Google在Android7.0（Nougat）推出了新的签名方案，该方案能够发现对 APK 的受保护部分进行的所有更改，从而有助于加快验证速度并增强完整性保证。也就是说目前比较流行的渠道分包方案在APK Signature Scheme v2下将无法使用，虽然目前V2签名方案Google并不是强制要求使用，但和传统的签名方案对比它有更快的签名速度和更安全的保护，不排除新的签名方案会被强制要求使用的可能，所以我们需要适配V2签名。
目前在旧的签名方式下能够实现分包的方案有以下几种：
1、先解压apk，往assets目录或其他目录放置配置文件（也可以不需要解压）。这种方式是最简单，也是最安全的方式，别人不能篡改配置。缺点就是速度慢，渠道包一多需要等待很长一段时间。
2、在apk的meta-info文件夹下面放置一个配置文件，这种方式分包速度挺快，但读取配置文件效率不高，需要初始化zip才能读取。
3、第三种方式是 在apk的zip file comment 区域写入数据，这种方式是目前比较流行的，也是效率最高的一种。
APK Signature Scheme v2方式将会对以上几种方式产生什么影响了？我们先了解一下V2签名方式。
使用 APK 签名方案 v2 进行签名时，会在 APK 文件中插入一个 APK Signing Block，该分块位于“ZIP 中央目录”部分之前并紧邻该部分。在“APK 签名分块”内，v2 签名和签名者身份信息会存储在APK签名方案中。
签名前和签名后的APK
整个APK（ZIP文件格式）会被分为以下四个区块：
1、Contents of ZIP entries（from offset 0 until the start of APK Signing Block）
2、 APK Signing Block
3、 ZIP Central Directory
4、ZIP End of Central Directory
签名后的各个 APK 部分
APK 签名方案 v2 负责保护第 1、3、4 部分的完整性，以及第 2 部分包含的“APK 签名方案 v2 分块”中的 signed data 分块的完整性。之前所列出来的分包方案都将会影响1、3、4的完整性。
通过以上分析我们知道区块1、3、4都是受完整性保护的，而区块2是部分区域是不受保护的，我们是否可以从区块2入手解决问题呢？那我们先看一下Google对区块2格式的描述：
偏移 字节数 描述
@+0 8 这个Block的长度（本字段的长度不计算在内）
@+8 n 一组ID-value
@-24 8 这个Block的长度（和第一个字段一样值）
@-16 16 魔数 “APK Sig Block 42”
区块2中APK Signing Block是由以上几部分组成，其中两个部分记录的是区块的长度，一个部分是魔数，这些都是用做验证，我们重点注意一下ID-value这部分，一组ID-value是由8字节长度标示+4字节ID+内容组成，Apk v2的签名信息的ID为0x7109871a。也就是说可以有若干组ID-value，那我们是不是可以加一组ID-value用于记录渠道信息呢？
我们先查看一下Android验证签名的机制：
ＡPK 签名验证过程（新步骤以红色显示）
APK 验证签名信息步骤：
1、安装APK时先判断是否有v2签名块，如果有则验证，验证成功安装，验证失败拒绝安装。
2、未找到v2签名块，则走原有的v1验证机制。
那么Android系统是如何验证v2签名模块的呢？我们只能从源码入手，查看源码android.util.apk.ApkSignatureSchemeV2Verifier。从方法hasSignature开始查看
/**
* Returns {@code true} if the provided APK contains an APK Signature Scheme V2 signature.
*
* <p><b>NOTE: This method does not verify the signature.</b>
*/
public static boolean hasSignature(String apkFile) throws IOException {
try (RandomAccessFile apk = new RandomAccessFile(apkFile, "r")) {
findSignature(apk);
return true;
} catch (SignatureNotFoundException e) {
return false;
}
}
这个方法只是提供了一个apk文件，再继续查看findSignature方法
/**
* Returns the APK Signature Scheme v2 block contained in the provided APK file and the
* additional information relevant for verifying the block against the file.
*
* @throws SignatureNotFoundException if the APK is not signed using APK Signature Scheme v2.
