**面試官: 如何徹底防止反編譯，dex加密怎么做 **
心理分析：面試官想知道你是否有過對dex加固相關的經驗，該題想考的是dex加固流程，dex編碼有沒有了解
**求職者:**應該從dex加固流程 ，從項目中開始，dex加固--打包--驗證 說起。接下來給大家講解dex原理分析
原理解析
下面看一下Android中加殼的原理： [
在加固過程中需要三個對象：
- 需要加密的APK（源程序APK）
- 殼程序APK（負責解密APK工作）
- 加密工具（將源APK進行加密和殼程序的DEX合并）
主要步驟 用加密算法對源程序APK進行加密，再將其與殼程序APK的DEX文件合并生成新的DEX文件，最后替換殼程序中的原DEX文件即可。得到新的APK也叫做脫殼程序APK，它已經不是一個完整意義上的APK程序了，它的主要工作是：負責解密源程序APK，然后加載APK，讓其正常運行起來。 在這個過程中需要了解的知識是：如何將源程序APK和殼程序APK進行合并 這需要了解DEX文件的格式，下面簡單介紹一下：
addressnamesize/bytevalue0magic[8]80x6465 780a 3033 35008checksum40xc136 5e17csignature[20]2020file_size40x02e424header_size40x7028endian_tag40x123456782Clink_size40x0030link_off40x0034map_off40x024438string_ids_size40x0e3cstring_ids_off40x7040type_ids_size40x0744type_ids_off40xa848proto_ids_size40x034Cproto_ids_off40xc450field_ids_size40x0154field_ids_off40xe858method_ids_size40x045Cmethod_ids_off40xf060class_defs_size40x0164class_defs_off40x011068data_size40x01b46Cdata_off40x0130
現在只要關注其中三個部分：
- checksum（文件校驗碼）使用alder32算法校驗文件，除去magic、checksum外余下的所有文件區域，用于檢查文件錯誤。
- signature 使用SHA-1算法hash出去magic、checksum和signature外余下的所有文件區域，用于唯一識別本文件。
- file_size DEX文件大小。
我們需要將加密之后的源程序APK文件寫入到DEX中，那么就需要修改checksum，因為它的值和文件內容有關。signature也是一樣，也是唯一識別文件的算法，還有DEX文件的大小。 還需要一個操作，就是標注加密之后的源程序APK文件的大小，因為運行解密的時候，需要知道APK的大小，才能正確得到源程序APK。這個值直接放到文件的末尾就可以了。 修改之后的DEX文件的格式如下：
知道了原理，下面就是代碼實現了。這里有三個工程：
- 源程序項目（需要加密的APK）
- 殼項目（解密源程序APK和加載APK）
- 對源APK進行加密和殼項目的DEX的合并
項目案例
下面先來看一下源程序 1.需要加密的源程序項目：SourceApk [
需要一個Application類，這個到后面說為什么需要： MyApplication.JAVA
package com.example.sourceapk;
public class MyApplication extends Application {
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
Log.i("demo", "source apk onCreate:" + this);
}
}
就是打印一下onCreate方法。 MainActivity.java
package com.example.sourceapk;
public class MainActivity extends Activity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
TextView content = new TextView(this);
content.setText("I am Source Apk");
content.setOnClickListener(new OnClickListener(){
@Override
public void onClick(View arg0) {
Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class);
startActivity(intent);
}});
setContentView(content);
Log.i("demo", "app:"+getApplicationContext());
}
}
2.加殼程序項目：DexPackTool
加殼程序其實就是一個Java工程，它的工作就是加密源程序APK，然后將其寫入到殼程序的DEX文件里，修改文件頭，得到一個新的DEX文件。 看一下代碼：
package com.example.packdex;
public class mymain {
public static void main(String[] args) {
try {
File payloadSrcFile = new File("files/SourceApk.apk"); // 需要加殼的源程序
System.out.println("apk size:"+payloadSrcFile.length());
File packDexFile = new File("files/SourceApk.dex"); // 殼程序dex
byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile)); // 以二進制形式讀出源apk，并進行加密處理
byte[] packDexArray = readFileBytes(packDexFile); // 以二進制形式讀出dex
/* 合并文件 */
int payloadLen = payloadArray.length;
int packDexLen = packDexArray.length;
int totalLen = payloadLen + packDexLen + 4; // 多出4字節是存放長度的
byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申請了新的長度
// 添加解殼代碼
System.arraycopy(packDexArray, 0, newdex, 0, packDexLen); // 先拷貝dex內容
// 添加加密后的解殼數據
System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, packDexLen, payloadLen); // 再在dex內容后面拷貝apk的內容
// 添加解殼數據長度
System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4); // 最后4字節為長度
// 修改DEX file size文件頭
fixFileSizeHeader(newdex);
// 修改DEX SHA1 文件頭
fixSHA1Header(newdex);
// 修改DEX CheckSum文件頭
fixCheckSumHeader(newdex);
String str = "files/classes.dex"; // 創建一個新文件
File file = new File(str);
if (!file.exists()) {
file.createNewFile();
}
FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(str);
localFileOutputStream.write(newdex); // 將新計算出的二進制dex數據寫入文件
localFileOutputStream.flush();
localFileOutputStream.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 直接返回數據，讀者可以添加自己加密方法
private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){
for (int i = 0; i < srcdata.length; i++) {
srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
}
return srcdata;
}
...
