[] arrayOfByte =newbyte[1024];

while(true) {

inti = localZipInputStream.read(arrayOfByte);

if(i == -1)

break;

dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte,0, i);

}

localZipInputStream.closeEntry();

}

localZipInputStream.close();

returndexByteArrayOutputStream.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 plaincopy

/**

* 释放被加壳的apk文件，so文件

* @param data

* @throws IOException

privatevoidsplitPayLoadFromDex(byte[] apkdata)throwsIOException {

intablen = 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 =newbyte[4];

System.arraycopy(apkdata, ablen -4, dexlen,0,4);

ByteArrayInputStream bais =newByteArrayInputStream(dexlen);

DataInputStream in =newDataInputStream(bais);

intreadInt = in.readInt();

System.out.println(Integer.toHexString(readInt));

byte[] newdex =newbyte[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 =newFile(apkFileName);

try{

FileOutputStream localFileOutputStream =newFileOutputStream(file);

localFileOutputStream.write(newdex);

localFileOutputStream.close();

}catch(IOException localIOException) {

thrownewRuntimeException(localIOException);

}

//分析被加壳的apk文件

ZipInputStream localZipInputStream =newZipInputStream(

newBufferedInputStream(newFileInputStream(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 =newFile(libPath +"/"

+ name.substring(name.lastIndexOf('/')));

storeFile.createNewFile();

FileOutputStream fos =newFileOutputStream(storeFile);

byte[] arrayOfByte =newbyte[1024];

while(true) {

inti = 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 plaincopy

////直接返回数据，读者可以添加自己解密方法

privatebyte[] decrypt(byte[] srcdata) {

for(inti=0;i

srcdata[i] = (byte)(0xFF^ srcdata[i]);

}

returnsrcdata;

}

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 plaincopy

//配置动态加载环境

Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(

"android.app.ActivityThread","currentActivityThread",

newClass[] {},newObject[] {});//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 =newDexClassLoader(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 plaincopy

@Override

publicvoidonCreate() {

{

//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",

newClass[] {},newObject[] {});

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 mAllApplications = (ArrayList) 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,

newClass[] {boolean.class, Instrumentation.class},

newObject[] {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。

Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现

apk加固

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