BiliRoamingX项目中的NPatch共存版签名获取技术解析
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/bi/BiliRoamingX-integrations 引言：Android应用签名校验的挑战与突破
在Android应用安全领域，应用签名校验是确保应用完整性和来源可信性的重要机制。然而，对于需要修改官方应用功能的模块化项目（如BiliRoamingX），签名校验往往成为技术实现的主要障碍。NPatch作为LSPatch的分支版本，提供了应用共存和签名绕过的高级解决方案。
本文将深入解析BiliRoamingX项目中NPatch共存版签名获取技术的实现原理、技术架构和实际应用，为Android逆向工程和安全研究提供专业参考。
技术架构概览
1. 签名校验绕过机制
BiliRoamingX通过多层次的签名处理机制实现NPatch环境下的正常运作：
2. 核心组件交互关系
核心技术实现解析
1. PackageInfo.CREATOR Hook机制
BiliRoamingX通过重写PackageInfo.CREATOR来实现签名信息的动态修改：
private static void fakeSignatures(Pair<String, String>... pairs) {
Parcelable.Creator<PackageInfo> originalCreator = PackageInfo.CREATOR;
Parcelable.Creator<PackageInfo> newCreator = new Parcelable.Creator<>() {
@Override
public PackageInfo createFromParcel(Parcel source) {
PackageInfo packageInfo = originalCreator.createFromParcel(source);
// 保存原始签名信息
if (!originalSignatures.containsKey(packageInfo.packageName) &&
packageInfo.signatures != null && packageInfo.signatures.length > 0) {
Signature signature = packageInfo.signatures[0];
String signatureBase64 = Base64.encodeToString(signature.toByteArray(), Base64.NO_WRAP);
originalSignatures.put(packageInfo.packageName, signatureBase64);
}
// 注入伪造签名
for (Pair<String, String> pair : pairs) {
String packageName = pair.first;
String signatureData = pair.second;
if (packageInfo.packageName.equals(packageName)) {
Signature fakeSignature = new Signature(Base64.decode(signatureData, Base64.DEFAULT));
if (packageInfo.signatures != null && packageInfo.signatures.length > 0) {
packageInfo.signatures[0] = fakeSignature;
}
// Android P+ 签名信息处理
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.P) {
if (packageInfo.signingInfo != null) {
Signature[] signaturesArray = packageInfo.signingInfo.getApkContentsSigners();
if (signaturesArray != null && signaturesArray.length > 0) {
signaturesArray[0] = fakeSignature;
}
}
}
break;
}
}
return packageInfo;
}
};
}
2. 原始签名信息缓存与管理
ApplicationDelegate维护了一个全局的原始签名缓存：
private static final Map<String, String> originalSignatures = new HashMap<>();
public static Map<String, String> originalSignatures() {
return Collections.unmodifiableMap(originalSignatures);
}
3. NPatch元数据注入机制
AppendSignatureInfoPatch负责在AndroidManifest.xml中注入NPatch配置信息：
override fun execute(context: ResourceContext) {
context.document["AndroidManifest.xml"].use { dom ->
dom["application"].apply {
arrayOf("lspatch", "npatch").forEach {
insertChild(0, "meta-data") {
this["android:name"] = it
this["android:value"] = "Base64编码的配置信息"
}
}
}
}
}
签名验证流程的重定向
1. API请求签名生成
BiliRoamingX在网络请求中需要正确处理签名验证：
fun signQuery(query: Map<String, String>, extraMap: Map<String, String> = emptyMap()): String {
val queryMap = TreeMap<String, String>()
queryMap.putAll(query)
queryMap["appkey"] = Utils.getAppKey()
