Android下載文件合法性完整性校驗

轉載自：http://blog.csdn.net/l2show/article/details/48182367

一.概述

       因爲之前項目有動態熱修復的功能,在修復的過程中會從服務器上下載一個新的dex文件來替換老的dex文件,所以就牽扯到文件身份效驗的問題.通常接口會下發一個MD5值,只是一個MD5值的話就只能做一個完整性效驗,並不能確定文件的合法性,如果攻擊者模擬接口下發一個正確的MD5值,照樣可以替換文件.所以這裏就在效驗MD5完整性之後再根據簽名做合法性效驗.

二.實現

1.文件完整性效驗

       這裏字符串取MD5就不做贅述了.既然要效驗文件的完整性,那麼就牽扯到取文件MD5摘要,這裏是用JDK中的MessageDigest通過讀取文件的二進制流,使用update累計更新文件流的MD5摘要來獲取整個文件的MD5摘要.拿到文件MD5之後跟接口下發的對比就OK了.所以單純做文件完整性效驗還是很簡單的.

/**
 * get file md5
 * @param file
 * @return
 * @throws NoSuchAlgorithmException
 * @throws IOException
 */
private static String getFileMD5(File file) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
    if (!file.isFile()) {
        return null;
    }
    MessageDigest digest;
    FileInputStream in;
    byte buffer[] = new byte[1024];
    int len;
    digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
    in = new FileInputStream(file);
    while ((len = in.read(buffer, 0, 1024)) != -1) {
        digest.update(buffer, 0, len);
    }
    in.close();
    BigInteger bigInt = new BigInteger(1, digest.digest());
    return bigInt.toString(16);
}

2.文件合法性效驗

       文件合法性的效驗相比完整性效驗就要複雜不少,這裏合法性是根據簽名來做的,所以起碼要簡單瞭解簽名的過程,簽名之後文件發生了什麼變化和怎麼獲取文件的簽名信息等.
       1)簽名後產出

       生成簽名文件和簽名的過程這裏就不細說了,主要分析一下簽名之後的一些情況.解壓簽名之後的文件可以看到經過簽名生成出來了一個META-INF文件夾,裏面一般都是三個文件用來存放所有文件的效驗以及簽名信息.

       MANIFEST.MF:可以明文查看,對所有文件取BASE64哈希值.

       ANDROIDK.SF:可以明文查看,對所有文件的前三行取BASE64哈希值.

       ANDROIDK.RSA:前面兩個文件都只是對文件做了一個哈希摘要,並沒有簽名公鑰等信息,RSA文件裏面就包含了我們所需要的信息,其中包含有開發者信息,開發者公鑰以及CA根據前兩個文件的摘要信息經過私鑰加密後的密文.RSA文件是不能查看明文的,這裏可以使用openssl的命令來輸出該文件的信息.openssl pkcs7 -inform DER -in ANDROIDK.RSA -noout -print_certs -text, 從這個文件的數據結構來看本章需要用到的其實就是公鑰,獲取文件自身證書信息的公鑰,然後對比app自身的簽名公鑰就可以判斷文件的合法性.

       2)獲取app自身簽名

       通過上面的介紹可以瞭解到簽過名的文件都可以獲取到一個基於RSA算法的RSA public key,這裏就通過效驗這個公鑰的方式來驗證合法性,app自身的簽名信息可以通過PackageInfo獲取,獲取到之後經過字符串轉換和截取,將RSA public key部分摘取出來就OK了.

/**
 * get local app rsa public key
 * @param ctx
 * @return
 * @throws IOException
 * @throws PackageManager.NameNotFoundException
 * @throws CertificateException
 */
private static String getLocalSignature(Context ctx) throws IOException,
        PackageManager.NameNotFoundException, CertificateException {
    String signCode = null;
    //get signature info depends on package name
    PackageInfo packageInfo = ctx.getPackageManager().getPackageInfo(
            ctx.getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);
    Signature[] signs = packageInfo.signatures;
    Signature sign = signs[0];
    CertificateFactory certFactory = CertificateFactory
            .getInstance("X.509");
    X509Certificate cert = (X509Certificate) certFactory
            .generateCertificate(new ByteArrayInputStream(sign.toByteArray()));
    String pubKey = cert.getPublicKey().toString();
    String ss = subPublicSignature(pubKey);
    ss = ss.replace(",", "");
    ss = ss.toLowerCase();
    int aa = ss.indexOf("modulus");
    int bb = ss.indexOf("publicexponent");
    signCode = ss.substring(aa + 8, bb);

    return signCode;
}

       3)獲取外部文件簽名
       獲取外部文件簽名的過程其實可以參考Android內部效驗apk文件的過程,Android源碼中的PackageParser類會在安裝apk之前對apk文件做合法性效驗,但是遺憾的是這個類被標註爲hide了,所以我們不能直接使用.那麼就只剩下兩個方法了,一個是通過反射使用PackageParser的方法,一個看源碼中效驗這部分的實現然後摳出來自己實現.

/**
 * Package archive parsing
 *
 * {@hide}
 */
public class PackageParser {
    //source/frameworks/base/core/java/android/content/pm
}

       在當前的使用場景下不推薦使用反射,一是使用反射降低效率還有風險,二是效驗這部分並沒有依賴Android其他部分,只是依賴了JDK中的JarFile.所以扣源碼自己實現來得比較實在,這裏就不分析使用反射驗證的過程了,直接上源碼.

       從PackageParser類中的collectCertificates方法中可以看到如下代碼片段.首先根據文件路徑將簽名後的apk,jar或zip文件裝載到JarFile中(JarFile是繼承自ZipFile),然後獲取文件內容部的某個文件(這部分代碼塊是獲取的manifest文件),再獲取到該文件的證書信息.只要能拿到證書信息,那麼拿到公鑰什麼的都是小case了.

public boolean collectCertificates(Package pkg, int flags) {
    //.................
    JarFile jarFile = new JarFile(mArchiveSourcePath);
    //.................
    JarEntry jarEntry = jarFile.getJarEntry(ANDROID_MANIFEST_FILENAME);
    //.................
    certs = loadCertificates(jarFile, jarEntry, readBuffer);
    pkg.mSignatures = null;
    //.................
}

       這個loadCertificates方法需要特別說一下,因爲一開始我是看完源碼之後自己寫實現的,看這個方法的時候每注意註釋,就把讀文件流什麼也沒幹的步驟略過了,直接通過JarEntry.getCertificates獲取證書.結果換了好幾個簽過名的文件都獲取不到證書,重新看了下源碼才發現註釋中的必須使用JarEntry讀文件流才能接收到證書信息......不作死就不會死.拿到證書之後就跟之前2)中的步驟一樣了,直接get公鑰,然後截取字符串將RSA public key截出來,最後跟2)中的結果比對就可以做合法性效驗了.

private static Certificate[] loadCertificates(JarFile jarFile, JarEntry je,
                                              byte[] readBuffer) throws IOException {
    // We must read the stream for the JarEntry to retrieve
    // its certificates.
    InputStream is = new BufferedInputStream(jarFile.getInputStream(je));
    while (is.read(readBuffer, 0, readBuffer.length) != -1) {
        // not using
    }
    is.close();
    return je != null ? je.getCertificates() : null;
}