MD5、SHA1和android apk簽名雜談

這一段是原創,說得不對的地方還請支出(:
       首先要分清楚MD(Message Digest 信息摘要)5(第五代)和SHA1(Secure  Hash  Algorithm 安全哈希算法)並不是加密算法,應該歸類爲HASH(哈希)算法或者稱之爲摘要算法(Digest Algorithm),即將無限制長度的字符串轉換成固定長度(MD5是16個字符16*8=128bits,SHA1是20個字節=160bits 20*8bits的長度)。得到的是摘要,輸入是無限制的字符。
       雖然說現在有碰撞算法可以找到兩個字符使用MD5生成爲一樣的MD5摘要字符,但是並不能說MD5是可逆的
即便是彩虹表也只是類似一個大數據庫,在裏面找相同的罷了。因爲兩個不同的字符串經過MD5算法之後,有可能生成相同的MD5或者SHA1值。這就像是X+Y=1024,X、Y的組合有許多種,並不能100%準確的指出,XY到底是兩個什麼值。
       但是MD5和SHA1並不是加密算法。沒有所謂的公鑰私鑰。而常見的加密算法有RSA,它屬於是非對稱的加密算法。公鑰位於客戶端,私鑰位於服務器端。私鑰是隻有加密者才能擁有的。需要嚴加保護。【一個公鑰對應一個私鑰。】(有待考證)。一般來說生成私鑰是需要用戶自定義密碼的,例如java中進行私鑰生成的過程中,需要開發者自行生成私鑰。公鑰能夠正確的解密出加密前的內容。

下面一段是轉載的,但是苦於找不到出處,如果侵犯了版權,請聯繫我,立馬刪除        


SHA1即安全哈希算法(Secure Hash Algorithm),用於簽名;RSA是目前最有影響力的公鑰加密算法。
說到這就的提到公鑰和私鑰:公鑰、私鑰分居客戶端和服務器端,分別用於加密和解密。同時,私鑰還用於簽名,公鑰還用於驗證簽名。



畢設做的是Android應用重打包檢測,首先就需要批量檢測Android應用之間簽名是否一致。所以在這裏介紹一下在終端中如何寫腳本或者直接輸入命令批量檢測應用簽名是否一致。

Android應用的發佈形式apk中包含的簽名加密方法除了RSA還有DSA,所以不能只從apk中提取常見的META-INF/CERT.RSA,第一步應該是檢查apk中具體的簽名文件是什麼。
FILE="yourapp.apk"
cert_XSA=`jar tf $FILE | grep SA`
此時得到的cert_XSA可能是META-INF/*.RSA或者META-INF/*.DSA。

接下來從apk中提取具體的簽名文件。
jar xf $FILE $cert_XSA
此時會在當前目錄得到cert_XSA文件。

然後對於得到的簽名文件,提取其中籤名的MD5值
keytool -printcert -file $cert_XSA | grep MD5 > "$FILE.certMD5"
這時候yourapp.certMD5這個文件中就保存了yourapp.apkk中的簽名MD5值。

最後比較兩個app的簽名可以用diff
FILE1="yourapp1.apk"
FILE2="yourapp2.apk"
# ...
# ... 經過上述步驟得到$FILE1.certMD5和$FILE2.certMD5
# ...
certMD5_diff=`diff $FILE1.certMD5 $FILE2.certMD5`
if [ "$certMD5_diff" = "" ]; then
	echo "$FILE1.certMD5 == $FILE2.certMD5"
fi
輸出yourapp1.apk.certMD5 == yourapp2.apk.certMD5那麼這兩個應用的簽名就一致。


_______________________

獲取apk證書MD5值的方法(JDK的keytool命令)

APK承襲Java,證書RSA文件生成方式與JAVA同源,獲取APK證書MD5思路:

  1. 得到APK的RSA證書文件
  2. 使用Java工具的keyytool命令獲取

使用該工具準備條件(2選1即可):

  • 安裝JDK(Java Development Kit)環境即可

爲確保運行,可添加到環境變量或者在cmd窗口中中cd到對應路徑執行。keytool命令對應文件keytool.exe的目錄一般爲C:\Program Files\Java\jre7\bin\keytool.exe

具體步驟

1、解壓得到RSA文件

APK以zip文件方式打開,在\META-INF\目錄中存在一個.RSA後綴的文件,一般名爲CERT.RSA

2、使用keytool命令獲取證書信息(包括MD5)

運行如下keytool命令即可:

keytool -printcert -file CERT.RSA


MD5是一種摘要生成算法,本來不能用於簽名,但是在待簽名數據之後加上一串私密內容,即散列碼,就可以用於簽名了。但是md5只能做到

防篡改的功能,不能做到防抵賴,因爲這串私密內容雙方是都知道的。

DSA和RSA是一種非對稱加密算髮,簽名密鑰分爲公鑰和私鑰。私鑰用於加密,公鑰用於驗證簽名。使用這種算法的簽名即起到防篡改的功能,又起到防抵賴的作用。因爲私鑰只有簽名者自己獨有


