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Android的APK Signature Scheme v2签名及一款基于Java环境的校验工具介绍

背景

APK Signature Scheme v2官方介绍

Android 7.0 引入一项新的应用签名方案 APK Signature Scheme v2，它能提供更快的应用安装时间和更多针对未授权 APK 文件更改的保护。在默认情况下，Android Studio 2.2 和 Android Plugin for Gradle 2.2 会使用 APK Signature Scheme v2 和传统签名方案来签署您的应用。

如果您使用 APK Signature Scheme v2 签署您的应用，并对应用进行了进一步更改，则应用的签名将无效。出于这个原因，请在使用 APK Signature Scheme v2 签署您的应用之前、而非之后使用 zipalign 等工具。

官方关于v2的详细介绍： https://source.android.com/security/apksigning/v2.html

渠道方或者开发者关于渠道包的解决方案

目前主流的渠道号方案主要有以下几种：

修改后重新打包活签名的，例如在AndroidMainfest里面添加mata-data等
修改后不需要重新签名，主要有两种：
- 直接把apk包看成一个zip包，然后在zip包的注释段添加对应的渠道信息
- 直接把apk包看成一个zip包，然后利用相关命令在META-INF内注入${channel}.txt 文件

其中下面两种不需要重新签名的方法，被各主要渠道广泛使用。

渠道包与V2签名的冲突

然而，为了提高Android系统的安全性，Google从Android N增强了签名模式，该模式在原有的签名模式上，增加校验APK的SHA256哈希值；这种新引入的签名机制，会对整个文件的每个字节都会做校验，包括 comment 区域。 如果签名后对APK作了任何修改，例如上面提到的修改注释段或者注入文件，在Android 7.0以上的机型安装时都会校验失败，提示没有签名无法安装。

解决方案

为了解决使用V2引起的问题，官方提供了不启用V2签名的方法，但是随着Android越来越完善，这种方案最终肯定是要全面使用的。目前已经有团队找到了基于V2签名的新的渠道号方案，由于种种原因，暂时不详细论述怎么实现。这里仅提供其余的解决方案：

怎么禁用V2签名

对于怎么禁用V2签名，官方提供了对应的方法，下文内容为禁用方法

虽然我们建议您对您的应用采用 APK Signature Scheme v2，但这项新方案并非强制性的。如果您的应用在使用 APK Signature Scheme v2 时不能正确开发，您可以停用这项新方案。禁用过程会导致 Android Studio 2.2 和 Android Plugin for Gradle 2.2 仅使用传统签名方案来签署您的应用。要仅用传统方案签署，打开模块级 build.gradle 文件，然后将行 v2SigningEnabled false 添加到您的版本签名配置中：

android {
    ...
    defaultConfig { ... }
    signingConfigs {
      release {
        storeFile file("myreleasekey.keystore")
        storePassword "password"
        keyAlias "MyReleaseKey"
        keyPassword "password"
        v2SigningEnabled false
      }
    }
  }

官方说明对应地址： https://developer.android.google.cn/about/versions/nougat/android-7.0.html

怎么检查一个apk是否使用了V2签名以及V2校验是否通过

对于渠道SDK的开发者或者渠道来说，如果开发者上传的应用V2签名校验不能通过的话，那将是非常严重的问题，这样的安装包在Android 7.0以上版本的机器上是完全无法安装的。目前官方并没有提供校验一个apk是否使用V2签名，以及V2签名校验是否通过。

虽然官方没有提供对应独立的工具，但是源码中肯定是存在对应的实现方案的。通过阅读源码发现在 ApkSignatureSchemeV2Verifier.java 里面有对应的逻辑实现，目前个人已经把对应代码迁移出来制作了独立的工具提供使用。

工具下载

下载地址：
- https://github.com/bihe0832/AndroidAPKInfo/tree/master/CheckAndroidV2Signature/CheckAndroidV2Signature.jar

MD5:

MD5 (CheckAndroidV2Signature.jar) = 3f234f2f19913859332f5c9d00bab7d1

使用事例

查看帮助

➜  java -jar CheckAndroidV2Signature.jar

  usage: java -jar ./CheckAndroidV2Signature.jar [--version] [--help] [filePath]
	
  such as:
	
       java -jar ./CheckAndroidV2Signature.jar --version
       java -jar ./CheckAndroidV2Signature.jar --help
       java -jar ./CheckAndroidV2Signature.jar ./test.apk
	
  after check,the result will be a string json such as:
	
