Apk源码的加固(加壳)原理解析和实现

好久没写博客了，要深刻检讨下！

前言：
在Android中没有经过加密的Apk给人的感觉就是在裸奔，通过apktool,dex2jar,AndroidKill等各式各样的反编译工具就可以轻松的获取其smail代码，如这个叫SourceProject的helloworld程序被apktool反编译后，对于懂smail语法的逆向工程师来说就一览无余了。破解与反破解是相对的，所以我们尽可能的给自己的Apk多穿点衣服。

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原理解析

首先我们先来看下Apk加壳的步骤：

• 源Apk：需要加壳的Apk
• 加密的Apk：源Apk经过加密算法加密后的Apk
• 加壳程序Apk：是有解密源Apk和动态加载启动源Apk的外壳

首先我们拿到需要加壳的源Apk，通过加密算法加密源Apk然后与加壳Apk的dex文件组合成新的Dex文件，然后将加壳程序Apk的Dex文件替换成新的Dex，生成新的Apk重新签名。
我们先来看下Dex文件的结构：

• Magic
  Magic数是为了方便虚拟机识别目标文件是否是合格的Dex文件，在Dex文件中magic的值固定值
• 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
• 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 。
• file_size
  当前Dex 文件的大小 。

所以我们在将Dex与加密算法加密后的Apk合并生成新的Dex后需要修改新Dex文件的这三个值，为了方便从新Dex中获得加密的Apk，我们需要知道加密的Apk的大小，为了方便以后获得，我们将其大小放置在新Dex的后四位，新生成的Dex文件结构：

生成新Dex后，将加壳程序Apk的Dex文件替换，重新签名后加壳的Apk即完成了。如果觉得步骤理清了，我们来看下其具体的实现。

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具体实现：

这过程一共要创建三个项目。
首先我们先创建一个需要加密的Apk项目，结构非常简单只有几个Log的打印，结构

SourceApplication.java

package com.jju.yuxin.sourceproject;
import android.app.Application;
import android.util.Log;

public class SourceApplication extends Application {
   
    private static final String TAG=SourceApplication.class.getSimpleName();
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        Log.d(TAG,"-------------onCreate");
    }
}

MainActivity.java

package com.jju.yuxin.sourceproject;

import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {
   
    private static final String TAG=MainActivity.class.getSimpleName();
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        TextView tv_content = new TextView(this);
        tv_content.setText("I am Source Apk");
        tv_content.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){
            @Override
            public void onClick(View arg0) {
                Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class);
                startActivity(intent);
            }});
        setContentView(tv_content);
        Log.i(TAG, "onCreate：app:"+getApplicationContext());
    }
}

SubActivity.java

package com.jju.yuxin.sourceproject;
import android.app.Activity;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.widget.TextView;

public class SubActivity extends Activity {
   
    private static final String TAG=SubActivity.class.getSimpleName();
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        TextView tv_content = new TextView(this);
        tv_content.setText("I am SubActivity");
        setContentView(tv_content);
        Log.i(TAG, "SubActivity：app:"+getApplicationContext());
    }
}

然后将其打包生成Apk。
第二个项目是一个JAVA项目用于将源Apk加密，并合并加壳程序Dex与加密后的源Apk。在贴出这个代码时我们先不用管加壳程序Dex从何而来，假设已经有了这样一个文件。我们来看下具体实现：

package com.forceapk;

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 {
    
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            //需要加壳的源APK  ，以二进制形式读出，并进行加密处理
            File srcApkFile = new File("force/SourceAPK.apk");   
            System.out.println("apk size:"+srcApkFile.length()); 
            byte[] enSrcApkArray = encrpt(readFileBytes(srcApkFile));

            //需要解壳的dex  以二进制形式读出dex  
            File unShellDexFile = new File("force/shelldex.dex");    
            byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);

            //将源APK长度和需要解壳的DEX长度相加并加上存放源APK大小的四位得到总长度
            int enSrcApkLen = enSrcApkArray.length;  
            int unShellDexLen = unShellDexArray.length;  
            int totalLen = enSrcApkLen + unShellDexLen +4;

            //依次将解壳DEX，加密后的源APK，加密后的源APK大小，拼接出新的Dex
            byte[] newdex = new byte[totalLen];  
            System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);
            System.arraycopy(enSrcApkArray, 0, newdex, unShellDexLen, enSrcApkLen);
            System.arraycopy(intToByte(enSrcApkLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);


            //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);  

            //写出
            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();  
        }  
    }  

    //可以修改成自己的加密方法  
    private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){  
        for(int i = 0;i<srcdata.length;i++){  
            srcdata[i] = (byte)(0xFF