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前言

眾所周知后添，Android系統(tǒng)在安裝Apk的過程中，會對Apk進行簽名校驗，校驗通過后才能安裝成功。那你知道簽名校驗的機制是什么？具體校驗的是什么內(nèi)容嗎窘奏？申請第三方SDK（如微信支付）時填入的SAH1值是什么？目前眾多的快速批量打包方案又是如何繞過簽名檢驗的？

我將通過一系列的文章來解開這些疑惑：

1. Apk簽名的基本概念和用法（本篇）
2. Apk簽名機制之——JAR簽名機制詳解
3. Apk簽名機制之——V2簽名機制詳解

這篇文章先來介紹Apk簽名相關(guān)的基本知識壮不。

1. 簽名是什么？如何進行簽名皱碘？
2. keystore和證書格式
3. jarsigner和apksigner的區(qū)別

1. 簽名是什么询一？

要知道簽名是什么，先來看為什么需要簽名 癌椿。大家都知道健蕊，在消息通信時，必須至少解決兩個問題：一是確保消息來源的真實性踢俄，二是確保消息不會被第三方篡改缩功。在安裝Apk時，同樣需要確保Apk來源的真實性都办，以及Apk沒有被第三方篡改嫡锌。如何解決這兩個問題呢？方法就是開發(fā)者對Apk進行簽名：在Apk中寫入一個“指紋”琳钉。指紋寫入以后势木，Apk中有任何修改，都會導(dǎo)致這個指紋無效歌懒，Android系統(tǒng)在安裝Apk進行簽名校驗時就會不通過啦桌，從而保證了安全性。

要了解如何實現(xiàn)簽名及皂，需要了解兩個基本概念：數(shù)字摘要和數(shù)字證書甫男。

1.1 數(shù)字摘要

數(shù)字摘要是將任意長度的消息變成固定長度的短消息，它類似于一個自變量是消息的函數(shù)验烧，也就是Hash函數(shù)板驳。數(shù)字摘要就是采用單向Hash函數(shù)將需要加密的明文“摘要”成一串固定長度的密文，這一串密文又稱為數(shù)字指紋碍拆，它有固定的長度若治，而且不同的明文摘要成密文效扫，其結(jié)果總是不同的，而同樣的明文其摘要必定一致直砂。

簡單來說菌仁，就是對一個任意長度的數(shù)據(jù)，通過一個Hash算法計算后静暂，都可以得到一個固定長度的二進制數(shù)據(jù)济丘，這個數(shù)據(jù)就稱為“摘要”。摘要具有下面的幾個特征：

1. 唯一性

   在不考慮碰撞的情況下洽蛀，不同的數(shù)據(jù)的計算出的摘要是不同的摹迷。

2. 固定長度

   不同的Hash算法計算的長度是不一樣的，但對同一個算法來說是一樣的郊供。比較常用的Hash算法有MD5和SHA1峡碉，MD5的長度是128拉，SHA1的長度是160位驮审。

3. 不可逆性

   即從正向計算的摘要不可能逆向推導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)鲫寄。

1.2 簽名和校驗的大體過程

前面已經(jīng)說到，可以通過簽名來確保數(shù)據(jù)來源的可靠性和數(shù)據(jù)的不可篡改性疯淫。簽名就是在摘要的基礎(chǔ)上再進行一次加密地来，對摘要加密后的數(shù)據(jù)就可以當(dāng)作數(shù)字簽名，在安裝Apk需要對簽名進行驗證熙掺，驗證通過才能繼續(xù)安裝未斑。

這里有兩個過程：簽名過程 和 校驗過程。

簽名校驗

先來說簽名過程：

1. 計算摘要

   通過Hash算法提取出原始數(shù)據(jù)的摘要币绩；

2. 計算簽名

   再通過基于密鑰（私鑰）的非對稱加密算法對提取出的摘要進行加密蜡秽，加密后的數(shù)據(jù)就是簽名信息；

3. 寫入簽名

   將簽名信息寫入原始數(shù)據(jù)的簽名區(qū)塊內(nèi)缆镣。

再來看校驗過程：

1. 計算摘要

   接收方接收到數(shù)據(jù)后芽突，首先用同樣的Hash算法從接收到的數(shù)據(jù)中提取出摘要；

2. 解密簽名

   使用發(fā)送方的公鑰對數(shù)字簽名進行解密费就，解密出原始摘要诉瓦；

3. 比較摘要

   如果解密后的數(shù)據(jù)和提取的摘要一致，則校驗通過力细；如果數(shù)據(jù)被第三方篡改過，解密后的數(shù)據(jù)和摘要不一致固额，校驗不通過眠蚂。

1.3 數(shù)字證書

這里有一個前提：接收方必須要知道發(fā)送方的公鑰和所使用的算法。如果數(shù)字簽名和公鑰一起被篡改斗躏，接收方無法得知逝慧，還是會校驗通過。如何保證公鑰的可靠性呢？答案是數(shù)字證書笛臣，數(shù)字證書是身份認(rèn)證機構(gòu)（Certificate Authority）頒發(fā)的云稚，包含了以下信息：

• 證書頒發(fā)機構(gòu)
• 證書頒發(fā)機構(gòu)簽名
• 證書綁定的服務(wù)器域名
• 證書版本、有效期
• 簽名使用的加密算法（非對稱算法沈堡，如RSA）
• 公鑰 等

接收方收到消息后静陈，先向CA驗證證書的合法性（根據(jù)證書的簽名、綁定的域名等信息诞丽。CA機構(gòu)是權(quán)威的鲸拥，可以保證這個過程的可靠性。）再進行簽名校驗僧免。

關(guān)于通過數(shù)字證書進行簽名校驗的詳細(xì)過程刑赶，可以參考我之前寫的一篇關(guān)于HTTPS通信機制的介紹：詳談HTTPS通信機制，HTTPS是如何進行安全通信的?