       {"ret":0,"msg":"ok","isV2":true,"isV2OK":true}
	
       ret: result code for check
	
           0 : command exec succ
           -1 : file not found
           -2 : file not an Android APK file
           -3 : check File signature error ,retry again
	
       msg: result msg for check
       isV2: whether the file is use Android-V2 signature or not
       isV2OK: whether the file's Android-V2 signature is ok or not

查看版本

➜  java -jar ./CheckAndroidV2Signature.jar --version
  com.tencent.ysdk.CheckAndroidV2Signature version 1.0.0 (CheckAndroidV2Signature - 1)

查看应用信息

➜  java -jar ./CheckAndroidV2Signature.jar ./YSDK_Android_1.3.1_629-debug-ysdktest-inner.apk
  {"ret":0,"msg":"ok","isV2":false,"isV2OK":false}

源码地址:

https://github.com/bihe0832/AndroidAPKInfo/tree/master/CheckAndroidV2Signature

代码调整

总体上是对Android的源码的移植，没有太多调整。主要调整的部分就是在 feedIntoMessageDigests 函数中计算md5的时候，为了提升效率，源码使用内存映射的方式，源码中是直接内存映射，代码迁移的时候调整为调用Java系统函数来完成内存映射。对应代码如下：

AOSP:

@Override
  public void feedIntoMessageDigests(
          MessageDigest[] mds, long offset, int size) throws IOException {
      // IMPLEMENTATION NOTE: After a lot of experimentation, the implementation of this
      // method was settled on a straightforward mmap with prefaulting.
      //
      // This method is not using FileChannel.map API because that API does not offset a way
      // to "prefault" the resulting memory pages. Without prefaulting, performance is about
      // 10% slower on small to medium APKs, but is significantly worse for APKs in 500+ MB
      // range. FileChannel.load (which currently uses madvise) doesn't help. Finally,
      // invoking madvise (MADV_SEQUENTIAL) after mmap with prefaulting wastes quite a bit of
      // time, which is not compensated for by faster reads.

      // We mmap the smallest region of the file containing the requested data. mmap requires
      // that the start offset in the file must be a multiple of memory page size. We thus may
      // need to mmap from an offset less than the requested offset.
      long filePosition = mFilePosition + offset;
      long mmapFilePosition =
              (filePosition / MEMORY_PAGE_SIZE_BYTES) * MEMORY_PAGE_SIZE_BYTES;
      int dataStartOffsetInMmapRegion = (int) (filePosition - mmapFilePosition);
      long mmapRegionSize = size + dataStartOffsetInMmapRegion;
      long mmapPtr = 0;
      try {
          mmapPtr = OS.mmap(
                  0, // let the OS choose the start address of the region in memory
                  mmapRegionSize,
                  OsConstants.PROT_READ,
                  OsConstants.MAP_SHARED | OsConstants.MAP_POPULATE, // "prefault" all pages
                  mFd,
                  mmapFilePosition);
          // Feeding a memory region into MessageDigest requires the region to be represented
          // as a direct ByteBuffer.
          ByteBuffer buf = new DirectByteBuffer(
                  size,
                  mmapPtr + dataStartOffsetInMmapRegion,
                  mFd,  // not really needed, but just in case
                  null, // no need to clean up -- it's taken care of by the finally block
                  true  // read only buffer
                  );
          for (MessageDigest md : mds) {
              buf.position(0);
              md.update(buf);
          }
      } catch (ErrnoException e) {
          throw new IOException("Failed to mmap " + mmapRegionSize + " bytes", e);
      } finally {
          if (mmapPtr != 0) {
              try {
                  OS.munmap(mmapPtr, mmapRegionSize);
              } catch (ErrnoException ignored) {}
          }
      }
  }

修改后

@Override
  public void feedIntoMessageDigests(FileChannel channel,
          MessageDigest[] mds, long offset, int size) throws IOException {
      long filePosition = mFilePosition + offset;
      MappedByteBuffer inputBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, filePosition, size);// 读取大文件    
      for (MessageDigest md : mds) {
      	inputBuffer.position(0);
          md.update(inputBuffer);
      }
  }

原文 http://blog.bihe0832.com/android-v2-signature.html

正文到此结束