Android JNI NDK C++ so敏感信息保护

一. 前言

这几天在做项目的时候，需要对敏感信息进行保护，防止反编译泄露，做个笔记吧。

二. 集成JNI

JNI的全称是Java Native Interface，它允许Java语言可以按照一定的规则去调用其他语言，与其进行交互。

1. 配置NDK环境

没有使用CMake,使用了NDK方式

NDK配置

为何要用到NDK?

概括来说主要分为以下几种情况：

1. 代码的保护。由于 apk 的 java 层代码很容易被反编译，而 C/C++ 库反汇难度较大。
2. 提高程序的执行效率。将要求高性能的应用逻辑使用 C 开发，从而提高应用程序的执行效率。
3. 便于移植。用 C/C++ 写得库可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。

2. 配置app下的build.gradle

3. 在项目下gradle.properties文件添加

android.useDeprecatedNdk=true

4. 调用c的java类

这个工具类的地方必须跟你将来要调用so库文件的工具类的地方的包名必须一致

public class TestUtils {
    static {
        //加载本地库文件 (省略前缀lib和后缀.so)
        System.loadLibrary("testUtil");//testUtil就是上一步在build.gradle中配置的moduleName so的名字
    }
    public static native String test(Object obj, boolean isRelease);
}

5. 生成JNI的头文件

我们先了解下NDK与JNI的关系

在JNI开发中我们的Java Native方法都会对应到c语言中的Native方法。上一步我们在Java中已声明了native方法，现在需要用javah命令来生成头文件。

有两种方式：

1. 用javah命令生成C语言头文件

切换到源文件根目录下: cd app/src/main/java
生成C语言头文件: javah -d jni -jni com.ghp.test.TestUtils

2. 扩展工具生成C语言头文件

AS扩展工具, 可以让我们自定义一些命令行工具.比如说: 自动生成JNI头文件, 打debug/release包等等.
下面就来看看如何利用Android Studio External Tools机制类实现这个功能.

a. 操作步骤：

Perferences -> External Tools -> 点击"加号"添加一个扩展工具 -> 填写工具信息
如下图所示:

b. 工具使用：

操作步骤: 在native方法所在的类上右键 -> My Tools -> 点击javah (generate c header file), 如下图:

这时会在main目录下面生成jni目录且在此目录下生成C头文件.

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_ghp_test_TestUtils */

#ifndef _Included_com_ghp_test_TestUtils
#define _Included_com_ghp_test_TestUtils
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_ghp_test_TestUtils
 * Method:    test
 * Signature: (Ljava/lang/Object;Z)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_ghp_test_TestUtils_test
  (JNIEnv *, jclass, jobject, jboolean);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

6. 创建c/c++文件

在jni文件夹下创建一个c/c++文件

testUtils.c实现了com_ghp_test_TestUtils.h文件，验签ok返回ok。

注意路径不要写错了，生成的 .h 文件里包含自动生成的一些方法，方法名称一一应对 Java native 方法。

在这里include了sign.h，是验证签名方法的头文件，从目录看头文件的实现是sign.cpp。是c调用c++，需要在sign.h里添加extern "c"，不然会报has a different language linkage。

还有个Android.mk文件，这里配置了so文件的name（同时ndk里配置moduleName将失效），和使用的c/c++文件

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := testUtil //so库名
LOCAL_SRC_FILES := testUtils.c sign.cpp //逻辑文件罗列

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

同时需要在module的build.gradle里配置:

// ndk-build模式
   externalNativeBuild {
        ndkBuild {
            path "src/main/jni/Android.mk"
        }
    }

验签的实现部分：

1. java先获取APP签名

public static String getSignature(Context context)
        {
            try {
                /** 通过包管理器获得指定包名包含签名的包信息 **/
                PackageInfo packageInfo = context.getPackageManager().getPackageInfo(context.getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);
                /******* 通过返回的包信息获得签名数组 *******/
                Signature[] signatures = packageInfo.signatures;
                /******* 循环遍历签名数组拼接应用签名 *******/
                return signatures[0].toCharsString();
                /************** 得到应用签名 **************/
            } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
}

2. c++代码的实现

#include <jni.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "sign.h"

/**
 * 发布的app 签名,只有和本签名一致的app 才会返回 JNI_TRUE
 * 这个RELEASE_SIGN的值是上一步用java代码获取的值
 */
const char *RELEASE_SIGN = "3082036f3……………e6d0516a";

int signResult(JNIEnv *env, jobject contextObject) {
    jclass native_class = env->GetObjectClass(contextObject);
    jmethodID pm_id = env->GetMethodID(native_class, "getPackageManager", "()Landroid/content/pm/PackageManager;");
    jobject pm_obj = env->CallObjectMethod(contextObject, pm_id);
    jclass pm_clazz = env->GetObjectClass(pm_obj);
    // 得到 getPackageInfo 方法的 ID
    jmethodID package_info_id = env->GetMethodID(pm_clazz, "getPackageInfo",
                                                 "(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
    jclass native_classs = env->GetObjectClass(contextObject);
    jmethodID mId = env->GetMethodID(native_classs, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");
    jstring pkg_str = static_cast<jstring>(env->CallObjectMethod(contextObject, mId));
    // 获得应用包的信息
    jobject pi_obj = env->CallObjectMethod(pm_obj, package_info_id, pkg_str, 64);
    // 获得 PackageInfo 类
    jclass pi_clazz = env->GetObjectClass(pi_obj);
    // 获得签名数组属性的 ID
    jfieldID signatures_fieldId = env->GetFieldID(pi_clazz, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
    jobject signatures_obj = env->GetObjectField(pi_obj, signatures_fieldId);
    jobjectArray signaturesArray = (jobjectArray) signatures_obj;
    jsize size = env->GetArrayLength(signaturesArray);
    jobject signature_obj = env->GetObjectArrayElement(signaturesArray, 0);
    jclass signature_clazz = env->GetObjectClass(signature_obj);

    //第一种方式--检查签名字符串的方式
    jmethodID string_id = env->GetMethodID(signature_clazz, "toCharsString", "()Ljava/lang/String;");
    jstring str = static_cast<jstring>(env->CallObjectMethod(signature_obj, string_id));
    char *c_msg = (char *) env->GetStringUTFChars(str, 0);

    return strcmp(c_msg, RELEASE_SIGN) == 0 ? JNI_TRUE : JNI_FALSE;//校验签名一致
}

7. 使用so文件

build项目在目录下找到so文件

将他们拷贝到APP的libs对应文件夹，去除C文件的使用，同时使用的项目里build.gradle也需要配置abiFilters。
在sign.cpp，可以添加判断当前 APP 是否为合法应用，对验签增加MD5。

到这里觉得可以了呢，当看这里《逆向札记-利用IDA简单过so签名校验》，给这篇文章跪了，详细的介绍了破解安卓NDK端native方法动态JNI反射so文件签名校验的方法，敏感信息放so文件只签验看来是不行了，好吧，其他敏感信息再加一层RSA加解密处理吧……