android签名的应用-- 禁止未经授权签名的apk安装

最近项目有需求： 只有使用特定签名签的apk才可以安装，其他任何apk都不能安装（root版，使用adb push进去的除外）。n多度娘、google之后最终实现，把实现代码罗列一下，以供以后参考.

1、使用工具自己制作签名文件，这个签名就是需要提供给apk制作者签名使用的。 

可以参考源码路径 build/target/product/security/README 文件

development/tools/make_key testkey  ‘/C=CN/ST=ShangHai/L=ShangHai/O=xxx/OU=MTK/CN=China/emailAddress=[e-mail]'

2、使用制作好的签名文件签名一个内置的apk，本例采用使用 com.mediatek.factorymode  作为以后签名的对比对象

mediatek/packages/apps/FactoryMode/Android.mk

增加 

ifeq ($(XHW_SIGNATURE_CONFIG),yes)LOCAL_CERTIFICATE := testkeyendif

3、在安装过程中对比签名，如果签名相同的话就继续安装，否则给出一个错误号，弹一个消息框

frameworks/base/services/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

private PackageParser.Package scanPackageLI(PackageParser.Package pkg,            int parseFlags, int scanMode, long currentTime, UserHandle user) {            ...if (!verifySignaturesLP(pkgSetting, pkg)) {...        }//add startif(com.mediatek.common.featureoption.FeatureOption.XHW_SIGNATURE_CONFIG) {           // is xhw signaturesSignature[] xhwSignatures = getXWHSignatures();               if (xhwSignatures != null) {               if (compareSignatures(xhwSignatures, pkg.mSignatures) != PackageManager.SIGNATURE_MATCH) {                    mLastScanError = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES;                    return null;                }               }}//add end            // Verify that this new package doesn't have any content providers            // that conflict with existing packages.  Only do this if the            // package isn't already installed, since we don't want to break            // things that are installed.            if ((scanMode&SCAN_NEW_INSTALL) != 0) {   ...}

因为在启动是也要走 scanPackageLI 函数，故增加一个变量 mIsInstallApkFlag 判断是否是安装过程

    private void installPackageLI(InstallArgs args,            boolean newInstall, PackageInstalledInfo res) {            ...        Log.i(TAG, "Start installation for package: " + pkg.packageName); //add startif(com.mediatek.common.featureoption.FeatureOption.XHW_SIGNATURE_CONFIG) {Log.i(TAG, "installPackageLI-111- mIsInstallApkFlag="+mIsInstallApkFlag);mIsInstallApkFlag = true;Log.i(TAG, "installPackageLI-222- mIsInstallApkFlag="+mIsInstallApkFlag);}//add end        if (replace) {            replacePackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, args.user,                    installerPackageName, res);        } else {            installNewPackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, args.user,                    installerPackageName, res);        }        Log.i(TAG, "Installation done for package: " + pkg.packageName);...}            

增加的函数为：

 //add start private boolean mIsInstallApkFlag = false;private Signature[] getXWHSignatures(){if(!mIsInstallApkFlag) return null;// 取得xhw签名  Signature[] xhwSigns = null;String packageName = "com.mediatek.factorymode";/*try {           //PackageInfo xhwPackageInfo = mContext.getPackageManager().getPackageInfo("com.mediatek.factorymode", PackageManager.GET_SIGNATURES);    //-- 只能取得已安装的apk 签名   PackageInfo xhwPackageInfo = getPackageInfo("com.mediatek.factorymode", PackageManager.GET_SIGNATURES, Process.SYSTEM_UID);   if(xhwPackageInfo != null){xhwSigns = xhwPackageInfo.signatures; }} catch (Exception e) {            e.printStackTrace();   }if(xhwSigns != null) Log.e(TAG, "....----getXWHSignatures--xhw_Signs[0]="+xhwSigns[0].toCharsString());*///another method        PackageSetting ps = mSettings.mPackages.get(packageName);        if (ps != null) {            PackageParser.Package pkg = ps.pkg;            if (pkg == null) {                pkg = new PackageParser.Package(packageName);                pkg.applicationInfo.packageName = packageName;                pkg.applicationInfo.flags = ps.pkgFlags | ApplicationInfo.FLAG_IS_DATA_ONLY;                pkg.applicationInfo.publicSourceDir = ps.resourcePathString;                pkg.applicationInfo.sourceDir = ps.codePathString;                pkg.applicationInfo.dataDir = getDataPathForPackage(packageName, 0).getPath();                pkg.applicationInfo.nativeLibraryDir = ps.nativeLibraryPathString;            }            PackageInfo xhwPackageInfo2 = generatePackageInfo(pkg, PackageManager.GET_SIGNATURES, UserHandle.getCallingUserId());if(xhwPackageInfo2 != null){xhwSigns = xhwPackageInfo2.signatures; }        }// reset flagmIsInstallApkFlag = false;return xhwSigns;}//add end

上面代码中 PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES 是自己增加的错误代码，以供弹出消息使用

