Android中的Apk的加固(加殼)原理解析和實現（轉）

一、前言

今天又到週末了，憋了好久又要出博客了，今天來介紹一下Android中的如何對Apk進行加固的原理。現階段。我們知道Android中的反編譯工作越來越讓人操作熟練，我們辛苦的開發出一個apk,結果被人反編譯了，那心情真心不舒服。雖然我們混淆，做到native層，但是這都是治標不治本。反編譯的技術在更新，那麼保護Apk的技術就不能停止。現在網上有很多Apk加固的第三方平臺，最有名的應當屬於：愛加密和梆梆加固了。其實加固有些人認爲很高深的技術，其實不然，說的簡單點就是對源Apk進行加密，然後在套上一層殼即可，當然這裏還有一些細節需要處理，這就是本文需要介紹的內容了。

二、原理解析

下面就來看一下Android中加殼的原理：

我們在加固的過程中需要三個對象：

1、需要加密的Apk(源Apk)

2、殼程序Apk(負責解密Apk工作)

3、加密工具(將源Apk進行加密和殼Dex合併成新的Dex)

主要步驟：

我們拿到需要加密的Apk和自己的殼程序Apk，然後用加密算法對源Apk進行加密在將殼Apk進行合併得到新的Dex文件，最後替換殼程序中的dex文件即可，得到新的Apk,那麼這個新的Apk我們也叫作脫殼程序Apk.他已經不是一個完整意義上的Apk程序了，他的主要工作是：負責解密源Apk.然後加載Apk,讓其正常運行起來。

在這個過程中我們可能需要了解的一個知識是：如何將源Apk和殼Apk進行合併成新的Dex

這裏就需要了解Dex文件的格式了。下面就來簡單介紹一下Dex文件的格式

具體Dex文件格式的詳細介紹可以查看這個文件：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102599

主要來看一下Dex文件的頭部信息，其實Dex文件和Class文件的格式分析原理都是一樣的，他們都是有固定的格式，我們知道現在反編譯的一些工具:

1、jd-gui：可以查看jar中的類，其實他就是解析class文件，只要瞭解class文件的格式就可以

2、dex2jar：將dex文件轉化成jar，原理也是一樣的，只要知道Dex文件的格式，能夠解析出dex文件中的類信息就可以了

當然我們在分析這個文件的時候，最重要的還是頭部信息，應該他是一個文件的開始部分，也是索引部分，內部信息很重要。

我們今天只要關注上面紅色標記的三個部分：

1) checksum

文件校驗碼，使用alder32 算法校驗文件除去 maigc ，checksum 外餘下的所有文件區域，用於檢查文件錯誤。

2) signature

使用 SHA-1 算法 hash 除去 magic ,checksum 和 signature 外餘下的所有文件區域，用於唯一識別本文件。

3) file_size

Dex 文件的大小。

爲什麼說我們只需要關注這三個字段呢？

因爲我們需要將一個文件(加密之後的源Apk)寫入到Dex中，那麼我們肯定需要修改文件校驗碼(checksum).因爲他是檢查文件是否有錯誤。那麼signature也是一樣，也是唯一識別文件的算法。還有就是需要修改dex文件的大小。

不過這裏還需要一個操作，就是標註一下我們加密的Apk的大小，因爲我們在脫殼的時候，需要知道Apk的大小，才能正確的得到Apk。那麼這個值放到哪呢？這個值直接放到文件的末尾就可以了。

所以總結一下我們需要做：修改Dex的三個文件頭，將源Apk的大小追加到殼dex的末尾就可以了。

我們修改之後得到新的Dex文件樣式如下：

那麼我們知道原理了，下面就是代碼實現了。所以這裏有三個工程：

1、源程序項目(需要加密的Apk)

2、脫殼項目(解密源Apk和加載Apk)

3、對源Apk進行加密和脫殼項目的Dex的合併

三、項目案例

下面先來看一下源程序

1、需要加密的源程序Apk項目：ForceApkObj

需要一個Application類，這個到後面說爲什麼需要：

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());
}
}

也是打印一下內容。

2、加殼程序項目：DexShellTools

加殼程序其實就是一個Java工程，因爲我們從上面的分析可以看到，他的工作就是加密源Apk，然後將其寫入到脫殼Dex文件中，修改文件頭，得到一個新的Dex文件即可。

