Dex加密(上)
2019-03-21 本文已影响0人
追寻米K
App通常都会做混淆防止别人反编译，即使反编译出来也是a、b、c这种，但是这种还是会被一些有心的人还原代码，这样我们需要给dex加密，这样别人就不容易反编译。
效果：
别人是没办法看见主工程的代码只能看见解密工程的java代码，因为解密是在C中实现的，所以密钥和解密方法都还是安全的。
APK本质就是一个zip压缩包，解压之后包含AndroidManifest.xml、class.dex、resources.arsc等等文件
要把Dex加密，但是系统是不认识我们加密后的Dex的，所以还需要一个解密，我们做一个解密工程生成主Dex(系统能识别的Dex,这个不加密)，然后利用这个Dex解密我们加密过的原App的Dex。
整个工程分三个部分，工程结构：
不是利用Android Studio的自动打包，而是我们去生成一个apk
大致步骤：
1.主APP生成apk，解密工程生成aar，提供给后面使用
- 获取解密工程生成的aar中的class.jar包，并把它生成为classes.dex。
3.获得主APK里面的所有dex，并给所有dex加密成系统不能识别的dex。 - 把解密dex放入加密dex的目录，重新生成一个apk，并签名这个apk
- 替换回application(也就是AndroidManifest.xml中定义的application)。替换Application
1. 创建解密工程
首先在主APP工程中创建一个Module作为解密工程，别忘了在主工程的gradle中添加
implementation project(':proxy_guard_core')
一个app的入口都是Application，所以我们创建一个Application在这里实现解密，并在主APP的AndroidManifest.xml中使用这个Application。
准备工作完毕，下面撸解密代码
Application最先调用的方法是attachBaseContext(Context base)。
for (File file : files) {
String name = file.getName();
//文件名是 .dex结尾， 并且不是主dex 放入 dexDir 目录
if (name.endsWith(".dex") && !TextUtils.equals(name, "classes.dex")) {
try {
//从文件中读取 byte数组 加密后的dex数据
byte[] bytes = Utils.getBytes(file);
//将dex 文件 解密 并且写入 原文件file目录
Utils.decrypt(bytes, file.getAbsolutePath());
dexFiles.add(file);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
系统在加载dex的时候首先加载的是classes.dex，后面我们需要把解密工程生成classes.dex，所以这里遍历得到所以的dex文件，classes.dex除外。Utils.decrypt()调用openssl实现解密
//加解密的 上下文
EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
int outlen;
unsigned char outbuf[1024];
//初始化上下文 设置解码参数
EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_ecb(), NULL, userkey, NULL);
//密文比明文长，所以肯定能保存下所有的明文
uint8_t *out = malloc(src_len);
//数据置空
memset(out, 0, src_len);
int len;
//解密 abcdefg z z
EVP_DecryptUpdate(ctx, out, &outlen, src, src_len);
len = outlen;
//解密剩余的所有数据 校验
EVP_DecryptFinal_ex(ctx, out + outlen, &outlen);
len += outlen;
EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
//写文件 以二进制形式写出
FILE *f = fopen(path, "wb");
fwrite(out, len, 1, f);
fclose(f);
free(out);
openSSL的编译看最后面。
我们把加密的dex解密成普通的dex之后，这个时候系统已经运行完成了多dex自动加载过程，但是我们的dex并没有被加载，所以我们需要自己实现多dex的加载。多dex加载原理看后面，5.0之后开始支持多dex加载，源码MultiDex里也是这样实现的。（但是MultiDex适配19(4.4)以上的之调用下面的第一个if，并没有适配6.x，就能做到19以上系统都能支持多dex加载，具体原因是什么还不清楚，或者我看错了）
//1.1 获得classloader中的pathList => DexPathList
Field pathListField = Utils.findField(getClassLoader(), "pathList");
Object pathList = pathListField.get(getClassLoader());
//1.2 获得pathList类中的 dexElements
Field dexElementsField = Utils.findField(pathList, "dexElements");
Object[] dexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pathList);
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT && Build.VERSION.SDK_INT <
Build.VERSION_CODES.M) {
//5.x
makeDexElements = Utils.findMethod(pathList, "makeDexElements", ArrayList.class,
File.class, ArrayList.class);
addElements = (Object[]) makeDexElements.invoke(pathList, dexFiles,
optimizedDirectory,
suppressedExceptions);
} else if(Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.N &&Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M){
//6.x
makeDexElements = Utils.findMethod(pathList, "makePathElements", List.class,
File.class, List.class);
addElements = (Object[]) makeDexElements.invoke(pathList, dexFiles,
optimizedDirectory,
suppressedExceptions);
}else {
makeDexElements = Utils.findMethod(pathList, "makeDexElements",
List.class, File.class, List.class,ClassLoader.class);
Field definingContextField = Utils.findField(pathList, "definingContext");
ClassLoader definingContext = (ClassLoader) definingContextField.get(pathList);