* @throws IOException if an I/O error occurs while reading the APK file.
*/
private static SignatureInfo findSignature(RandomAccessFile apk)
throws IOException, SignatureNotFoundException {
// Find the ZIP End of Central Directory (EoCD) record.
Pair<ByteBuffer, Long> eocdAndOffsetInFile = getEocd(apk);
ByteBuffer eocd = eocdAndOffsetInFile.first;
long eocdOffset = eocdAndOffsetInFile.second;
if (ZipUtils.isZip64EndOfCentralDirectoryLocatorPresent(apk, eocdOffset)) {
throw new SignatureNotFoundException("ZIP64 APK not supported");
}
// Find the APK Signing Block. The block immediately precedes the Central Directory.
long centralDirOffset = getCentralDirOffset(eocd, eocdOffset);
Pair<ByteBuffer, Long> apkSigningBlockAndOffsetInFile =
findApkSigningBlock(apk, centralDirOffset);
ByteBuffer apkSigningBlock = apkSigningBlockAndOffsetInFile.first;
long apkSigningBlockOffset = apkSigningBlockAndOffsetInFile.second;
// Find the APK Signature Scheme v2 Block inside the APK Signing Block.
ByteBuffer apkSignatureSchemeV2Block = findApkSignatureSchemeV2Block(apkSigningBlock);
return new SignatureInfo(
apkSignatureSchemeV2Block,
apkSigningBlockOffset,
centralDirOffset,
eocdOffset,
eocd);
}
读懂这段代码需要了解zip的格式，getEocd(apk)通过标识ox06054b50查找到Eocd的位移，从zip格式得知位移@+16 4个字节记录的是中央目录的起始位移，方法getCentralDirOffset就是通过该逻辑查找到中央目录的。紧挨着中央目录起始位移的就是APK Signing Block，再根据APK Signing Block区块格式就能找到APK Signing Block起始位移。方法findApkSignatureSchemeV2Block是用用来查找v2签名块的信息的，我们重点看下这个方法。
private static ByteBuffer findApkSignatureSchemeV2Block(ByteBuffer apkSigningBlock)
throws SignatureNotFoundException {
checkByteOrderLittleEndian(apkSigningBlock);
// FORMAT:
// OFFSET DATA TYPE DESCRIPTION
// * @+0 bytes uint64: size in bytes (excluding this field)
// * @+8 bytes pairs
// * @-24 bytes uint64: size in bytes (same as the one above)
// * @-16 bytes uint128: magic
ByteBuffer pairs = sliceFromTo(apkSigningBlock, 8, apkSigningBlock.capacity() - 24);
int entryCount = 0;
while (pairs.hasRemaining()) {
entryCount++;
if (pairs.remaining() < 8) {
throw new SignatureNotFoundException(
"Insufficient data to read size of APK Signing Block entry #" + entryCount);
}
long lenLong = pairs.getLong();
if ((lenLong < 4) || (lenLong > Integer.MAX_VALUE)) {
throw new SignatureNotFoundException(
"APK Signing Block entry #" + entryCount
+ " size out of range: " + lenLong);
}
int len = (int) lenLong;
int nextEntryPos = pairs.position() + len;
if (len > pairs.remaining()) {
throw new SignatureNotFoundException(
"APK Signing Block entry #" + entryCount + " size out of range: " + len
+ ", available: " + pairs.remaining());
}
int id = pairs.getInt();
if (id == APK_SIGNATURE_SCHEME_V2_BLOCK_ID) {
return getByteBuffer(pairs, len - 4);
}
pairs.position(nextEntryPos);
}
throw new SignatureNotFoundException(
"No APK Signature Scheme v2 block in APK Signing Block");
}
这个方法是在遍历APK Signing Block中ID-value，当查找到id == APK_SIGNATURE_SCHEME_V2_BLOCK_ID时候就返回内容，而APK_SIGNATURE_SCHEME_V2_BLOCK_ID的值是0x7109871a，也就是说查找到签名信息后其余未知的ID-value选择忽略。谷歌官方文档APK 签名方案 v2也有描述“在解译该分块时，应忽略 ID 未知的“ID-值”对。”，至此我们可以放心大胆的在该区域增加一组ID-value了。