看一下代碼：

[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"); //需要加殼的程序
System.out.println("apk size:"+payloadSrcFile.length());
File unShellDexFile = new File("force/ForceApkObj.dex"); //解客dex
byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二進制形式讀出apk，並進行加密處理//對源Apk進行加密操作
byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);//以二進制形式讀出dex
int payloadLen = payloadArray.length;
int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字節是存放長度的。
byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申請了新的長度
//添加解殼代碼
System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷貝dex內容
//添加加密後的解殼數據
System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex內容後面拷貝apk的內容
//添加解殼數據長度
System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最後4爲長度
//修改DEX file size文件頭
fixFileSizeHeader(newdex);
//修改DEX SHA1 文件頭
fixSHA1Header(newdex);
//修改DEX CheckSum文件頭
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();
}
}
//直接返回數據，讀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頭，CheckSum 校驗碼
* @param dexBytes
*/
private static void fixCheckSumHeader(byte[] dexBytes) {
Adler32 adler = new Adler32();
adler.update(dexBytes, 12, dexBytes.length - 12);//從12到文件末尾計算校驗碼
long value = adler.getValue();
int va = (int) value;
byte[] newcs = intToByte(va);
//高位在前，低位在前掉個個
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);//效驗碼賦值（8-11）
System.out.println(Long.toHexString(value));
System.out.println();
}
/**
* int 轉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頭 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);//從32爲到結束計算sha--1
byte[] newdt = md.digest();
System.arraycopy(newdt, 0, dexBytes, 12, 20);//修改sha-1值（12-31）
//輸出sha-1值，可有可無
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頭 file_size值
* @param dexBytes
*/
private static void fixFileSizeHeader(byte[] dexBytes) {
//新文件長度
byte[] newfs = intToByte(dexBytes.length);
System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length));
byte[] refs = new byte[4];
//高位在前，低位在前掉個個
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）
}
/**
* 以二進制讀出文件內容
* @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();
}
}
}
}

下面來分析一下：

紅色部分其實就是最核心的工作：

1>、加密源程序Apk文件

[java] view plain copy

byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二進制形式讀出apk，並進行加密處理//對源Apk進行加密操作

加密算法很簡單：

[java] view plain copy

//直接返回數據，讀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;
}

對每個字節進行異或一下即可。

(說明：這裏是爲了簡單，所以就用了很簡單的加密算法了，其實爲了增加破解難度，我們應該使用更高效的加密算法，同事最好將加密操作放到native層去做)

2>、合併文件：將加密之後的Apk和原脫殼Dex進行合併

[java] view plain copy

int payloadLen = payloadArray.length;
int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字節是存放長度的。
byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申請了新的長度
//添加解殼代碼
System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷貝dex內容
//添加加密後的解殼數據
System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex內容後面拷貝apk的內容

3>、在文件的末尾追加源程序Apk的長度

[java] view plain copy

//添加解殼數據長度
System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最後4爲長度

4>、修改新Dex文件的文件頭信息：file_size; sha1; check_sum

[java] view plain copy

//修改DEX file size文件頭
fixFileSizeHeader(newdex);
//修改DEX SHA1 文件頭
fixSHA1Header(newdex);
//修改DEX CheckSum文件頭
fixCheckSumHeader(newdex);

具體修改可以參照之前說的文件頭格式，修改指定位置的字節值即可。

這裏我們還需要兩個輸入文件：

1>、源Apk文件：ForceApkObj.apk

2>、脫殼程序的Dex文件：ForceApkObj.dex

那麼第一個文件我們都知道，就是上面的源程序編譯之後的Apk文件，那麼第二個文件我們怎麼得到呢？這個就是我們要講到的第三個項目：脫殼程序項目，他是一個Android項目，我們在編譯之後，能夠得到他的classes.dex文件，然後修改一下名稱就可。

3、脫殼項目：ReforceApk

在講解這個項目之前，我們先來了解一下這個脫殼項目的工作：

1>、通過反射置換android.app.ActivityThread 中的mClassLoader爲加載解密出APK的DexClassLoader，該DexClassLoader一方面加載了源程序、另一方面以原mClassLoader爲父節點，這就保證了即加載了源程序又沒有放棄原先加載的資源與系統代碼。