1,Base64

場景:你想把一組二進制數據表示爲一組可見字符,這樣在某些場合更加利於傳輸,比如在郵件中傳輸。

算法http://zh.wikipedia.org/wiki/Base64

2,DES和RSA

        場景:你想對一組二進制數據進行加密。比如你想保護你的數據不被別人竊取,即使別人有你加密後的二進制數據,但如果沒有密碼,他仍舊不能解開。

算法

DES:http://zh.wikipedia.org/wiki/DES 
RSA:http://zh.wikipedia.org/wiki/RSA%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%BC%94%E7%AE%97%E6%B3%95

區別:DES是對稱的加密,也就是說加密和解密的用的是同一個密鑰。RSA用的是非對稱加密,加密用public key,解密用private key。

討論

DES現在可以被暴力破解,現在一般用AES來替代DES加密。

由於RSA是非對稱加密,換個說法就是可以用私鑰加密,用唯一對應的公鑰解密。但這不是公鑰加密(public cryptography)的工作方式。具體參見:

http://stackoverflow.com/questions/1181421/is-possible-to-encrypt-with-private-key-using-net-rsacryptoserviceprovider

所謂的用私鑰加密的真正方式是數字簽名。也就是你對一個二進制流用私鑰進行簽名。在接受端會用公鑰來驗證你的簽名。從而可以知道來源的真實性和抗抵賴。具體的C#實例可以參考:https://gist.github.com/3991414

3,SHA1和MD5

場景:你有一組二進制數據,你爲了保證這組二進制數據的完整性,你想爲這組二進制數據生成唯一的數字簽名。

算法

SHA1:http://zh.wikipedia.org/wiki/SHA1 
MD5: http://zh.wikipedia.org/wiki/MD5


你需要了解一下不對稱加密的原理,發佈者用私鑰加密,使用者用公鑰解密,所謂簽名就是用私鑰對文件進行加密的過程。簽名當然和文件無關,就好比你給你老婆穿什麼樣的衣服,那還是你老婆。
packageInfo.signatures不是公鑰,但是可以通過它得到公鑰(獲取簽名公鑰

一、Android簽名概述

我們已經知道的是:Android對每一個Apk文件都會進行簽名,在Apk文件安裝時,系統會對其簽名信息進行比對,判斷程序的完整性,從而決定該Apk文件是否可以安裝,在一定程度上達到安全的目的。

給定一個Apk文件,解壓,可以看到一個META-INFO文件夾,在該文件夾下有三個文件:分別爲MANIFEST.MFCERT.SFCERT.RSA。這三個文件分別表徵以下含義:

(1)MANIFEST.MF:這是摘要文件。程序遍歷Apk包中的所有文件(entry),對非文件夾非簽名文件的文件,逐個用SHA1生成摘要信息,再用Base64進行編碼。如果你改變了apk包中的文件,那麼在apk安裝校驗時,改變後的文件摘要信息與MANIFEST.MF的檢驗信息不同,於是程序就不能成功安裝。

說明:如果攻擊者修改了程序的內容,有重新生成了新的摘要,那麼就可以通過驗證,所以這是一個非常簡單的驗證。

(2)CERT.SF:這是對摘要的簽名文件。對前一步生成的MANIFEST.MF,使用SHA1-RSA算法,用開發者的私鑰進行簽名。在安裝時只能使用公鑰才能解密它。解密之後,將它與未加密的摘要信息(即,MANIFEST.MF文件)進行對比,如果相符,則表明內容沒有被異常修改。

說明:在這一步,即使開發者修改了程序內容,並生成了新的摘要文件,但是攻擊者沒有開發者的私鑰,所以不能生成正確的簽名文件(CERT.SF)。系統在對程序進行驗證的時候,用開發者公鑰對不正確的簽名文件進行解密,得到的結果和摘要文件(MANIFEST.MF)對應不起來,所以不能通過檢驗,不能成功安裝文件。

(3)CERT.RSA文件中保存了公鑰、所採用的加密算法等信息。

說明:系統對簽名文件進行解密,所需要的公鑰就是從這個文件裏取出來的。

結論:從上面的總結可以看出,META-INFO裏面的說那個文件環環相扣,從而保證Android程序的安全性。(只是防止開發者的程序不被攻擊者修改,如果開發者的公私鑰對對攻擊者得到或者開發者開發出攻擊程序,Android系統都無法檢測出來。)

參考文章:http://www.blogjava.NET/zh-weir/archive/2011/07/19/354663.html

二、在Eclipse下配置App的簽名信息

對App進行簽名的方式一般有以下幾種:通過Google提供的簽名工具,通過某些開發者開發的簽名工具或者通過Eclipse提供的簽名方法,但一般而言,他們都是在下層調用Google提供的簽名工具,所以簽名的方法都相同。

