Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现

标签： android apk 原理 | 发表时间：2015-09-13 21:58 | 作者：jiangwei0910410003
出处：http://blog.csdn.net

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。


作者：jiangwei0910410003 发表于2015/9/13 13:58:55 原文链接
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