關於這部分內容，不瞭解的同學可以看一下ActivityThread.java的源碼:

或者直接看一下這篇文章：

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104455

如何得到系統加載Apk的類加載器，然後我們怎麼將加載進來的Apk運行起來等問題都在這篇文章中說到了。

2>、找到源程序的Application，通過反射建立並運行。

這裏需要注意的是，我們現在是加載一個完整的Apk,讓他運行起來，那麼我們知道一個Apk運行的時候都是有一個Application對象的，這個也是一個程序運行之後的全局類。所以我們必須找到解密之後的源Apk的Application類，運行的他的onCreate方法，這樣源Apk纔開始他的運行生命週期。這裏我們如何得到源Apk的Application的類呢？這個我們後面會說道。使用meta標籤進行設置。

下面來看一下整體的流程圖：

所以我們看到這裏還需要一個核心的技術就是動態加載。關於動態加載技術，不瞭解的同學可以看這篇文章：

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104581

下面來看一下代碼：

[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;
//這是context 賦值
@Override
protected void attachBaseContext(Context base) {
super.attachBaseContext(base);
try {
//創建兩個文件夾payload_odex，payload_lib 私有的，可寫的文件目錄
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文件夾內，創建payload.apk
// 讀取程序classes.dex文件
byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
// 分離出解殼後的apk文件已用於動態加載
this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
}
// 配置動態加載環境
Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
"android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
new Class[] {}, new Object[] {});//獲取主線程對象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
String packageName = this.getPackageName();//當前apk的包名
//下面兩句不是太理解
ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mPackages");
WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
//創建被加殼apk的DexClassLoader對象加載apk內的類和本地代碼（c/c++代碼）
DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
//base.getClassLoader(); 是不是就等同於 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空驗證下//?
//把當前進程的DexClassLoader 設置成了被加殼apk的DexClassLoader ----有點c++中進程環境的意思~~
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");
// 如果源應用配置有Appliction對象，則替換爲源應用Applicaiton，以便不影響源程序邏輯。
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();
}
//有值的話調用該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$AppBindData",
mBoundApplication, "info");
//把當前進程的mApplication 設置成了null
RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",
loadedApkInfo, null);
Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mInitialApplication");
//http://www.codeceo.com/article/android-context.html
ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
currentActivityThread, "mAllApplications");
mAllApplications.remove(oldApplication);//刪除oldApplication
ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,
"mApplicationInfo");
ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$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 });//執行 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();
}
}
/**
* 釋放被加殼的apk文件，so文件
* @param data
* @throws IOException
*/
private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
int ablen = apkdata.length;
//取被加殼apk的長度這裏的長度取值，對應加殼時長度的賦值都可以做些簡化
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];
//把被加殼apk內容拷貝到newdex中
System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
//這裏應該加上對於apk的解密操作，若加殼是加密處理的話
//?
//對源程序Apk進行解密
newdex = decrypt(newdex);
//寫入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);
}
//分析被加殼的apk文件
ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
while (true) {
ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不瞭解這個是否也遍歷子目錄，看樣子應該是遍歷的
if (localZipEntry == null) {
localZipInputStream.close();
break;
}
//取出被加殼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();
}
/**
* 從apk包裏面獲取dex文件內容（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();
}
// //直接返回數據，讀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;
}
//以下是加載資源
protected AssetManager mAssetManager;//資源管理器
protected Resources mResources;//資源
protected Theme mTheme;//主題
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;
}
}

首先我們來看一下具體步驟的代碼實現：

1>、得到脫殼Apk中的dex文件，然後從這個文件中得到源程序Apk.進行解密，然後加載

[java] view plain copy

//這是context 賦值
@Override
protected void attachBaseContext(Context base) {
super.attachBaseContext(base);
try {
//創建兩個文件夾payload_odex，payload_lib 私有的，可寫的文件目錄
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文件夾內，創建payload.apk
// 讀取程序classes.dex文件
byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
// 分離出解殼後的apk文件已用於動態加載
this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
}
// 配置動態加載環境
Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
"android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
new Class[] {}, new Object[] {});//獲取主線程對象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
String packageName = this.getPackageName();//當前apk的包名
//下面兩句不是太理解
ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mPackages");
WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
//創建被加殼apk的DexClassLoader對象加載apk內的類和本地代碼（c/c++代碼）
DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
//base.getClassLoader(); 是不是就等同於 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空驗證下//?
//把當前進程的DexClassLoader 設置成了被加殼apk的DexClassLoader ----有點c++中進程環境的意思~~
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();
}
}