需要注意的是懂衩，Apk的證書通常的自簽名的撞叨，也就是由開發(fā)者自己制作，沒有向CA機構(gòu)申請浊洞。Android在安裝Apk時并沒有校驗證書本身的合法性谒所，只是從證書中提取公鑰和加密算法，這也正是對第三方Apk重新簽名后沛申，還能夠繼續(xù)在沒有安裝這個Apk的系統(tǒng)中繼續(xù)安裝的原因劣领。

1.4 簽名和校驗過程

完整的簽名和校驗過程如下：（圖片來源：維基百科）

簽名校驗

2. keystore和證書格式

我們在對Apk簽名時并沒有直接指定私鑰、公鑰和數(shù)字證書铁材，而是使用keystore文件，這些信息都包含在了keystore文件中著觉。根據(jù)編碼不同村生，keystore文件分為很多種，Android使用的是Java標(biāo)準(zhǔn)keystore格式JKS(Java Key Storage)饼丘，所以通過Android Studio導(dǎo)出的keystore文件是以.jks結(jié)尾的趁桃。

keystore使用的證書標(biāo)準(zhǔn)是X.509，X.509標(biāo)準(zhǔn)也有多種編碼格式肄鸽，常用的有兩種：pem（Privacy Enhanced Mail）和der（Distinguished Encoding Rules）卫病。jks使用的是der格式，Android也支持直接使用pem格式的證書進行簽名典徘，我們下面會介紹蟀苛。

兩種證書編碼格式的區(qū)別：

• DER（Distinguished Encoding Rules）

  二進制格式，所有類型的證書和私鑰都可以存儲為der格式逮诲。

• PEM（Privacy Enhanced Mail）

  base64編碼帜平，內(nèi)容以-----BEGIN xxx----- 開頭幽告，以-----END xxx----- 結(jié)尾，比如：

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIIEpAIBAAKCAQEAlmXFRXEZomRKhNRp2XRoXH+2hm17RfrfecQlT49fktoDLkF6r99uiNnuUdPi6UQuXOnzEbe1nZkfuqfB10aBLrDqBUSZ+3
-----END RSA PRIVATE KEY-----

-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIICvTCCAaWgAwIBAgIEcWTElDANBgkqhkiG9w0BAQsFADAPMQ0wCwYDVQQDEwRyPQDLnVKeEIh81OwD3KIrQOUwsxyptOVVea1D8CzIAnGs
-----END CERTIFICATE-----

X.509證書格式：

X.509證書格式

3. jarsigner和apksigner的區(qū)別

Android提供了兩種對Apk的簽名方式裆甩，一種是基于JAR的簽名方式冗锁，另一種是基于Apk的簽名方式，它們的主要區(qū)別在于使用的簽名文件不一樣：jarsigner使用keystore文件進行簽名嗤栓；apksigner除了支持使用keystore文件進行簽名外冻河，還支持直接指定pem證書文件和私鑰進行簽名。

android {
    signingConfigs {
        config {
            storeFile file(keystoreProperties['storeFile'])
            storePassword keystoreProperties['storePassword']
            keyAlias keystoreProperties['keyAlias']
            keyPassword keystoreProperties['keyPassword'] 
        }
    }
    ...
  }

不知道大家有沒有注意一個問題抛腕，我們通過keytool或者AS生成一個keystore的時候（簽署您的應(yīng)用）芋绸，除了要輸入keystore的密碼外，還要輸入一個alias和key的密碼担敌。在簽名時摔敛，除了要指定keystore文件和密碼外，也要指定alias和key的密碼全封，這是為什么呢马昙？

原因是keystore是一個密鑰庫，也就是說它可以存儲多對密鑰和證書刹悴，keystore的密碼是用于保護keystore本身的行楞，一對密鑰和證書是通過alias來區(qū)分的。從這里可以看出jarsigner是支持使用多個證書對Apk進行簽名的土匀。apksigner也同樣支持子房，關(guān)于apksigner的使用介紹可以參考官方文檔apksigner。

3.1 簽名相關(guān)命令

● jarsigner簽名
jarsigner -keystore keystore_file -signedjar signed.apk unsigned.apk alias_name -storepass pwd

● apksigner簽名
java -jar signapk.jar cert.x509.pem private.pk8 unsigned.apk signed.apk

● 查看keystore文件
keytool -list  -v -keystore keystore_file -storepass pwd

● 查看apk證書
keytool -printcert -jarfile apk

● 查看DER格式證書(META-INFO/CERT.RSA)
openssl pkcs7 -inform DER -in CERT.RSA -noout -print_certs -text

● 查看PEM格式證書
openssl x509 -in cert.x509.pem -text -noout

● apksigner檢查apk是否簽名就轧，以及查看證書SHA1值
apksigner verify -v --print-certs

ok证杭，簽名的基本概念和校驗過程就介紹到這里，關(guān)于JAR簽名和V2簽名機制的詳細(xì)介紹妒御，參考下面兩篇文章：

• Apk簽名機制之——JAR簽名機制詳解
• Apk簽名機制之——V2簽名機制詳解