queryMap["build"] = versionCode.toString()
queryMap["device"] = "android"
queryMap["mobi_app"] = Utils.getMobiApp()
queryMap["platform"] = "android"
queryMap.putAll(extraMap)
queryMap.remove("ts")
queryMap.remove("sign")
return Utils.signQuery(queryMap)
}
2. 签名MD5计算策略
根据运行环境动态选择签名源：
fun sigMd5(packageName: String = Utils.getContext().packageName, preferOriginal: Boolean = true): String {
val signBase64 = if (preferOriginal) {
val sign = ApplicationDelegate.originalSignatures()[packageName]
if (sign == null)
Utils.getContext().packageManager.getPackageInfo(packageName, PackageManager.GET_SIGNATURES)
ApplicationDelegate.originalSignatures()[packageName]
} else null
return if (signBase64 == null) {
Utils.getContext().packageManager.getPackageInfo(packageName, PackageManager.GET_SIGNATURES)
.signatures.orEmpty().first().toByteArray().md5Hex
} else {
Base64.decode(signBase64, Base64.DEFAULT).md5Hex
}
}
安全性与兼容性考虑
1. 多版本Android系统适配
| Android版本 | 签名机制变化 | BiliRoamingX适配策略 |
|---|---|---|
| Android 7.0- | 传统签名 | 直接修改PackageInfo.signatures |
| Android 7.0+ | V2签名 | 同时处理signingInfo中的签名信息 |
| Android 9.0+ | V3签名 | 全面支持新的签名格式 |
2. 缓存清理机制
为确保签名修改生效，需要清理系统缓存：
try {
Object cache = Reflex.getStaticObjectField(PackageManager.class, "sPackageInfoCache");
Reflex.callMethod(cache, "clear");
} catch (NoSuchFieldError ignored) {
}
try {
Map<?, ?> mCreators = Reflex.getStaticObjectField(Parcel.class, "mCreators");
mCreators.clear();
} catch (NoSuchFieldError ignored) {
}
实际应用场景分析
1. NPatch共存环境下的运行流程
2. 网络请求签名验证流程
技术挑战与解决方案
1. 隐藏API访问绕过
Android P+引入了隐藏API限制，BiliRoamingX使用HiddenApiBypass：
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.P) {
HiddenApiBypass.addHiddenApiExemptions(
"Landroid/os/Parcel;",
"Landroid/content/pm/PackageManager;",
"Landroid/app/PropertyInvalidatedCache;"
);
}
2. 多进程环境下的签名一致性
通过CrossProcessPreferences确保多进程间的签名信息同步：
CrossProcessPreferences.init(this);
性能优化与稳定性保障
1. 懒加载机制
采用Kotlin的lazy委托实现签名信息的按需加载：
val jsonFormat by lazy {
Json {
ignoreUnknownKeys = true
coerceInputValues = true
useAlternativeNames = false
}
}
2. 异常处理与日志记录
完善的错误处理和调试日志系统：
try {
Reflex.setStaticObjectField(PackageInfo.class, "CREATOR", newCreator);
} catch (Throwable t) {
Logger.error(t, () -> "Failed to set PackageInfo.CREATOR");
}
总结与展望
BiliRoamingX项目中的NPatch共存版签名获取技术展现了Android逆向工程领域的高水平技术实践。通过巧妙的PackageInfo.CREATOR Hook、原始签名信息缓存、以及NPatch元数据注入等多重技术手段，成功解决了修改版应用在签名验证方面的核心难题。
该技术方案具有以下显著优势：
- 全面性：支持从Android 7.0到最新版本的全系统适配
- 稳定性：完善的异常处理和缓存管理机制
- 兼容性：同时支持LSPatch和NPatch等多种框架
- 安全性：保留原始签名信息用于API验证，确保功能完整性
随着Android安全机制的不断演进，签名校验技术也将面临新的挑战。未来可能的发展方向包括对Android 14+新安全特性的适配、基于硬件密钥的签名验证支持，以及更加智能的签名动态管理策略。
通过深入理解BiliRoamingX的签名获取技术，开发者可以更好地应对Android应用修改和功能扩展中的签名验证挑战，为移动应用生态的创新和发展提供技术支撑。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
