前言

本文介紹Android中 AES 加、解密使用；
對稱加密，如何安全的保存秘鑰；
防止反編譯二次打包，動態(tài)調(diào)試。

Android 保證數(shù)據(jù)存儲安全無非就是加密，本文簡單介紹 AES 加密的用法。

然而Android apk 容易被反編譯，面對一些強大的逆向工作者，如果安全的保存我們的秘鑰，又成為一個問題。秘鑰硬編碼到 java 代碼層，顯然是不可取的。參考各方資料后，普遍做法是通過 jni 將秘鑰保存在 so 庫中。
那么你肯定又會問，放 so 庫中代碼被反編譯二次打包 debug 一下不是照樣能拿到嗎？
是的，但我們可以在加載 so 庫的時候驗證一下應(yīng)用簽名，簽名不一致的話，應(yīng)用直接退出就 ok 了。

一、AES 加、解密

高級加密標(biāo)準(zhǔn)（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學(xué)中又稱Rijndael加密法，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)用來替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過五年的甄選流程，高級加密標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對稱密鑰加密中最流行的算法之一。（百度百科）

加密算法原理本文不做討論，只介紹在Android 中的使用。

AES 加密

首先可通過KeyGenerator生成秘鑰
自己可debug 一個 key 保存來。

        String key = "";
        try {
            KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
            keyGenerator.init(128);
            SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
            key = Base64.encodeToString(secretKey.getEncoded(),Base64.NO_WRAP);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }

然后借助Cipher類進行加解密

    /**
     *  加密
     * @param text 要加密的內(nèi)容
     * @param key  秘鑰
     * @return 加密后的 內(nèi)容
     */
    public String AESencrypt(String text ,String key) {

        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "AES");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec);
            byte[] bytes = cipher.doFinal(text.getBytes());
            return Base64.encodeToString(bytes,Base64.NO_WRAP);

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "";
    }

解密：

    /**
     * 解密
     * @param text 加密過的內(nèi)容
     * @param key  秘鑰
     * @return 解密后的內(nèi)容
     */
    public String AESdecrypt(String text, String key) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "AES");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKeySpec);

            byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decode(text, Base64.NO_WRAP));
            String s = new String(bytes);
            return s;

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "";
    }

測試代碼：

        String text = "test the AES encrypt";
        
        String encrypt = AESencrypt(text, key);
        String decrypt = AESdecrypt(encrypt, key);
        
        Log.d(Tag,encrypt);
        Log.d(Tag,decrypt);

輸出就不展示了，用法很簡單。

二、安全的保存秘鑰實踐

通過 Android 的 NDK編程將應(yīng)用簽名信息保存在 C++代碼中，由于在加載 so 庫的時候會首先調(diào)用JNI_OnLoad方法，所以可再次方法中驗證簽名信息，不匹配則返回 JNI_ERR 應(yīng)用會退出。

1、java 成獲取應(yīng)用簽名

    /**
     * 展示了如何用Java代碼獲取簽名
     */
    private String getSign() {
        try {
            // 下面幾行代碼展示如何任意獲取Context對象，在jni中也可以使用這種方式
//            Class<?> activityThreadClz = Class.forName("android.app.ActivityThread");
//            Method currentApplication = activityThreadClz.getMethod("currentApplication");
//            Application application = (Application) currentApplication.invoke(null);
//            PackageManager pm = application.getPackageManager();
//            PackageInfo pi = pm.getPackageInfo(application.getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);


            PackageManager pm = getPackageManager();
            PackageInfo pi = pm.getPackageInfo(getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);
            Signature[] signatures = pi.signatures;
            Signature signature0 = signatures[0];
            return signature0.toCharsString();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }

可 debug 此方法將簽名保存在 C++代碼層：

static const char* SIGN = "308201dd3082……";

2、C++層獲取應(yīng)用簽名

將1中的 java 代碼通過 jni 翻譯成 cpp 語言

static jobject getApplication(JNIEnv *env) {
    jobject application = NULL;
    jclass activityThreadClazz = env->FindClass("android/app/ActivityThread");
    if (activityThreadClazz!=NULL) {
        jmethodID currentApplication = env->GetStaticMethodID(activityThreadClazz, "currentApplication", "()Landroid/app/Application;");
        if (currentApplication!=NULL) {
            application = env->CallStaticObjectMethod(activityThreadClazz, currentApplication);