這裏需要注意的一個問題，就是我們需要找到一個時機，就是在脫殼程序還沒有運行起來的時候，來加載源程序的Apk，執行他的onCreate方法，那麼這個時機不能太晚，不然的話，就是運行脫殼程序，而不是源程序了。查看源碼我們知道。Application中有一個方法：attachBaseContext這個方法，他在Application的onCreate方法執行前就會執行了，那麼我們的工作就需要在這裏進行

1)、從脫殼程序Apk中找到源程序Apk,並且進行解密操作

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//創建兩個文件夾payload_odex，payload_lib 私有的，可寫的文件目錄
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文件夾內，創建payload.apk
// 讀取程序classes.dex文件
byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
// 分離出解殼後的apk文件已用於動態加載
this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
}

這個脫殼解密操作一定要和我們之前的加殼以及加密操作對應，不然就會出現Dex加載錯誤問題

A) 從Apk中獲取到Dex文件

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/**
* 從apk包裏面獲取dex文件內容（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();
}

其實就是解壓Apk文件，直接得到dex文件即可

B) 從脫殼Dex中得到源Apk文件

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/**
* 釋放被加殼的apk文件，so文件
* @param data
* @throws IOException
*/
private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
int ablen = apkdata.length;
//取被加殼apk的長度這裏的長度取值，對應加殼時長度的賦值都可以做些簡化
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];
//把被加殼apk內容拷貝到newdex中
System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
//這裏應該加上對於apk的解密操作，若加殼是加密處理的話
//?
//對源程序Apk進行解密
newdex = decrypt(newdex);
//寫入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);
}
//分析被加殼的apk文件
ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
while (true) {
ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不瞭解這個是否也遍歷子目錄，看樣子應該是遍歷的
if (localZipEntry == null) {
localZipInputStream.close();
break;
}
//取出被加殼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

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////直接返回數據，讀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;
}

這個解密算法和加密算法是一致的

2>、加載解密之後的源程序Apk

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//配置動態加載環境
Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
"android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
new Class[] {}, new Object[] {});//獲取主線程對象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493
String packageName = this.getPackageName();//當前apk的包名
//下面兩句不是太理解
ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mPackages");
WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
//創建被加殼apk的DexClassLoader對象加載apk內的類和本地代碼（c/c++代碼）
DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
//base.getClassLoader(); 是不是就等同於 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空驗證下//?
//把當前進程的DexClassLoader 設置成了被加殼apk的DexClassLoader ----有點c++中進程環境的意思~~
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，讓其運行

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@Override
public void onCreate() {
{
//loadResources(apkFileName);
Log.i("demo", "onCreate");
// 如果源應用配置有Appliction對象，則替換爲源應用Applicaiton，以便不影響源程序邏輯。
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();
}
//有值的話調用該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$AppBindData",
mBoundApplication, "info");
//把當前進程的mApplication 設置成了null
RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",
loadedApkInfo, null);
Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mInitialApplication");
//http://www.codeceo.com/article/android-context.html
ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
currentActivityThread, "mAllApplications");
mAllApplications.remove(oldApplication);//刪除oldApplication
ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,
"mApplicationInfo");
ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$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 });//執行 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();
}
}

直接在脫殼的Application中的onCreate方法中進行就可以了。這裏我們還可以看到是通過AndroidManifest.xml中的meta標籤獲取源程序Apk中的Application對象的。

