NDK开发前奏 - x团参数加密和签名校验
2020-07-04 本文已影响0人
你也不知道
这次给大家分享一个关于《x团参数加密和签名校验》解决方案，主要涉及的内容是 MD5 加密算法和 JNI 基础。如果我们只是做 Android 应用开发，应当还是先把 Android 的基础知识玩溜一些，我并不想带坏你，打个比方，比如我们都用过 String、StringBuilder、StringBuffer 这三个，有时真正的开发过程中我们都是看心情的，想用哪个就用哪个。所以先把 Java 和 Android 基础打劳才是关键，这也是为什么有些企业往往更加关注基础知识和你的状态，因为基本的程序设计理论和算法是不会变的，设计模式和系统架构我相信哪个项目都会有的。现在我们需要准备一些常用工具：AndroidStudio 2.3 以上，Windows + VS 2013 以上，一台云主机（Linux环境）。
当然很多小型公司接口参数是不需要加密传输的，天天加班修修改改哪有那闲工夫，都是裸奔状态，因此有时容易受到一些攻击，一般情况下别人也没那闲工夫。在稍大型一些公司这一块比较成熟，基本不用我们自己处理，只要会调用 Java 层已经封装好的方法就行。接下来举个例子：
拿发送短信验证码这个接口为例，如果是裸奔的状态下，那就可以去攻击这个接口，写个脚本不断的调接口发送验证码。一旦有人攻击接口会带来一些不必要的损失，加密参数链接就是为了防止他人恶意攻击。
1.MD5 加密算法步骤
MD5 加密用 Java 代码实现起来很简单的，但是用 C++ 来写还是稍微有些麻烦，有一种取巧的方式就是用 C 调用 Java 代码，但这就意味着 iOS 不能用我们写好的这套去编译生成 .mm，所以一般情况下还是直接写纯 C++ 的 MD5 算法加密比较合适，加密的步骤如下：
第一步、填充
如果输入信息的长度(bit)对512求余的结果不等于448，就需要填充使得对512求余的结果等于448。填充的方法是填充一个1和n个0。填充完后，信息的长度就为N*512+448(bit)；
第二步、记录信息长度
用64位来存储填充前信息长度。这64位加在第一步结果的后面，这样信息长度就变为N512+448+64=(N+1)512位。
第三步、装入标准的幻数（四个整数）
标准的幻数（物理顺序）是（A=(01234567)16，B=(89ABCDEF)16，C=(FEDCBA98)16，D=(76543210)16）。如果在程序中定义应该是（A=0X67452301L，B=0XEFCDAB89L，C=0X98BADCFEL，D=0X10325476L）。
void MD5Init (MD5_CTX *context)
{
context->count[0] = context->count[1] = 0;
/* Load magic initialization constants. */
context->state[0] = 0x67452301;
context->state[1] = 0xefcdab89;
context->state[2] = 0x98badcfe;
context->state[3] = 0x10325476;
}
第四步、四轮循环运算
循环的次数是分组的个数（N+1）
1）将每一512字节细分成16个小组，每个小组64位（8个字节）
2）先认识四个线性函数(&是与,|是或,~是非,^是异或)
#define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))
#define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))
#define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))
#define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))
3）设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15），<<<s表示循环左移s位，则四种操作为：
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
4）四轮运算，每轮循环后，将A，B，C，D分别加上a，b，c，d，然后进入下一循环。
static void MD5Transform (UINT4 state[4], unsigned char block[64])
{
UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];
Decode (x, block, 64);
/* Round 1 */
FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */
/* Round 2 */
GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
GG (d, a, b, c, x[10], S22, 0x2441453); /* 22 */
GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */
GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */
/* Round 3 */
HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
HH (b, c, d, a, x[ 6], S34, 0x4881d05); /* 44 */
HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */
/* Round 4 */
II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */
state[0] += a;
state[1] += b;
state[2] += c;
state[3] += d;
/* Zeroize sensitive information.