        } else {
            LOGE("Cannot find method: currentApplication() in ActivityThread.");

        }
        env->DeleteLocalRef(activityThreadClazz);

    } else {
        LOGE("Cannot find class: android.app.ActivityThread");

    }

    return application;
}

static int verifySign(JNIEnv *env) {
    jobject  application =  getApplication(env);

    if (application==NULL) {
        LOGE("application ==null");
        return JNI_ERR;
    }

    jclass application_clz = env->GetObjectClass(application);

    jmethodID getPackageManager = env->GetMethodID(application_clz, "getPackageManager", "()Landroid/content/pm/PackageManager;");
    
    jobject packageManager = env->CallObjectMethod(application, getPackageManager);

    jclass pm_clz = env->GetObjectClass(packageManager);

    jmethodID getPackageName = env->GetMethodID(application_clz, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");

    jstring package_name = (jstring)(env->CallObjectMethod(application, getPackageName));

    jmethodID getPackageInfo = env->GetMethodID(pm_clz, "getPackageInfo", "(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");

    jobject packageInfo = env->CallObjectMethod(packageManager, getPackageInfo,package_name,64);

    jclass packageInfo_claz = env->GetObjectClass(packageInfo);

    jfieldID signatures_field = env->GetFieldID(packageInfo_claz, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");

    jobjectArray signatures = (jobjectArray)(env->GetObjectField(packageInfo, signatures_field));

    jobject signature0 = env->GetObjectArrayElement(signatures, 0);

    jclass signature0_clz = env->GetObjectClass(signature0);

    jmethodID toCharsString = env->GetMethodID(signature0_clz, "toCharsString", "()Ljava/lang/String;");

    jstring sign_str = (jstring)(env->CallObjectMethod(signature0, toCharsString));

    env->DeleteLocalRef(application);
    env->DeleteLocalRef(application_clz);
    env->DeleteLocalRef(packageManager);
    env->DeleteLocalRef(pm_clz);
    env->DeleteLocalRef(package_name);
    env->DeleteLocalRef(packageInfo);
    env->DeleteLocalRef(packageInfo_claz);
    env->DeleteLocalRef(signatures);
    env->DeleteLocalRef(signature0);
    env->DeleteLocalRef(signature0_clz);

    const char *sign = env->GetStringUTFChars(sign_str, NULL);
    if (sign==NULL) {
        LOGE("內(nèi)存分配失敗");
        return JNI_ERR;
    }

    LOGE("應(yīng)用中讀取到的簽名為：%s", sign);
    LOGE("native中預(yù)置的簽名為：%s", SIGN);

    int result = strcmp(sign, SIGN);
    env->ReleaseStringUTFChars(sign_str,sign);
    env->DeleteLocalRef(sign_str);

    if (result ==0) {
        LOGE("簽名一致");
        return JNI_OK;
    }
    LOGE("簽名不一致");
    return JNI_ERR;
}

3、JNI_OnLoad

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
    JNIEnv *env = NULL;
    if (vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_6)!=JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    }

    if (verifySign(env)==JNI_OK) {
        return JNI_VERSION_1_6;
    }

    return JNI_ERR;
}

OK！現(xiàn)在我們可以安全的保存我們的秘鑰了。

4、秘鑰寫在 C++層

java native 方法：

    /**
     * so中獲取秘鑰
     * @return
     */
    public native String getSecret();

C 對應(yīng)實現(xiàn)：

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_keke_androidsecurity_MainActivity_getSecret(JNIEnv *env, jobject instance) {
    //此處返回你的秘鑰
    std::string secret = "……";
    return env->NewStringUTF(secret.c_str());
}

5、測試Activity

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        String key = getSecret();
        Log.d(Tag,key);
        Log.d(Tag,getSign());

        String text = "test the AES encrypt";
        String encrypt = AESencrypt(text, key);
        String decrypt = AESdecrypt(encrypt, key);

        Log.d(Tag,encrypt);
        Log.d(Tag,decrypt);
    }

end

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數(shù)據(jù)存儲安全之AES 加密

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前言

一、AES 加、解密

AES 加密

二、安全的保存秘鑰實踐

1、java 成獲取應(yīng)用簽名

2、C++層獲取應(yīng)用簽名

3、JNI_OnLoad

4、秘鑰寫在 C++層

5、測試Activity

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一 、AES 加、解密

AES 加密

二、安全的保存秘鑰實踐

1、java 成獲取應(yīng)用簽名

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