addElements = (Object[]) makeDexElements.invoke(pathList,dexFiles, optimizedDirectory, suppressedExceptions,definingContext);
}
合并两个Element[]并替换原来的Element[]
//创建一个数组
Object[] newElements = (Object[]) Array.newInstance(dexElements.getClass()
.getComponentType(), dexElements.length +
addElements.length);
System.arraycopy(dexElements, 0, newElements, 0, dexElements.length);
System.arraycopy(addElements, 0, newElements, dexElements.length, addElements.length);
/**
* 4.替换classloader中的 element数组
*/
dexElementsField.set(pathList, newElements);
2. 解密工程生成dex
生成dex我们需要借助androidSDK\build-tools\28.0.3下的dx.bat工具，这个工具可以把class/jar生成dex。
一条命令就能生成
dx --dex --output out.dex in.jar
把之前的解密工程生成aar，拿到其中的classes.jar生成dex
/**
* 1、制作只包含解密代码的dex 文件
*/
//1.1 解压aar 获得classes.jar
File aarFile = new File("proxy-guard-core/build/outputs/aar/proxy-guard-core-debug.aar");
File aarTemp = new File("proxy-guard-tools/temp");
Zip.unZip(aarFile, aarTemp);
File classesJar = new File(aarTemp, "classes.jar");
//1.2 执行dx命令 将jar变成dex文件
File classesDex = new File(aarTemp, "classes.dex");
//执行命令 windows:cmd /c linux/mac不需要（cmd /c）
Process process = Runtime.getRuntime().exec("cmd /c dx --dex --output " + classesDex
.getAbsolutePath() + " " +
classesJar.getAbsolutePath());
process.waitFor();
//失败
if (process.exitValue() != 0) {
throw new RuntimeException("dex error");
}
3. 拿到主工程所有的dex并加密
/**
* 2、加密apk中所有dex文件
*/
//2.1 解压apk 获得所有的dex文件
File apkFile = new File("app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk");
File apkTemp = new File("app/build/outputs/apk/debug/temp");
Zip.unZip(apkFile, apkTemp);
//获得所有的dex
File[] dexFiles = apkTemp.listFiles(new FilenameFilter() {
@Override
public boolean accept(File file, String s) {
return s.endsWith(".dex");
}
});
//初始化aes
AES.init(AES.DEFAULT_PWD);
for (File dex : dexFiles) {
//读取文件数据
byte[] bytes = getBytes(dex);
//加密
byte[] encrypt = AES.encrypt(bytes);
//写到指定目录
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(apkTemp, "secret-"
+ dex.getName()));
fos.write(encrypt);
fos.flush();
fos.close();
dex.delete();
}
4. 放入解密工程的dex，并签名
https://developer.android.google.cn/studio/publish/app-signing
/**
* 3、把classes.dex 放入 apk解压目录 在压缩成apk
*/
classesDex.renameTo(new File(apkTemp, "classes.dex"));
File unSignedApk = new File("app/build/outputs/apk/debug/app-unsigned.apk");
Zip.zip(apkTemp, unSignedApk);
//4.1 对齐
// 26.0.2不认识-p参数 zipalign -v -p 4 my-app-unsigned.apk my-app-unsigned-aligned.apk
File alignedApk = new File("app/build/outputs/apk/debug/app-unsigned-aligned.apk");
process = Runtime.getRuntime().exec("cmd /c zipalign -f 4 " + unSignedApk
.getAbsolutePath() + " " +
alignedApk.getAbsolutePath());
process.waitFor();
//失败
if (process.exitValue() != 0) {
throw new RuntimeException("zipalign error");
}
//4.2 签名
// apksigner sign --ks jks文件地址 --ks-key-alias 别名 --ks-pass pass:jsk密码 --key-pass
// pass:别名密码 --out out.apk in.apk
//官方文档没有 --ks-key-alias等参数 有点坑爹啊
File signedApk = new File("app/build/outputs/apk/debug/app-signed-aligned.apk");
File jks = new File("proxy-guard-tools/proxyDex.jks");
process = Runtime.getRuntime().exec("cmd /c apksigner sign --ks " + jks.getAbsolutePath
() + " --ks-key-alias hz --ks-pass pass:123456 --key-pass pass:123456 --out" +
" " + signedApk.getAbsolutePath() + " " + alignedApk.getAbsolutePath());
process.waitFor();
//失败
if (process.exitValue() != 0) {
throw new RuntimeException("apksigner error");
}
多Dex加载原理
Dex的加载是通过ClassLoader来加载，源码目录：
libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system
