android黑科技系列——Apk的加固(加壳)原理解析和实现
一、前言
今天又到周末了，憋了好久又要出博客了，今天来介绍一下Android中的如何对Apk进行加固的原理。现阶段。我们知道Android中的反编译工作越来越让人操作熟练，我们辛苦的开发出一个apk,结果被人反编译了，那心情真心不舒服。虽然我们混淆，做到native层，但是这都是治标不治本。反编译的技术在更新，那么保护Apk的技术就不能停止。现在网上有很多Apk加固的第三方平台，最有名的应当属于：爱加密和梆梆加固了。其实加固有些人认为很高深的技术，其实不然，说的简单点就是对源Apk进行加密，然后在套上一层壳即可，当然这里还有一些细节需要处理，这就是本文需要介绍的内容了。
二、原理解析
下面就来看一下Android中加壳的原理：
我们在加固的过程中需要三个对象：
1、需要加密的Apk(源Apk)
2、壳程序Apk(负责解密Apk工作)
3、加密工具(将源Apk进行加密和壳Dex合并成新的Dex)
主要步骤：
我们拿到需要加密的Apk和自己的壳程序Apk，然后用加密算法对源Apk进行加密在将壳Apk进行合并得到新的Dex文件，最后替换壳程序中的dex文件即可，得到新的Apk,那么这个新的Apk我们也叫作脱壳程序Apk.他已经不是一个完整意义上的Apk程序了，他的主要工作是：负责解密源Apk.然后加载Apk,让其正常运行起来。
在这个过程中我们可能需要了解的一个知识是：如何将源Apk和壳Apk进行合并成新的Dex
这里就需要了解Dex文件的格式了。下面就来简单介绍一下Dex文件的格式
具体Dex文件格式的详细介绍可以查看这个文件：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102599
主要来看一下Dex文件的头部信息，其实Dex文件和Class文件的格式分析原理都是一样的，他们都是有固定的格式，我们知道现在反编译的一些工具:
1、jd-gui：可以查看jar中的类，其实他就是解析class文件，只要了解class文件的格式就可以
2、dex2jar：将dex文件转化成jar，原理也是一样的，只要知道Dex文件的格式，能够解析出dex文件中的类信息就可以了
当然我们在分析这个文件的时候，最重要的还是头部信息，应该他是一个文件的开始部分，也是索引部分，内部信息很重要。
我们今天只要关注上面红色标记的三个部分：
1) checksum
文件校验码 ，使用alder32 算法校验文件除去 maigc ，checksum 外余下的所有文件区域 ，用于检查文件错误 。
2) signature
使用 SHA-1 算法 hash 除去 magic ,checksum 和 signature 外余下的所有文件区域 ，用于唯一识别本文件 。
3) file_size
Dex 文件的大小 。
为什么说我们只需要关注这三个字段呢？
因为我们需要将一个文件(加密之后的源Apk)写入到Dex中，那么我们肯定需要修改文件校验码(checksum).因为他是检查文件是否有错误。那么signature也是一样，也是唯一识别文件的算法。还有就是需要修改dex文件的大小。
不过这里还需要一个操作，就是标注一下我们加密的Apk的大小，因为我们在脱壳的时候，需要知道Apk的大小，才能正确的得到Apk。那么这个值放到哪呢？这个值直接放到文件的末尾就可以了。
所以总结一下我们需要做：修改Dex的三个文件头，将源Apk的大小追加到壳dex的末尾就可以了。
我们修改之后得到新的Dex文件样式如下：
那么我们知道原理了，下面就是代码实现了。所以这里有三个工程：
1、源程序项目(需要加密的Apk)
2、脱壳项目(解密源Apk和加载Apk)
3、对源Apk进行加密和脱壳项目的Dex的合并
三、项目案例
下面先来看一下源程序
1、需要加密的源程序Apk项目：ForceApkObj
需要一个Application类，这个到后面说为什么需要：
MyApplication.java package com.example.forceapkobj; import android.app.Application; import android.util.Log; public class MyApplication extends Application{ @Override public void onCreate() { super.onCreate(); Log.i("demo", "source apk onCreate:"+this); } }
就是打印一下onCreate方法。
MainActivity.java package com.example.forceapkobj; import android.app.Activity; import android.content.Intent; import android.os.Bundle; import android.util.Log; import android.view.View; import android.view.View.OnClickListener; import android.widget.TextView; public class MainActivity extends Activity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); TextView content = new TextView(this); content.setText("I am Source Apk"); content.setOnClickListener(new OnClickListener(){ @Override public void onClick(View arg0) { Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class); startActivity(intent); }}); setContentView(content); Log.i("demo", "app:"+getApplicationContext()); } }
也是打印一下内容。
2、加壳程序项目：DexShellTools
加壳程序其实就是一个Java工程，因为我们从上面的分析可以看到，他的工作就是加密源Apk，然后将其写入到脱壳Dex文件中，修改文件头，得到一个新的Dex文件即可。
看一下代码：
package com.example.reforceapk; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.util.zip.Adler32; public class mymain { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub try { File payloadSrcFile = new File("force/ForceApkObj.apk"); //需要加壳的程序 System.out.println("apk size:"+payloadSrcFile.length()); File unShellDexFile = new File("force/ForceApkObj.dex"); //解客dex byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二进制形式读出apk，并进行加密处理//对源Apk进行加密操作 byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);//以二进制形式读出dex int payloadLen = payloadArray.length; int unShellDexLen = unShellDexArray.length; int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。 byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度 //添加解壳代码 System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷贝dex内容 //添加加密后的解壳数据 System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex内容后面拷贝apk的内容 //添加解壳数据长度 System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最后4为长度 //修改DEX file size文件头 fixFileSizeHeader(newdex); //修改DEX SHA1 文件头 fixSHA1Header(newdex); //修改DEX CheckSum文件头 fixCheckSumHeader(newdex); String str = "force/classes.dex"; File file = new File(str); if (!file.exists()) { file.createNewFile(); } FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(str); localFileOutputStream.write(newdex); localFileOutputStream.flush(); localFileOutputStream.