Android签名机制

  Anroid系统通过对第三方APK包进行签名,达到识别应用程序开发者身份的目的,但只能够检测应用程序是否被修改过,无法有效限制应用程序被恶意篡改。
  android APK的签名过程主要分为以下三个步骤:

1,生成MANIFEST.MF文件

  生成MANIFEST.MF文件过程是对APK包中所有未签名文件逐个用SHA1算法进行数字签名,再对数字签名信息采用Base64进行编码,最后将编码完成的签名写入MANIFEST.MF文件中。
  SHA1是一种Hash算法,两个不同的信息经过Hash运算后不会产生同样的信息摘要,由于SHA1是单向的,所以不可能从消息摘要中复原原文。如果恶意程序改变了APK包中的文件,那么在进行APK安装校验时,被改变文件的摘要信息与MANIFEST.MF中的校验信息不同,应用程序便不能安装成功。

2,生成CERT.SF文件

  在生成MANIFEST.MF文件之后,用SHA1-RSA算法对其中的数字签名逐条进行私钥签名,生成CERT.SF文件。
  由于RSA是一种非对称加密算法,因此用私钥对MANIFEST.MF的中数字签名加密后,在APK安装时只能使用公钥才能将其解密。以防止MANIFEST.MF中的数字签名被篡改。

3,生成CERT.RSA文件

  生成CERT.RSA文件需要使用与上述私钥成对的公钥。CERT.RSA文件中保存了公钥以及所采用的加密算法等信息。

<think>我们正在讨论Android应用签名机制。根据用户的问题,我们需要详细解释Android应用签名机制的原理,特别是V1(JAR签名)和V2(全文件签名)机制。参考引用内容: [^1]介绍了V2签名机制,它是在Android7.0引入的,目的是加快验证速度并加强完整性保证。V2签名是对整个APK文件进行签名和验证,而不是像V1那样对每个文件进行验证。[^2]提到了签名校验的机制,以及申请第三方SDK时需要填入的SAH1值(实际上是证书的SHA1指纹)和快速批量打包如何绕过签名校验。[^3]解释了数字签名的基本概念:计算数据的消息摘要,然后用私钥对消息摘要进行加密得到签名。因此,我们的回答应该包括:1.签名的基本目的:确保应用来源的真实性和完整性。2.V1签名(JAR签名)的详细过程及其缺点。3. V2签名的引入和原理,以及它与V1签名的区别。4.可能还会提到V3签名(如果引用中没有,但根据知识,可以简要提及,但用户问题中未要求,引用中也没有,所以可以省略或简单带过)。5.签名在安装过程中的验证。注意:用户要求使用中文回答,并且按照系统级指令处理数学公式(但本问题可能不涉及数学公式,所以可以忽略数学格式要求,但如果有公式,比如哈希函数,则用$...$)。另外,根据指令,我们需要在回答末尾生成相关问题。结构:1.首先介绍签名目的。2.然后介绍V1签名(JAR签名)的原理和步骤,以及其缺点。3.接着介绍V2签名的原理和步骤,以及如何解决V1的问题。4.最后简要说明安装时的验证过程。注意:引用内容中提到了V2签名机制,我们可以引用[^1]和[^3]来解释数字签名的基本原理和V2的设计。由于用户要求引用标识,我们在引用内容的末尾添加引用标识。我们开始组织回答。</think>### Android应用签名机制原理详解 Android应用签名机制的核心是**验证应用来源的真实性和完整性**,防止恶意篡改。签名过程基于非对称加密技术,主要包含V1(JAR签名)和V2(全文件签名)两种机制: #### 1. **数字签名基础原理** - **签名生成**: 1. 开发者使用`keytool`生成密钥对(私钥+公钥证书)。 2. 计算APK文件的**消息摘要**(如SHA-256哈希值)$H = \text{Hash}(APK)$。 3. 用**私钥加密摘要**生成签名:$S = \text{Encrypt}_{\text{private}}(H)$。 - **签名验证**: 1. 系统提取APK中的签名$S$和公钥证书。 2. 用公钥解密$S$得到$H'$:$H' = \text{Decrypt}_{\text{public}}(S)$。 3. 重新计算APK的哈希值$H$,若$H = H'$则验证通过[^3]。 > **为什么不直接加密整个APK?** > 加密摘要而非完整数据,可大幅提升效率并保持同等安全性[^3]。 #### 2. **V1签名(JAR签名)** - **原理**: - 解压APK,对每个文件单独计算哈希值,写入`MANIFEST.MF`。 - 用私钥加密`MANIFEST.MF`的哈希值,生成签名文件`CERT.SF`和`CERT.RSA`。 - **缺点**: - **校验慢**:需解压并逐个验证文件,资源多时效率低。 - **篡改风险**:攻击者可修改压缩包内容后重新签名[^1]。 #### 3. **V2签名(全文件签名)** - **Android 7.0引入**: - 直接对整个APK文件(包括ZIP结构)计算哈希树(Merkle Tree)。 - 将签名块(含加密摘要)插入APK的**ZIP中央目录之前**(如图): ``` [文件数据] → [V2签名块] → [ZIP中央目录] → [文件尾] ``` - **优势**: - **完整性更强**:任何修改(包括ZIP结构)都会破坏哈希树。 - **验证更快**:只需校验单个签名块和整体哈希树[^1]。 - **兼容性**:Android 7.0+优先使用V2,低版本自动降级V1。 #### 4. **签名验证流程** 安装APK时: 1. 系统检查签名证书是否可信(如系统证书或用户信任证书)。 2. 根据APK版本选择V1/V2验证机制。 3. 校验摘要一致性,失败则拒绝安装[^2]。 > **第三方SDK的SHA1值是什么?** > 即开发者证书的SHA1指纹,用于第三方平台(如微信支付)验证应用身份[^2]。 #### 5. **绕过签名校验的风险** 批量打包工具常篡改`AndroidManifest.xml`或资源文件后重签名,但V2签名能有效防御此类攻击[^2]。 ---
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