Android JNI 防二次打包应用签名检测

作者: Mark_Liu | 来源:发表于2017-07-06 15:02 被阅读685次

国内android市场的环境比较混乱，大小市场有数百家，应用被修改或加广告病毒后二次打包发布也是常有的事情，对开发者和用户都造成了损失

经各方资料研究，在C++中做签名检测处理，安全性更高一些，结合网上资料，写下此文

签名检测逻辑

获取应用签名生成的MD5值写入C++中 (C++中会打印出当前的MD5,后面会说)
获取Application
获取应用的签名信息
将签名信息MD5化
匹配签名MD5是否与写入的相同
签名不同时在JNI_OnLoad 中返回 -1
在App的代码中加载so文件，会自动调用JNI_OnLoad,若返回-1，App Crash掉

NDK编译

NDK编译使用的实验性NDK构建插件 Experimental Plugin
只要是因为该插件支持C语言Debug调试,但是使用该插件需要修改Module的Build.gradle文件，不太建议使用在开发的项目中，可以使用之前的NDK或CMake来编译NDK

这里不介绍实验性NDK插件了，附上使用手册Experimental Plugin use guide

Java代码上的逻辑

/**
 * 获取Application，ActivityThread是一个不被公开的类，java代码是不可直接调用的
 * 对应C++代码中的static jobject getApplication(JNIEnv *env)
 */
Application application = ActivityThread.currentApplication();

/**
 * 获取Signature数据
 * 对应C++ 的jstring loadSignature(JNIEnv *env, jobject * *context) 方法
 */
        PackageManager manager = application.getPackageManager();
        String packageName = application.getPackageName();
        PackageInfo packageInfo = manager.getPackageInfo(packageName,PackageManager.GET_SIGNATURES);
        Signature signature = packageInfo.signatures[0];
        byte[] chars = signature.toByteArray();
        
/**
* 将数据MD5化
* 对应C++的jstring ToMd5(JNIEnv *env, jbyteArray source)
*/
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("md5");
        digest.update(chars);
        byte[] objArraySign = digest.digest(chars);
        
//MD5化的C++ 代码
        jsize intArrayLength = env->GetArrayLength(objArraySign);
        jbyte *byte_array_elements = env->GetByteArrayElements(objArraySign, NULL);
        size_t length = (size_t) intArrayLength * 2 + 1;
        char *char_result = (char *) malloc(length);
        memset(char_result, 0, length);
        // 将byte数组转换成16进制字符串，发现这里不用强转，jbyte和unsigned char应该字节数是一样的
        ByteToHexStr((const char *) byte_array_elements, char_result, intArrayLength);
        // 在末尾补\0
    *(char_result + intArrayLength * 2) = '\0';
        jstring stringResult = env->NewStringUTF(char_result);

//检测当前应用的签名MD5与我们设置的MD5是否一致

奉上C++ 代码


#include <jni.h>
#include <string.h>
#include <android/log.h>
#include <malloc.h>

#define  LOG_TAG    "native-dev"
#define  LOGI(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

const char *APP_SIGNATURE = "10645EA8A12BE7A2C04B1F81DF3B4D90";

void ByteToHexStr(const char *source, char *dest, int sourceLen) {
    short i;
    char highByte, lowByte;

    for (i = 0; i < sourceLen; i++) {
        highByte = source[i] >> 4;
        lowByte = source[i] & 0x0f;
        highByte += 0x30;

        if (highByte > 0x39) {
            dest[i * 2] = highByte + 0x07;
        } else {
            dest[i * 2] = highByte;
        }

        lowByte += 0x30;
        if (lowByte > 0x39) {
            dest[i * 2 + 1] = lowByte + 0x07;
        } else {
            dest[i * 2 + 1] = lowByte;
        }
    }
}