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } //直接返回数据，读者可以添加自己加密方法 private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){ for(int i = 0;i<srcdata.length;i++){ srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]); } return srcdata; } /** * 修改dex头，CheckSum 校验码 * @param dexBytes */ private static void fixCheckSumHeader(byte[] dexBytes) { Adler32 adler = new Adler32(); adler.update(dexBytes, 12, dexBytes.length - 12);//从12到文件末尾计算校验码 long value = adler.getValue(); int va = (int) value; byte[] newcs = intToByte(va); //高位在前，低位在前掉个个 byte[] recs = new byte[4]; for (int i = 0; i < 4; i++) { recs[i] = newcs[newcs.length - 1 - i]; System.out.println(Integer.toHexString(newcs[i])); } System.arraycopy(recs, 0, dexBytes, 8, 4);//效验码赋值（8-11） System.out.println(Long.toHexString(value)); System.out.println(); } /** * int 转byte[] * @param number * @return */ public static byte[] intToByte(int number) { byte[] b = new byte[4]; for (int i = 3; i >= 0; i--) { b[i] = (byte) (number % 256); number >>= 8; } return b; } /** * 修改dex头 sha1值 * @param dexBytes * @throws NoSuchAlgorithmException */ private static void fixSHA1Header(byte[] dexBytes) throws NoSuchAlgorithmException { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1"); md.update(dexBytes, 32, dexBytes.length - 32);//从32为到结束计算sha--1 byte[] newdt = md.digest(); System.arraycopy(newdt, 0, dexBytes, 12, 20);//修改sha-1值（12-31） //输出sha-1值，可有可无 String hexstr = ""; for (int i = 0; i < newdt.length; i++) { hexstr += Integer.toString((newdt[i] & 0xff) + 0x100, 16) .substring(1); } System.out.println(hexstr); } /** * 修改dex头 file_size值 * @param dexBytes */ private static void fixFileSizeHeader(byte[] dexBytes) { //新文件长度 byte[] newfs = intToByte(dexBytes.length); System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length)); byte[] refs = new byte[4]; //高位在前，低位在前掉个个 for (int i = 0; i < 4; i++) { refs[i] = newfs[newfs.length - 1 - i]; System.out.println(Integer.toHexString(newfs[i])); } System.arraycopy(refs, 0, dexBytes, 32, 4);//修改（32-35） } /** * 以二进制读出文件内容 * @param file * @return * @throws IOException */ private static byte[] readFileBytes(File file) throws IOException { byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); FileInputStream fis = new FileInputStream(file); while (true) { int i = fis.read(arrayOfByte); if (i != -1) { localByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i); } else { return localByteArrayOutputStream.toByteArray(); } } } }
下面来分析一下：
红色部分其实就是最核心的工作：
1>、加密源程序Apk文件
byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二进制形式读出apk，并进行加密处理//对源Apk进行加密操作 加密算法很简单： //直接返回数据，读者可以添加自己加密方法 private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){ for(int i = 0;i<srcdata.length;i++){ srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]); } return srcdata; }
对每个字节进行异或一下即可。
(说明：这里是为了简单，所以就用了很简单的加密算法了，其实为了增加破解难度，我们应该使用更高效的加密算法，同事最好将加密操作放到native层去做)
2>、合并文件：将加密之后的Apk和原脱壳Dex进行合并
int payloadLen = payloadArray.length; int unShellDexLen = unShellDexArray.length; int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。 byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度 //添加解壳代码 System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷贝dex内容 //添加加密后的解壳数据 System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex内容后面拷贝apk的内容
3>、在文件的末尾追加源程序Apk的长度
//添加解壳数据长度 System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最后4为长度
4>、修改新Dex文件的文件头信息：file_size; sha1; check_sum
//修改DEX file size文件头 fixFileSizeHeader(newdex); //修改DEX SHA1 文件头 fixSHA1Header(newdex); //修改DEX CheckSum文件头 fixCheckSumHeader(newdex);
具体修改可以参照之前说的文件头格式，修改指定位置的字节值即可。
这里我们还需要两个输入文件：
1>、源Apk文件：ForceApkObj.apk
2>、脱壳程序的Dex文件：ForceApkObj.dex
那么第一个文件我们都知道，就是上面的源程序编译之后的Apk文件，那么第二个文件我们怎么得到呢？这个就是我们要讲到的第三个项目：脱壳程序项目，他是一个Android项目，我们在编译之后，能够得到他的classes.dex文件，然后修改一下名称就可。
3、脱壳项目：ReforceApk
在讲解这个项目之前，我们先来了解一下这个脱壳项目的工作：
1>、通过反射置换android.app.ActivityThread 中的mClassLoader为加载解密出APK的DexClassLoader，该DexClassLoader一方面加载了源程序、另一方面以原mClassLoader为父节点，这就保证了即加载了源程序又没有放弃原先加载的资源与系统代码。
关于这部分内容，不了解的同学可以看一下ActivityThread.java的源码:
或者直接看一下这篇文章：
http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104455