接下来我们就往apk签名块中插入一组ID-value，以下是步骤：
1、根据标识（0x06054b50）找到EOCD位移。
2、EOCD起始位移16字节，找到记录中央目录的起始位移。
3、根据插入ID-value的大小修改EOCD中记录中央目录的位移。
4、根据中央目录起始位移-24找到记录签名块大小。
5、修改前后记录签名块大小的值。
以下为插入一组渠道id的代码：
private static final long APK_SIG_BLOCK_MAGIC_HI = 0x3234206b636f6c42L;
private static final long APK_SIG_BLOCK_MAGIC_LO = 0x20676953204b5041L;
private static final int APK_SIG_BLOCK_MIN_SIZE = 32;
private static final int ZIP_EOCD_CENTRAL_DIR_OFFSET_FIELD_OFFSET = 16;
private final static int CHANNEL_FLAG = 0x12345678; //渠道id标识
private static void insertChannelId(RandomAccessFile apk,int adChannelId) {
try{
byte[] channelIdBuff = intToBytes2(adChannelId);
int contentSize = channelIdBuff.length;
//根据标识（0x06054b50）找到EOCD
Pair<ByteBuffer, Long> eocdAndOffsetInFile = getEocd(apk);
ByteBuffer eocd = eocdAndOffsetInFile.first;
long eocdOffset = eocdAndOffsetInFile.second;
if (ZipUtils.isZip64EndOfCentralDirectoryLocatorPresent(apk, eocdOffset)) {
throw new SignatureNotFoundException("ZIP64 APK not supported");
}
int size = 8 + 4 + contentSize;
long neweocdOffset = eocdOffset + size;
//查找中央目录位移
long centralDirOffset = getCentralDirOffset(eocd, eocdOffset);
long newCentralDirOffset = centralDirOffset + size;
//查找签名块位移
Pair<ByteBuffer, Long> apkSigningBlockAndOffsetInFile = findApkSigningBlock(apk, centralDirOffset);
long newSigningBlockSize = apkSigningBlockAndOffsetInFile.first.capacity()-8 + size;
//插入一组渠道 格式为[大小：标识：内容]
int pos = (int) (apkSigningBlockAndOffsetInFile.second + 8);
File tmp = File.createTempFile("tmp", null);//创建一个临时文件存放数据;
FileInputStream fis = new FileInputStream(tmp);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(tmp);
apk.seek(pos);//把指针移动到指定位置
byte[] buf = new byte[1024];
int len = -1;
//把指定位置之后的数据写入到临时文件
while((len = apk.read(buf)) != -1){
fos.write(buf, 0, len);
}
apk.seek(pos);//再把指针移动到指定位置，插入追加的数据
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(size);
buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buffer.putLong(size-8); //大小
buffer.putInt(CHANNEL_FLAG); //标识
buffer.putInt(adChannelId); //内容
apk.write(buffer.array());
//再把临时文件的数据写回
while((len = fis.read(buf)) > 0){
apk.write(buf, 0, len);
}
apk.seek(neweocdOffset+ZIP_EOCD_CENTRAL_DIR_OFFSET_FIELD_OFFSET);
buffer = ByteBuffer.allocate(4);
buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buffer.clear();
buffer.putInt((int) newCentralDirOffset);
apk.write(buffer.array());//修改eocd中央目录位移
apk.seek(apkSigningBlockAndOffsetInFile.second);//移到签名块头
buffer = ByteBuffer.allocate(8);
buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
buffer.clear();
buffer.putLong(newSigningBlockSize);
apk.write(buffer.array()); //修改签名头大小
apk.seek(newCentralDirOffset-24);
buffer.clear();
buffer.putLong(newSigningBlockSize);
apk.write(buffer.array()); //修改签名尾大小
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
读取插入的ID-value原理也是一样，代码就不贴出来了。
参考：
新一代开源Android渠道包生成工具Walle
APK 签名方案 v2
Android Apk 动态写入数据方案，用于添加渠道号，数据倒流等
Zip (file format)
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