// byte数组转MD5字符串
jstring ToMd5(JNIEnv *env, jbyteArray source) {
    // MessageDigest类
    jclass classMessageDigest = env->FindClass("java/security/MessageDigest");
    // MessageDigest.getInstance()静态方法
    jmethodID midGetInstance = env->GetStaticMethodID(classMessageDigest, "getInstance",
                                                      "(Ljava/lang/String;)Ljava/security/MessageDigest;");
    // MessageDigest object
    jobject objMessageDigest = env->CallStaticObjectMethod(classMessageDigest, midGetInstance,
                                                           env->NewStringUTF("md5"));

    // update方法，这个函数的返回值是void，写V
    jmethodID midUpdate = env->GetMethodID(classMessageDigest, "update", "([B)V");
    env->CallVoidMethod(objMessageDigest, midUpdate, source);

    // digest方法
    jmethodID midDigest = env->GetMethodID(classMessageDigest, "digest", "()[B");
    jbyteArray objArraySign = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(objMessageDigest, midDigest);

    jsize intArrayLength = env->GetArrayLength(objArraySign);
    jbyte *byte_array_elements = env->GetByteArrayElements(objArraySign, NULL);
    size_t length = (size_t) intArrayLength * 2 + 1;
    char *char_result = (char *) malloc(length);
    memset(char_result, 0, length);

    // 将byte数组转换成16进制字符串，发现这里不用强转，jbyte和unsigned char应该字节数是一样的
    ByteToHexStr((const char *) byte_array_elements, char_result, intArrayLength);
    // 在末尾补\0
    *(char_result + intArrayLength * 2) = '\0';

    jstring stringResult = env->NewStringUTF(char_result);
    // release
    env->ReleaseByteArrayElements(objArraySign, byte_array_elements, JNI_ABORT);
    // 释放指针使用free
    free(char_result);
    env->DeleteLocalRef(classMessageDigest);
    env->DeleteLocalRef(objMessageDigest);

    return stringResult;
}

//获取应用签名
 jstring loadSignature(JNIEnv *env, jobject context) {
    // 获得Context类
    jclass cls = env->GetObjectClass(context);
    // 得到getPackageManager方法的ID
    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageManager",
                                     "()Landroid/content/pm/PackageManager;");

    // 获得应用包的管理器
    jobject pm = env->CallObjectMethod(context, mid);

    // 得到getPackageName方法的ID
    mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");
    // 获得当前应用包名
    jstring packageName = (jstring) env->CallObjectMethod(context, mid);

    // 获得PackageManager类
    cls = env->GetObjectClass(pm);
    // 得到getPackageInfo方法的ID
    mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageInfo",
                           "(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
    // 获得应用包的信息
    jobject packageInfo = env->CallObjectMethod(pm, mid, packageName, 0x40); //GET_SIGNATURES = 64;
    // 获得PackageInfo 类
    cls = env->GetObjectClass(packageInfo);
    // 获得签名数组属性的ID
    jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
    // 得到签名数组
    jobjectArray signatures = (jobjectArray) env->GetObjectField(packageInfo, fid);
    // 得到签名
    jobject signature = env->GetObjectArrayElement(signatures, 0);

    // 获得Signature类
    cls = env->GetObjectClass(signature);
    // 得到toCharsString方法的ID
    mid = env->GetMethodID(cls, "toByteArray", "()[B");
    // 返回当前应用签名信息
    jbyteArray signatureByteArray = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(signature, mid);

    return ToMd5(env, signatureByteArray);
}
//检测签名是否匹配
jboolean checkSignature(
        JNIEnv *env, jobject context) {

    jstring appSignature = loadSignature(env,
                                                                           context); // 当前 App 的签名
    jstring releaseSignature = env->NewStringUTF(APP_SIGNATURE); // 发布时候的签名
    const char *charAppSignature = env->GetStringUTFChars(appSignature, NULL);
    const char *charReleaseSignature = env->GetStringUTFChars(releaseSignature, NULL);