}
加密算法很簡單，只是對每個字節進行異或一下。
這里是為了簡單，所以就用了很簡單的加密算法，其實為了增加破解難度，我們應該使用更高效的加密算法，同時最好將加密操作放到native層去做。
這里需要兩個輸入文件：
- 源程序APK文件：SourceApk.apk
- 殼程序的DEX文件：SourceApk.dex
第一個文件就是源程序項目編譯之后的APK文件，第二個文件是下面要講的第三個項目：殼程序項目中的classes.dex文件，修改名稱之后得到。 3.殼程序項目：PackApk
先來了解一下殼程序項目的工作：
- 通過反射置換android.app.ActivityThread中的mClassLoader為加載解密出APK的DexClassLoader，該DexClassLoader一方面加載了源程序，另一方面以原mClassLoader為父節點，這就保證即加載了源程序，又沒有放棄原先加載的資源與系統代碼。 關于這部分內容不了解的可以看一下Android動態加載之免安裝運行程序這篇文章。
- 找到源程序的Application，通過反射建立并運行。 這里需要注意的是，我們現在是加載一個完整的APK，讓他運行起來。一個APK運行的時候都是有一個Application對象的，這個也是一個程序運行之后的全局類，所以我們必須找到解密之后的源程序APK的Application類，運行它的onCreate方法，這樣源程序APK才開始它的運行生命周期。后面會說如何得到源程序APK的Application類：使用meta標簽進行設置。
下面看一下整體流程：
下面看一下代碼： ProxyApplication.java
- 得到殼程序APK中的DEX文件，然后從這個文件中得到源程序APK進行解密、加載
// 這是context賦值
@Override
protected void attachBaseContext(Context base) {
super.attachBaseContext(base);
try {
// 創建兩個文件夾payload_odex、payload_lib，私有的，可寫的文件目錄
File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);
File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);
odexPath = odex.getAbsolutePath();
libPath = libs.getAbsolutePath();
apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";
File dexFile = new File(apkFileName);
Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());
if (!dexFile.exists())
{
dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夾內，創建payload.apk
// 讀取程序classes.dex文件
byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
// 分離出解殼后的apk文件已用于動態加載
this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
}
// 配置動態加載環境
Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
"android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
new Class[] {}, new Object[] {});//獲取主線程對象
String packageName = this.getPackageName();//當前apk的包名
ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mPackages");
WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
// 創建被加殼apk的DexClassLoader對象 加載apk內的類和本地代碼（c/c++代碼）
DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
//把當前進程的mClassLoader設置成了被加殼apk的DexClassLoader
RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",
wr.get(), dLoader);
Log.i("demo","classloader:"+dLoader);
try{
Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.sourceapk.MainActivity");
Log.i("demo", "actObj:"+actObj);
}catch(Exception e){
Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));
}
} catch (Exception e) {
Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
e.printStackTrace();
}
}
這里需要注意的一個問題，就是我們需要找到一個時機，就是在殼程序還沒有運行起來的時候，來加載源程序的APK，執行它的onCreate方法，那么這個時機不能太晚，不然的話，就是運行殼程序，而不是源程序了。查看源碼我們知道。Application中有一個方法：attachBaseContext這個方法，它在Application的onCreate方法執行前就會執行了，所以我們的工作就需要在這里進行。 A) 從APK中獲取到DEX文件
/**
* 從apk包里面獲取dex文件內容（byte）
* @return
* @throws IOException
*/
private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {
ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
new BufferedInputStream(new FileInputStream(
this.getApplicationInfo().sourceDir)));
while (true) {
ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();
if (localZipEntry == null) {
localZipInputStream.close();
break;
}
if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {
byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
while (true) {
int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
if (i == -1)
break;
dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);
}
}
localZipInputStream.closeEntry();
}
localZipInputStream.close();
return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();
}
B) 從殼程序DEX中得到源程序APK文件
/**
* 釋放被加殼的apk文件，so文件
* @param data
* @throws IOException
*/
private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
int ablen = apkdata.length;
//取被加殼apk的長度 這里的長度取值，對應加殼時長度的賦值都可以做些簡化
byte[] dexlen = new byte[4];
System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);
DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
int readInt = in.readInt();
System.out.println(Integer.toHexString(readInt));
byte[] newdex = new byte[readInt];
//把被加殼的源程序apk內容拷貝到newdex中
System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
//這里應該加上對于apk的解密操作，若加殼是加密處理的話
// 對源程序Apk進行解密
newdex = decrypt(newdex);
// 寫入apk文件
File file = new File(apkFileName);
try {
FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);
localFileOutputStream.write(newdex);
localFileOutputStream.close();
} catch (IOException localIOException) {
throw new RuntimeException(localIOException);