如何得到系统加载Apk的类加载器，然后我们怎么将加载进来的Apk运行起来等问题都在这篇文章中说到了。
2>、找到源程序的Application，通过反射建立并运行。
这里需要注意的是，我们现在是加载一个完整的Apk,让他运行起来，那么我们知道一个Apk运行的时候都是有一个Application对象的，这个也是一个程序运行之后的全局类。所以我们必须找到解密之后的源Apk的Application类，运行的他的onCreate方法，这样源Apk才开始他的运行生命周期。这里我们如何得到源Apk的Application的类呢？这个我们后面会说道。使用meta标签进行设置。
下面来看一下整体的流程图：
所以我们看到这里还需要一个核心的技术就是动态加载。关于动态加载技术，不了解的同学可以看这篇文章：
http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104581
下面来看一下代码：
package com.example.reforceapk; import java.io.BufferedInputStream; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.DataInputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.lang.ref.WeakReference; import java.lang.reflect.Method; import java.util.ArrayList; import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.zip.ZipEntry; import java.util.zip.ZipInputStream; import android.app.Application; import android.app.Instrumentation; import android.content.Context; import android.content.pm.ApplicationInfo; import android.content.pm.PackageManager; import android.content.pm.PackageManager.NameNotFoundException; import android.content.res.AssetManager; import android.content.res.Resources; import android.content.res.Resources.Theme; import android.os.Bundle; import android.util.ArrayMap; import android.util.Log; import dalvik.system.DexClassLoader; public class ProxyApplication extends Application{ private static final String appkey = "APPLICATION_CLASS_NAME"; private String apkFileName; private String odexPath; private String libPath; //这是context 赋值 @Override protected void attachBaseContext(Context base) { super.attachBaseContext(base); try { //创建两个文件夹payload_odex，payload_lib 私有的，可写的文件目录 File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE); File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE); odexPath = odex.getAbsolutePath(); libPath = libs.getAbsolutePath(); apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk"; File dexFile = new File(apkFileName); Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length()); if (!dexFile.exists()) { dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk // 读取程序classes.dex文件 byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk(); // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载 this.splitPayLoadFromDex(dexdata); } // 配置动态加载环境 Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493 String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名 //下面两句不是太理解 ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mPackages"); WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName); //创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码（c/c++代码） DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath, libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader")); //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//? //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~ RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", wr.get(), dLoader); Log.i("demo","classloader:"+dLoader); try{ Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity"); Log.i("demo", "actObj:"+actObj); }catch(Exception e){ Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e)); } } catch (Exception e) { Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e)); e.printStackTrace(); } } @Override public void onCreate() { { //loadResources(apkFileName); Log.i("demo", "onCreate"); // 如果源应用配置有Appliction对象，则替换为源应用Applicaiton，以便不影响源程序逻辑。 String appClassName = null; try { ApplicationInfo ai = this.getPackageManager() .getApplicationInfo(this.getPackageName(), PackageManager.GET_META_DATA); Bundle bundle = ai.metaData; if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) { appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。 } else { Log.i("demo", "have no application class name"); return; } } catch (NameNotFoundException e) { Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e)); e.printStackTrace(); } //有值的话调用该Applicaiton Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {}); Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mBoundApplication"); Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "info"); //把当前进程的mApplication 设置成了null RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication", loadedApkInfo, null); Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mInitialApplication"); //http://www.codeceo.com/article/android-context.html ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mAllApplications"); mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplication ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo, "mApplicationInfo"); ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "appInfo"); appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName; appinfo_In_AppBindData.className = appClassName; Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod( "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo, new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class }, new Object[] { false, null });//执行 makeApplication（false,null） RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread", "mInitialApplication", currentActivityThread, app); ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mProviderMap"); Iterator it = mProviderMap.values().iterator(); while (it.hasNext()) { Object providerClientRecord = it.next(); Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord", providerClientRecord, "mLocalProvider"); RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider", "mContext", localProvider, app); } Log.i("demo", "app:"+app); app.onCreate(); } } /** * 释放被加壳的apk文件，so文件 * @param data * @throws IOException */ private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException { int ablen = apkdata.length; //取被加壳apk的长度 这里的长度取值，对应加壳时长度的赋值都可以做些简化 byte[] dexlen = new byte[4]; System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4); ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen); DataInputStream in = new DataInputStream(bais); int readInt = in.readInt(); System.out.println(Integer.toHexString(readInt)); byte[] newdex = new byte[readInt]; //把被加壳apk内容拷贝到newdex中 System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt); //这里应该加上对于apk的解密操作，若加壳是加密处理的话 //? //对源程序Apk进行解密 newdex = decrypt(newdex); //写入apk文件 File file = new File(apkFileName); try { FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file); localFileOutputStream.write(newdex); localFileOutputStream.close(); } catch (IOException localIOException) { throw new RuntimeException(localIOException); } //分析被加壳的apk文件 ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream( new BufferedInputStream(new FileInputStream(file))); while (true) { ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录，看样子应该是遍历的 if (localZipEntry == null) { localZipInputStream.close(); break; } //取出被加壳apk用到的so文件，放到 libPath中（data/data/包名/payload_lib) String name = localZipEntry.getName(); if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) { File storeFile = new File(libPath + "/" + name.substring(name.lastIndexOf('/'))); storeFile.createNewFile(); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile); byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; while (true) { int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte); if (i == -1) break; fos.write(arrayOfByte, 0, i); } fos.flush(); fos.close(); } localZipInputStream.closeEntry(); } localZipInputStream.close(); } /** * 从apk包里面获取dex文件内容（byte） * @return * @throws IOException */ private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException { ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream( new BufferedInputStream(new FileInputStream( this.getApplicationInfo().sourceDir))); while (true) { ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry(); if (localZipEntry == null) { localZipInputStream.close(); break; } if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) { byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; while (true) { int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte); if (i == -1) break; dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i); } } localZipInputStream.closeEntry(); } localZipInputStream.close(); return dexByteArrayOutputStream.toByteArray(); } // //直接返回数据，读者可以添加自己解密方法 private byte[] decrypt(byte[] srcdata) { for(int i=0;i<srcdata.length;i++){ srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]); } return srcdata; } //以下是加载资源 protected AssetManager mAssetManager;//资源管理器 protected Resources mResources;//资源 protected Theme mTheme;//主题 protected void loadResources(String dexPath) { try { AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance(); Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class); addAssetPath.invoke(assetManager, dexPath); mAssetManager = assetManager; } catch (Exception e) { Log.i("inject", "loadResource error:"+Log.getStackTraceString(e)); e.printStackTrace(); } Resources superRes = super.getResources(); superRes.getDisplayMetrics(); superRes.getConfiguration(); mResources = new Resources(mAssetManager, superRes.getDisplayMetrics(),superRes.getConfiguration()); mTheme = mResources.newTheme(); mTheme.setTo(super.getTheme()); } @Override public AssetManager getAssets() { return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager; } @Override public Resources getResources() { return mResources == null ? super.getResources() : mResources; } @Override public Theme getTheme() { return mTheme == null ? super.getTheme() : mTheme; } }
首先我们来看一下具体步骤的代码实现：
1>、得到脱壳Apk中的dex文件，然后从这个文件中得到源程序Apk.进行解密，然后加载
//这是context 赋值 @Override protected void attachBaseContext(Context base) { super.attachBaseContext(base); try { //创建两个文件夹payload_odex，payload_lib 私有的，可写的文件目录 File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE); File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE); odexPath = odex.getAbsolutePath(); libPath = libs.getAbsolutePath(); apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk"; File dexFile = new File(apkFileName); Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length()); if (!dexFile.exists()) { dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk // 读取程序classes.dex文件 byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk(); // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载 this.splitPayLoadFromDex(dexdata); } // 配置动态加载环境 Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493 String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名 //下面两句不是太理解 ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mPackages"); WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName); //创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码（c/c++代码） DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath, libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader")); //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//? //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~ RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", wr.get(), dLoader); Log.i("demo","classloader:"+dLoader); try{ Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity"); Log.i("demo", "actObj:"+actObj); }catch(Exception e){ Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e)); } } catch (Exception e) { Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e)); e.printStackTrace(); } }
这里需要注意的一个问题，就是我们需要找到一个时机，就是在脱壳程序还没有运行起来的时候，来加载源程序的Apk，执行他的onCreate方法，那么这个时机不能太晚，不然的话，就是运行脱壳程序，而不是源程序了。查看源码我们知道。Application中有一个方法：attachBaseContext这个方法，他在Application的onCreate方法执行前就会执行了，那么我们的工作就需要在这里进行
1)、从脱壳程序Apk中找到源程序Apk,并且进行解密操作
//创建两个文件夹payload_odex，payload_lib 私有的，可写的文件目录 File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE); File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE); odexPath = odex.getAbsolutePath(); libPath = libs.getAbsolutePath(); apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk"; File dexFile = new File(apkFileName); Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length()); if (!dexFile.exists()) { dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk // 读取程序classes.dex文件 byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk(); // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载 this.splitPayLoadFromDex(dexdata); }
这个脱壳解密操作一定要和我们之前的加壳以及加密操作对应，不然就会出现Dex加载错误问题
A) 从Apk中获取到Dex文件