//    LOGI("  start cmp  getSignature");
       __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, charAppSignature);
//    LOGI("  start cmp  getReleaseSignature");
    //  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, charAppSignature);

    jboolean result = JNI_FALSE;
    // 比较是否相等
    if (charAppSignature != NULL && charReleaseSignature != NULL) {
        if (strcmp(charAppSignature, charReleaseSignature) == 0) {
            result = JNI_TRUE;
        }
    }

    env->ReleaseStringUTFChars(appSignature, charAppSignature);
    env->ReleaseStringUTFChars(releaseSignature, charReleaseSignature);

    return result;
}

static jobject getApplication(JNIEnv *env) {
    jobject application = NULL;
    jclass activity_thread_clz = env->FindClass("android/app/ActivityThread");
    if (activity_thread_clz != NULL) {
        jmethodID currentApplication = env->GetStaticMethodID(
                activity_thread_clz, "currentApplication", "()Landroid/app/Application;");
        if (currentApplication != NULL) {
            application = env->CallStaticObjectMethod(activity_thread_clz, currentApplication);
        } else {
            //           LOGE("Cannot find method: currentApplication() in ActivityThread.");
        }
        env->DeleteLocalRef(activity_thread_clz);
    } else {
//        LOGE("Cannot find class: android.app.ActivityThread");
    }

    return application;
}

/**
 * 检查加载该so的应用的签名，与预置的签名是否一致
 */
static jboolean checkSignature(JNIEnv *env) {

    // 调用 getContext 方法得到 Context 对象
    jobject appContext = getApplication(env);

    if (appContext != NULL) {
        jboolean signatureValid = checkSignature(
                env, appContext);
        return signatureValid;
    }

    return JNI_FALSE;
}

/**
 * 加载 so 文件的时候，会触发 OnLoad
 * 检测失败，返回 -1，App 就会 Crash
 */
JNIEXPORT jint JNICALL
JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    JNIEnv *env;
//    LOGI("  JNI_OnLoad  ");
    if (vm->GetEnv((void **) (&env), JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return -1;
    }
//    LOGI("  start checkSignature  ");
    if (checkSignature(env) != JNI_TRUE) {
//        LOGI("  checkSignature = false ");
        // 检测不通过，返回 -1 就会使 App crash
        return -1;
    }

    return JNI_VERSION_1_6;
}

在C++的 checkSignature方法中，
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, charAppSignature);
此代码会打印出当前应用的签名MD5码，也是我们需要写在C++中用于检测的MD5码，获取到之后写C++中并注释掉这行代码

加载jni

static{
    System.loadLibrary("SignatureLib");
}

完整代码的GitHub地址
https://github.com/junzLiu/JniTest

参考资料

前人方案代码 https://github.com/ksxkq/CheckSignatureInNativeSample
Experimental Plugin User Guide http://tools.android.com/tech-docs/new-build-system/gradle-experimental

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HelloCsl:似乎在 x86 下 MD5 的计算有问题
Mob_Developer:@HelloCsl 确实有这个问题，这个链接的正确。
HelloCsl:我再用 https://blog.csdn.net/leifengpeng/article/details/52681196 这里的方法来计算 MD5 能得到正确的值，在 x86 的虚拟机上
_孑孓_:签名不写在本地，server端维护，应该更好一些，请问还有什么更安全的防护么
Mark_Liu:你的安装包都是有签名的，server端维护什么？
_杭:如果反编译后，把加载 jni 的代码干掉，还会有效吗？
Mark_Liu:会失效，只是防一些批量恶意注入代码重新签名的，如果别人特意破你App，你还需要更多的安全方案，安全之路无止境
difcareer:麻烦再投到这个专题下，谢谢
http://www.jianshu.com/c/f0d5c9062134
Mark_Liu:@difcareer 已经达到投稿上限
sendtion:很强势

Android JNI 防二次打包应用签名检测

签名检测逻辑

NDK编译

Java代码上的逻辑

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