例如,在Eclipse下面配置簽名信息時,可以設置開發者信息:

具體參考文章:http://blog.csdn.Net/zuolongsnail/article/details/6444197(上圖來源於該文章)

說明:從上圖可以看出,在Eclipse中,可以設置開發者的詳細信息。在其他的簽名工具中,可能會直接調用其他簽名信息。

值得注意的是,在設置簽名信息的時候,會有如下圖所示的步驟:

請暫且記住這裏有認證指紋信息:MD5和SHA1。由於這一步驟是在編譯生成Apk文件之前進行的,所以,說明這裏的MD5和SHA1與程序的內容毫無關係,只與開發者的公私鑰對等開發信息有關。

我們自己設置簽名信息之後開發程序並簽名,得到的簽名信息經過keytool.exe解析結果如下:

說明:由上圖可以發現,解析結果中的MD5和SHA1與上面得到的MD5,SHA1是相同的。

三、同一個公司的不同App的簽名有關係嗎?

我們有一個疑問,許多互聯網大公司會開發許多官方的移動應用,那麼這些應用的簽名信息是否相同呢,他們所用的公私鑰對是否都是一樣的?我們對Tencent公司的QQ,QQ空間,微信三款產品進行解析,得到下面的結果和結論。

1、使用keytool.exe

使用Java提供的keytool.exe工具對三款產品的簽名情況(CERT.RSA文件)進行解析,情況如下所示。

微信:

QQ:

QQ空間:

說明:從上面的三幅圖可以看出,雖然同爲Tencent的三款產品,但是他們的所有者信息、簽發人信息等都不盡相同,儘管他們都表示了騰訊公司或者Tencent等信息。因爲這是開發者自己設置的,而且微信和QQ屬於不同的事業部,辦公地點不同,所以他們的簽名信息不同也就不足爲奇了。

2、自己寫應用提取

自己寫程序從CERT.RSA提取出公鑰信息和證書中的簽名信息(對開發者信息的簽名,例如姓名,公司,國家等。。。),情況如下:

由於都是一些字符,且很多,所以只取開始和結束的幾位比特做一說明:

微信:

公鑰:c05f........5e9f

簽名:3082....1949

QQ:

公鑰:a15e........3695

簽名:3082........2049

QQ空間:

公鑰:82d...........445

簽名:3082........1677

說明:由於三款App的開發者設置的簽名信息幾乎不同,使用的公私鑰對都不同,所以這裏取出來的公鑰和簽名信息幾乎不同。唯一相同的是三款App的簽名的開始一些比特,可能是因爲有的信息相同,具體不得而知。

四、同一款App的不同版本簽名信息有關係嗎?

爲了說明這個問題,我們對QQ的兩個版本做了檢測,情況如下:

QQ4.7.0:

公鑰:a15e........3695

簽名:3082........2049

QQ4.6.2:

公鑰:a15e........3695

簽名:3082........2049

說明:QQ的兩個不同版本,從CERT.RSA文件中取出的公鑰和簽名信息,完全相同。說明QQ開發團隊始終使用的是一個相同的公私鑰對。當然,他們對於不同的版本使用不同的公私鑰對也是可以的,也是可能的。這種可能性發生在他們主動更改公私鑰對的情況下,也可能發生在他們用不同的環境進行簽名的情況下。

五、可以修改META-INFO文件夾下的文件嗎?

(1)CERT.RSA,CERT.SF的文件名可以修改。

我們把CERT.SF的文件名改成CERT1.SF,把CERT.RSA的文件名改成CERT1.RSA,原來的Apk文件可以被成功安裝。

說明:Android系統在檢測的時候,不會一定要找到CERT這種文件名,是按照文件類型來檢測的。但是,如果.RSA文件與.SF文件的名字不同,那麼就不能成功安裝。

(2)添加自己的CERT.SF和CERT.RSA文件到META-INFO文件夾下面,不能成功。

說明:在(1)的基礎上,我們執行(2)操作,不能成功安裝,這是因爲Android系統找不到摘要文件與(2)中添加上的兩個文件進行對應。

六、不同的簽名應用,得到的結果可能不同。

用Eclipse簽名的Apk文件,解析CERT.RSA文件之後得到的結果如下:

用Dodo Apktools簽名後的Apk文件解析之後結果如下:

說明:用Dodo簽名的解析文件多了後面的擴展部分,但總體內容不變。

七、應用商店用什麼方式檢測官方版?

豌豆莢推出的洗白白功能很受歡迎,那麼他們是如何辨別App的是否是官方出品的呢?

根據蒐集到的資料,他們CEO說是這樣實現的:將商店裏的App與官網上的App簽名做對比

 

搜索結果王俊煜的描述,他們是通過將開發者上傳的應用與官網上的應用的簽名對比是否相同來確定App是否是官方出品的。從上面的分析



MANIFET.MF:

CERT.MF
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