/** * 从apk包里面获取dex文件内容（byte） * @return * @throws IOException */ private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException { ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream( new BufferedInputStream(new FileInputStream( this.getApplicationInfo().sourceDir))); while (true) { ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry(); if (localZipEntry == null) { localZipInputStream.close(); break; } if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) { byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; while (true) { int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte); if (i == -1) break; dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i); } } localZipInputStream.closeEntry(); } localZipInputStream.close(); return dexByteArrayOutputStream.toByteArray(); }
其实就是解压Apk文件，直接得到dex文件即可
B) 从脱壳Dex中得到源Apk文件
/** * 释放被加壳的apk文件，so文件 * @param data * @throws IOException */ private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException { int ablen = apkdata.length; //取被加壳apk的长度 这里的长度取值，对应加壳时长度的赋值都可以做些简化 byte[] dexlen = new byte[4]; System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4); ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen); DataInputStream in = new DataInputStream(bais); int readInt = in.readInt(); System.out.println(Integer.toHexString(readInt)); byte[] newdex = new byte[readInt]; //把被加壳apk内容拷贝到newdex中 System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt); //这里应该加上对于apk的解密操作，若加壳是加密处理的话 //? //对源程序Apk进行解密 newdex = decrypt(newdex); //写入apk文件 File file = new File(apkFileName); try { FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file); localFileOutputStream.write(newdex); localFileOutputStream.close(); } catch (IOException localIOException) { throw new RuntimeException(localIOException); } //分析被加壳的apk文件 ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream( new BufferedInputStream(new FileInputStream(file))); while (true) { ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录，看样子应该是遍历的 if (localZipEntry == null) { localZipInputStream.close(); break; } //取出被加壳apk用到的so文件，放到 libPath中（data/data/包名/payload_lib) String name = localZipEntry.getName(); if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) { File storeFile = new File(libPath + "/" + name.substring(name.lastIndexOf('/'))); storeFile.createNewFile(); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile); byte[] arrayOfByte = new byte[1024]; while (true) { int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte); if (i == -1) break; fos.write(arrayOfByte, 0, i); } fos.flush(); fos.close(); } localZipInputStream.closeEntry(); } localZipInputStream.close(); }
C) 解密源程序Apk
////直接返回数据，读者可以添加自己解密方法
private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {
for(int i=0;i<srcdata.length;i++){
srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
}
return srcdata;
}
这个解密算法和加密算法是一致的
2>、加载解密之后的源程序Apk
//配置动态加载环境 Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493 String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名 //下面两句不是太理解 ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mPackages"); WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName); //创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码（c/c++代码） DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath, libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader")); //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//? //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader ----有点c++中进程环境的意思~~ RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader", wr.get(), dLoader); Log.i("demo","classloader:"+dLoader); try{ Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity"); Log.i("demo", "actObj:"+actObj); }catch(Exception e){ Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e)); }
2)、找到源程序的Application程序，让其运行