}
// 分析被加殼的apk文件
ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
while (true) {
ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry(); // 這個也遍歷子目錄
if (localZipEntry == null) {
localZipInputStream.close();
break;
}
// 取出被加殼apk用到的so文件，放到libPath中（data/data/包名/payload_lib)
String name = localZipEntry.getName();
if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {
File storeFile = new File(libPath + "/"
+ name.substring(name.lastIndexOf('/')));
storeFile.createNewFile();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);
byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
while (true) {
int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
if (i == -1)
break;
fos.write(arrayOfByte, 0, i);
}
fos.flush();
fos.close();
}
localZipInputStream.closeEntry();
}
localZipInputStream.close();
}
C) 解密源程序APK
//直接返回數據，讀者可以添加自己解密方法
private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {
for(int i=0;i<srcdata.length;i++){
srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
}
return srcdata;
}
- 找到源程序的Application程序，讓其運行
@Override
public void onCreate() {
{
//loadResources(apkFileName);
Log.i("demo", "onCreate");
// 如果源應用配置有Appliction對象，則替換為源應用Applicaiton，以便不影響源程序邏輯。
String appClassName = null;
try {
ApplicationInfo ai = this.getPackageManager()
.getApplicationInfo(this.getPackageName(),
PackageManager.GET_META_DATA);
Bundle bundle = ai.metaData;
if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {
appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。
} else {
Log.i("demo", "have no application class name");
return;
}
} catch (NameNotFoundException e) {
Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
e.printStackTrace();
}
//有值的話調用該Applicaiton
Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
"android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
new Class[] {}, new Object[] {});
Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mBoundApplication");
Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread$AppBindData",
mBoundApplication, "info");
//把當前進程的mApplication 設置成了null
RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",
loadedApkInfo, null);
Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mInitialApplication");
//http://www.codeceo.com/article/android-context.html
ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
currentActivityThread, "mAllApplications");
mAllApplications.remove(oldApplication); // 刪除oldApplication
ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,
"mApplicationInfo");
ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke
.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",
mBoundApplication, "appInfo");
appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;
appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;
Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod(
"android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,
new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },
new Object[] { false, null }); // 執行 makeApplication（false,null）
RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
"mInitialApplication", currentActivityThread, app);
ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
"mProviderMap");
Iterator it = mProviderMap.values().iterator();
while (it.hasNext()) {
Object providerClientRecord = it.next();
Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",
providerClientRecord, "mLocalProvider");
RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider",
"mContext", localProvider, app);
}
Log.i("demo", "app:"+app);
app.onCreate();
}
}
直接在殼程序的Application中的onCreate方法中進行就可以了。這里還可以看到是通過AndroidManifest.xml中的meta標簽獲取源程序APK中的Application對象的。 下面來看一下AndroidManifest.xml文件中的內容：
<application android:allowBackup="true" android:icon="@drawable/ic_launcher" android:label="@string/app_name" android:name="com.example.packapk.ProxyApplication"> <meta-data android:name="APPLICATION_CLASS_NAME" android:value="com.example.sourceapk.MyApplication"/>
這里我們定義了源程序APK的Application類名。 項目下載
運行程序
下面就看看程序的運行步驟：
- 第一步：得到源程序APK文件和殼程序的DEX文件 運行源程序和殼程序項目，之后得到這兩個文件（將殼程序的classes.dex文件改名為SourceApk.dex），然后使用加密工具進行加殼。
- 第二步：替換殼程序中的classes.dex文件 我們在第一步中得到加殼之后的classes.dex文件之后，將其與PackApk.apk中的原classes.dex文件替換。
- 第三步：在第二步的時候得到替換之后的PackApk.apk文件，這個文件因為被修改了，所以我們需要重新對它簽名，不然運行也是報錯的。 簽名之后的文件就可以運行了，效果如下：
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