*/
MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
}
2.编写加密 Native 方法
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_darren_ndk_SignatureUtil_getSignature(JNIEnv *env, jclass type, jstring value_) {
// 签名授权验证未通过
if (is_oauth == 0) {
return env->NewStringUTF("error signature");
}
const char *s = env->GetStringUTFChars(value_, 0);
// 加上MD5_KEY，然后去掉前面四位
char *signature_str = str_append(s, MD5_KEY);
signature_str = sub_string(signature_str, 4);
// 调用 MD5 加密方法
MD5_CTX context = {0};
MD5Init(&context);
MD5Update(&context, (unsigned char *) signature_str, strlen(s));
unsigned char dest[16] = {0};
MD5Final(dest, &context);
int i = 0;
char szMd5[32] = {0};
for (i = 0; i < 16; i++) {
// 最终生成 32 位 ，不足前面补一位 0
sprintf(szMd5, "%s%02x", szMd5, dest[i]);
}
// 释放资源
env->ReleaseStringUTFChars(value_, s);
return env->NewStringUTF(szMd5);
}
3.签名校验授权
这样生成 apk 后还是会出现一些问题，虽然加密的规则已经在 .so 库可能是很难反编译。但还有一种方式可以绕过去，我可以不用反编译 so，但我们可以解压你的 apk 把 .so 库拷贝出来，自己写个工程只要包名和方法名匹配上照样可以用。所以我们必须还要对签名做校验，也就是只允许指定的应用可以使用，就好比微信支付，必须要在官方管理后台申请和配置你的签名和包名，否则我们就不能使用，签名和包名必须得要一致。
/**
PackageInfo packageInfo = context.getPackageManager().getPackageInfo(context.getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);
Signature[] signatures = packageInfo.signatures;
return signatures[0].toCharsString();
*/
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_darren_ndk_SignatureUtil_oauthVerify(JNIEnv *env, jclass type, jobject context) {
// 怎么验证签名？
// 获取 PackageManager
jclass j_clz = env->GetObjectClass(context);
jmethodID j_mid = env->GetMethodID(j_clz, "getPackageManager",
"()Landroid/content/pm/PackageManager;");
jobject pm = env->CallObjectMethod(context, j_mid);
// 获取 PackageInfo，getPackageName
j_mid = env->GetMethodID(j_clz, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");
jstring j_pack_name = (jstring) env->CallObjectMethod(context, j_mid);
const char *c_pack_name = env->GetStringUTFChars(j_pack_name, NULL);
// 先比较包名是否相等，包名不想等返回
if (strcmp(c_pack_name, PACKAGE_NAME) != 0) {
return;
}
// 再去比较签名是否一致
j_clz = env->GetObjectClass(pm);
j_mid = env->GetMethodID(j_clz, "getPackageInfo",
"(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
jobject j_pack_info = env->CallObjectMethod(pm, j_mid, j_pack_name, 64);
// 获取 Signature[],获取 packageInfo 的 signatures 属性
j_clz = env->GetObjectClass(j_pack_info);
jfieldID j_fid = env->GetFieldID(j_clz, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
jobjectArray signatures_array = (jobjectArray) env->GetObjectField(j_pack_info, j_fid);
// 获取第0个位置 signatures[0]
jobject signature_obj = env->GetObjectArrayElement(signatures_array, 0);
// 然后调用 toCharsString 方法
j_clz = env->GetObjectClass(signature_obj);
j_mid = env->GetMethodID(j_clz, "toCharsString", "()Ljava/la2ng/String;");
jstring j_signature = (jstring) env->CallObjectMethod(signature_obj, j_mid);
const char *c_signature = env->GetStringUTFChars(j_signature, NULL);
// 校验签名秘钥
if (strcmp(APP_SIGNATURE, c_signature) == 0) {
// 认证成功
is_oauth = 1;
} else {
// 认证失败
is_oauth = 0;
}
}
这样就安全了吗？只能说稍微好了一些。我们还需知道别人怎么做逆向分析的。可能还需要在应用启动时修改 XposedBridge，检测是否有人用 xposed 捣蛋，或者自己开启 native 进程去循环检测 tracepid 的值等等。
新的一年会分享一些 C 和 C++ 的提高和进阶，数据结构和算法基础，基础是需要打牢固的，就好比在 Android 开发我们只知道启动 Activity 调用 startActivity 却不知其内部是怎么跨进程通讯的，只知设置布局是 setContentView 却不知界面是怎么渲染绘制的。这里有一个 C 的基础题，大家可以思考一下：
/*
* 打印数组
*/
void printArrary(int arr[],int length){
int i = 0;
for (; i < length ; i++){
printf("%d\n",arr[i]);
}
}
void main(){
int arr[] = { 1, 2, 3 ,4};
printArrary(arr,4);
// 暂停程序
getchar();
}
上面是一个很简单的实例，就是遍历打印数组，但我们必须要传一个数组长度，可不可以直接在打印方法里面去获取数组的长度呢？如果行是为什么？如果不行又是为什么？