@Override public void onCreate() { { //loadResources(apkFileName); Log.i("demo", "onCreate"); // 如果源应用配置有Appliction对象，则替换为源应用Applicaiton，以便不影响源程序逻辑。 String appClassName = null; try { ApplicationInfo ai = this.getPackageManager() .getApplicationInfo(this.getPackageName(), PackageManager.GET_META_DATA); Bundle bundle = ai.metaData; if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) { appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。 } else { Log.i("demo", "have no application class name"); return; } } catch (NameNotFoundException e) { Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e)); e.printStackTrace(); } //有值的话调用该Applicaiton Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod( "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {}); Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mBoundApplication"); Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "info"); //把当前进程的mApplication 设置成了null RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication", loadedApkInfo, null); Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mInitialApplication"); //http://www.codeceo.com/article/android-context.html ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mAllApplications"); mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplication ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo, "mApplicationInfo"); ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "appInfo"); appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName; appinfo_In_AppBindData.className = appClassName; Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod( "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo, new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class }, new Object[] { false, null });//执行 makeApplication（false,null） RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread", "mInitialApplication", currentActivityThread, app); ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mProviderMap"); Iterator it = mProviderMap.values().iterator(); while (it.hasNext()) { Object providerClientRecord = it.next(); Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord", providerClientRecord, "mLocalProvider"); RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider", "mContext", localProvider, app); } Log.i("demo", "app:"+app); app.onCreate(); } }
直接在脱壳的Application中的onCreate方法中进行就可以了。这里我们还可以看到是通过AndroidManifest.xml中的meta标签获取源程序Apk中的Application对象的。
下面来看一下AndoridManifest.xml文件中的内容：
在这里我们定义了源程序Apk的Application类名。
项目下载：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102741
四、运行程序
那么到这里我们就介绍完了，这三个项目的内容，下面就来看看如何运行吧：
运行步骤：
第一步：得到源程序Apk文件和脱壳程序的Dex文件
运行源程序和脱壳程序项目，之后得到这两个文件(记得将classes.dex文件改名ForceApkObj.dex)，然后使用加壳程序进行加壳：
这里的ForceApkObj.apk文件和ForceApkObj.dex文件是输入文件，输出的是classes.dex文件。
第二步：替换脱壳程序中的classes.dex文件
我们在第一步中得到加壳之后的classes.dex文件之后，并且我们在第一步运行脱壳项目的时候得到一个ReforceApk.apk文件，这时候我们使用解压缩软件进行替换：
第三步：我们在第二步的时候得到替换之后的ReforceApk.apk文件，这个文件因为被修改了，所以我们需要从新对他签名，不然运行也是报错的。
工具下载：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102767
下载之后的工具需要用ReforeceApk.apk文件替换ReforceApk_des.apk文件，然后运行run.bat就可以得到签名之后的文件了。
run.bat文件的命令如下：
cd C:\Users\i\Desktop\forceapks
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456
-sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar
ReforceApk_des.apk ReforceApk.apk jiangwei
del ReforceApk.apk
这里最主要的命令就是中间的一条签名的命令,关于命令的参数说明如下：
jarsigner -verbose -keystore 签名文件 -storepass 密码 -keypass alias的密码 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA 签名后的文件 签名前的apk alias名称
eg:
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456
-sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar
ReforceApk_des.apk ReforceApk_src.apk jiangwei
签名文件的密码：123456
alais的密码：123456
所以这里我们在得到ReforceApk.apk文件的时候，需要签名，关于Eclipse中如何签名一个Apk的话，这里就不多说了，自己google一下吧：
那么通过上面的三个步骤之后我们得到一个签名之后的最终文件：ReforceApk_des.apk
我们安装这个Apk，然后运行，效果如下：
看到运行结果的那一瞬间，我们是多么的开心，多么的有成就感，但是这个过程中遇到的问题，是可想而知的。
我们这个时候再去反编译一下源程序Apk(这个文件是我们脱壳出来的payload.apk，看ReforeceApk中的代码，就知道他的位置了)
发现dex文件格式是不正确的。说明我们的加固是成功的。
五、遇到的问题
1、研究的过程中遇到签名不正确的地方，开始的时候，直接替换dex文件之后，就直接运行了Apk,但是总是提示签名不正确。
2、运行的过程中说找不到源程序中的Activity，这个问题其实我在动态加载的那篇文章中说道了，我们需要在脱壳程序中的AndroidManifest.xml中什么一下源程序中的Activiity：
六、技术要点
1、对Dex文件格式的了解
2、动态加载技术的深入掌握
3、Application的执行流程的了解
4、如何从Apk中得到Dex文件
5、如何从新签名一个Apk程序
七、综合概述
我们通过上面的过程可以看到，关于Apk加固的工作还是挺复杂的，涉及到的东西也挺多的，下面就在来总结一下吧：
1、加壳程序
任务：对源程序Apk进行加密，合并脱壳程序的Dex文件 ，然后输入一个加壳之后的Dex文件
语言：任何语言都可以，不限于Java语言
技术点：对Dex文件格式的解析
2、脱壳程序
任务：获取源程序Apk,进行解密，然后动态加载进来，运行程序
语言：Android项目(Java)
技术点：如何从Apk中获取Dex文件，动态加载Apk，使用反射运行Application
八、总结
Android中的Apk反编译可能是每个开发都会经历的事，但是在反编译的过程中，对于源程序的开发者来说那是不公平的，那么Apk加固也是应运而生，但是即使是这样，我们也还是做不到那么的安全，现在网上也是有很多文章在解析梆梆加固的原理了。而且有人破解成功了，那么加固还不是怎么安全。最后一句话：逆向和加固是一个永不停息的战争。