下面來看一下AndoridManifest.xml文件中的內容：

在這裏我們定義了源程序Apk的Application類名。

項目下載：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102741

四、運行程序

那麼到這裏我們就介紹完了，這三個項目的內容，下面就來看看如何運行吧：

運行步驟：

第一步：得到源程序Apk文件和脫殼程序的Dex文件

運行源程序和脫殼程序項目，之後得到這兩個文件(記得將classes.dex文件改名ForceApkObj.dex)，然後使用加殼程序進行加殼：

這裏的ForceApkObj.apk文件和ForceApkObj.dex文件是輸入文件，輸出的是classes.dex文件。

第二步：替換脫殼程序中的classes.dex文件

我們在第一步中得到加殼之後的classes.dex文件之後，並且我們在第一步運行脫殼項目的時候得到一個ReforceApk.apk文件，這時候我們使用解壓縮軟件進行替換：

第三步：我們在第二步的時候得到替換之後的ReforceApk.apk文件，這個文件因爲被修改了，所以我們需要從新對他簽名，不然運行也是報錯的。

工具下載：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102767

下載之後的工具需要用ReforeceApk.apk文件替換ReforceApk_des.apk文件，然後運行run.bat就可以得到簽名之後的文件了。

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

這裏最主要的命令就是中間的一條簽名的命令,關於命令的參數說明如下：

jarsigner -verbose -keystore 簽名文件 -storepass 密碼 -keypass alias的密碼 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA 簽名後的文件簽名前的apk alias名稱
eg:
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk_src.apk jiangwei
簽名文件的密碼：123456
alais的密碼：123456

所以這裏我們在得到ReforceApk.apk文件的時候，需要簽名，關於Eclipse中如何簽名一個Apk的話，這裏就不多說了，自己google一下吧：

那麼通過上面的三個步驟之後我們得到一個簽名之後的最終文件：ReforceApk_des.apk

我們安裝這個Apk，然後運行，效果如下：

看到運行結果的那一瞬間，我們是多麼的開心，多麼的有成就感，但是這個過程中遇到的問題，是可想而知的。

我們這個時候再去反編譯一下源程序Apk(這個文件是我們脫殼出來的payload.apk，看ReforeceApk中的代碼，就知道他的位置了)

發現dex文件格式是不正確的。說明我們的加固是成功的。

五、遇到的問題

1、研究的過程中遇到簽名不正確的地方，開始的時候，直接替換dex文件之後，就直接運行了Apk,但是總是提示簽名不正確。

2、運行的過程中說找不到源程序中的Activity，這個問題其實我在動態加載的那篇文章中說道了，我們需要在脫殼程序中的AndroidManifest.xml中什麼一下源程序中的Activiity：

六、技術要點

1、對Dex文件格式的瞭解

2、動態加載技術的深入掌握

3、Application的執行流程的瞭解

4、如何從Apk中得到Dex文件

5、如何從新簽名一個Apk程序

七、綜合概述

我們通過上面的過程可以看到，關於Apk加固的工作還是挺複雜的，涉及到的東西也挺多的，下面就在來總結一下吧：

1、加殼程序

任務：對源程序Apk進行加密，合併脫殼程序的Dex文件，然後輸入一個加殼之後的Dex文件

語言：任何語言都可以，不限於Java語言

技術點：對Dex文件格式的解析

2、脫殼程序

任務：獲取源程序Apk,進行解密，然後動態加載進來，運行程序

語言：Android項目(Java)

技術點：如何從Apk中獲取Dex文件，動態加載Apk，使用反射運行Application

八、總結

Android中的Apk反編譯可能是每個開發都會經歷的事，但是在反編譯的過程中，對於源程序的開發者來說那是不公平的，那麼Apk加固也是應運而生，但是即使是這樣，我們也還是做不到那麼的安全，現在網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，那麼加固還不是怎麼安全。最後一句話：逆向和加固是一個永不停息的戰爭。

Android中的Apk的加固(加殼)原理解析和實現（轉）

一、前言

二、原理解析

三、項目案例

1、需要加密的源程序Apk項目：ForceApkObj

2、加殼程序項目：DexShellTools

3、脫殼項目：ReforceApk

四、運行程序

五、遇到的問題

六、技術要點

七、綜合概述

八、總結

觀察者模式

Android動態加載技術簡單易懂的介紹方式

Dagger 源碼解析

攜程Android App插件化和動態加載實踐

Android中的Apk的加固(加殼)原理解析和實現（轉）

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結