加载一个类我们常常会调用
getClassLoader().loadClass("类名");
通过getClassLoader()我们实际获得是一个PathClassLoader对象，loadClass方法在抽象类ClassLoader中
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
c = findClass(name);
}
}
return c;
}
这里的findClass实际又是PathClassLoader的父类BaseDexClassLoader的一个方法
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
List<Throwable> suppressedExceptions = new ArrayList<Throwable>();
Class c = pathList.findClass(name, suppressedExceptions);
if (c == null) {
ClassNotFoundException cnfe = new ClassNotFoundException(
"Didn't find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);
for (Throwable t : suppressedExceptions) {
cnfe.addSuppressed(t);
}
throw cnfe;
}
return c;
}
类的加载实际是调用pathList的findClass方法通过类名来找到一个类。而pathList是一个DexPathList 对象。
private final DexPathList pathList;
再来看看DexPathList 的findClass方法：
public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
for (Element element : dexElements) {
Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
}
return null;
}
/**
* Finds the named class in one of the dex files pointed at by
* this instance. This will find the one in the earliest listed
* path element. If the class is found but has not yet been
* defined, then this method will define it in the defining
* context that this instance was constructed with.
*/
public Class<?> findClass(String name, List<Throwable> suppressed) {
for (Element element : dexElements) {
Class<?> clazz = element.findClass(name, definingContext, suppressed);
if (clazz != null) {
return clazz;
}
}
if (dexElementsSuppressedExceptions != null) {
suppressed.addAll(Arrays.asList(dexElementsSuppressedExceptions));
}
return null;
}
按照注释的意思就是从一个dex文件中找到class。
通过遍历dexElements，由此可见一个Element 对应一个dex。
果然dexElements的注释也证明了。
/**
* List of dex/resource (class path) elements.
* Should be called pathElements, but the Facebook app uses reflection
* to modify 'dexElements' (http://b/7726934).
*/
private Element[] dexElements;
所以需要把我们生成的dex加入到dexElements这个数组中就能实现多dex的加载
先来看看怎么生成dexElements。
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String librarySearchPath, File optimizedDirectory) {
.......
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions, definingContext);
......
注意：这里是DexPathList的四个参数的构造方法，而不是两个参数的构造方法，两个参数的构造方法，是加载内存中的dexFile。7.0一下源码没有两个参数的构造方法。
所以我们可以通过反射调用makeDexElements来帮我们生成dexElements。7.0以上都是一样，但是4.4到5.x参数不一样，6.x源码这个方法名就不一样了。
- 6.x
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String libraryPath, File optimizedDirectory) {
......
this.dexElements = makePathElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions);
......
- 4.4-5.x
public DexPathList(ClassLoader definingContext, String dexPath,
String libraryPath, File optimizedDirectory) {
this.dexElements = makeDexElements(splitDexPath(dexPath), optimizedDirectory,
suppressedExceptions);
4.4-5.x虽然也是makeDexElements但是只有三个参数。
编译openSSL
加密需要openSSL，所以首先先编译一个openSSL。
- 下载openSSL
https://www.openssl.org/source/
linux 环境下载
wget https://www.openssl.org/source/openssl-1.1.1b.tar.gz
解压之后编译。官网没有编译教程，github上也没有编译教程
还好有个wiki
https://wiki.openssl.org/index.php/Android
把setenv-android.sh下载下来，并全部复制。
openSSL源码目录下创建一个build.sh，复制setenv-android.sh中的代码。我的NDK 是r17b版本，然后修改其中的配置。
_ANDROID_EABI="arm-linux-androideabi-4.9"
源码中是4.8，根据ndk版本来设置，我的ndk中是4.9。
添加ndk根目录
export ANDROID_NDK_HOME=/ndk/android-ndk-r17b
export ANDROID_NDK_ROOT=/ndk/android-ndk-r17b
如果不设置ANDROID_NDK_HOME会报ANDROID_NDK_HOME未定义的错误。
设置了 ANDROID_NDK_ROOT之后
这个配置就不用管了。
这些都是配置，还需要编译模块
完整的编译脚本在demo中。Dex加密下