+++ frameworks/base/core/java/android/content/pm/PackageManager.java(revision 471)@@ -553,7 +553,17 @@      */     public static final int INSTALL_FAILED_VERSION_DOWNGRADE = -25; +     /**+     * Installation return code: this is passed to the {@link IPackageInstallObserver} by+     * {@link #installPackage(android.net.Uri, IPackageInstallObserver, int)} if+     * the installed package hasn't the expected signature+     *  @hide+     */+    public static final int INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES = -26;//jimbo add+++    /**      * Installation parse return code: this is passed to the {@link IPackageInstallObserver} by      * {@link #installPackage(android.net.Uri, IPackageInstallObserver, int)}      * if the parser was given a path that is not a file, or does not end with the expected

4、 弹出错误提示

packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/InstallAppProgress.java

   private Handler mHandler = new Handler() {        public void handleMessage(Message msg) {            switch (msg.what) {            ...//add start                    } else if (msg.arg1 == PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_SIGNATURES){                        // Generic error handling for all other error codes.                        centerTextDrawable.setLevel(1);                        centerExplanationLabel = getExplanationFromErrorCode(msg.arg1);                        centerTextLabel = R.string.install_failed_invalid_signature;                        mLaunchButton.setVisibility(View.INVISIBLE);//add end                    } else {                        // Generic error handling for all other error codes.                        centerTextDrawable.setLevel(1);                        centerExplanationLabel = getExplanationFromErrorCode(msg.arg1);                        centerTextLabel = R.string.install_failed;                        mLaunchButton.setVisibility(View.INVISIBLE);                    } ... 

其中字串 install_failed_invalid_signature 是新增的字串 例如  “禁止安装，签名不符”  等

windows下给apk签名的方法：

制作一个批处理文件  Auto_Sign.bat 内容：

@echo off:menuclscolor 0becho.echo *****************************************************echo   Android platform auto-sign tool V0.2 by imchangeecho   Please select your choice then press ENTERecho *****************************************************echo.echo     1. Sign ROM files (*.zip)echo.echo     2. Sign program files (*.apk)echo.echo     3. Sign ALL (*.zip/*.apk)echo.echo     4. Exitecho.set /p choice=Please select:  if /i "%choice%"=="1" goto romif /i "%choice%"=="2" goto apkif /i "%choice%"=="3" goto allif /i "%choice%"=="4" exitgoto menu:romset filename=*.zipgoto sign:apkset filename=*.apkgoto sign:allset filename=*.zip *.apkgoto sign:signecho.echo Please wait while signing... echo The signed files will be placed into subfolder 'Signed'...echo.if not exist .\Signed mkdir .\Signedfor /f "delims=" %%i in ('dir/b %filename%') do (java -jar signapk.jar testkey.x509.pem testkey.pk8 "%%i" ".\Signed\%%~ni_signed%%~xi")echo.echo Completed. Press any key to exit.pause >nulexit

readme.txt

Android platform ROM/program files auto-sign batch toolCreated by imchangeUsage:Place your ROM files (*.zip) or program files (*.apk) to this folder, execute Auto_Sign.bat by double click, then select the type of files you want to sign. The signed files are placed into subfolder 'Signed'.用法：将ROM文件（*.zip）或程序（*.apk）放到本文件夹，双击执行Auto_Sign.bat，选择要签名的文件类型。签名后的文件放置在Signed文件夹内。Changelog:V0.2-All functions merge into one batch file-Add select menuV0.1-The first version

signapk.jar

package com.android.signapk;import java.io.BufferedReader;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.DataInputStream;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.FilterOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintStream;import java.security.DigestOutputStream;import java.security.GeneralSecurityException;import java.security.Key;import java.security.KeyFactory;import java.security.MessageDigest;import java.security.PrivateKey;import java.security.Signature;import java.security.SignatureException;import java.security.cert.CertificateFactory;import java.security.cert.X509Certificate;import java.security.spec.InvalidKeySpecException;import java.security.spec.KeySpec;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.util.Enumeration;import java.util.Map;import java.util.Map.Entry;import java.util.jar.Attributes;import java.util.jar.JarEntry;import java.util.jar.JarFile;import java.util.jar.JarOutputStream;import java.util.jar.Manifest;import javax.crypto.Cipher;import javax.crypto.EncryptedPrivateKeyInfo;import javax.crypto.SecretKeyFactory;import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;import javax.security.auth.x500.X500Principal;import sun.misc.BASE64Encoder;import sun.security.pkcs.ContentInfo;import sun.security.pkcs.PKCS7;import sun.security.pkcs.SignerInfo;import sun.security.x509.AlgorithmId;import sun.security.x509.X500Name;class SignApk{  private static X509Certificate readPublicKey(File file)    throws IOException, GeneralSecurityException  {    FileInputStream input = new FileInputStream(file);    try {      CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");      return (X509Certificate)cf.generateCertificate(input);    } finally {      input.close();    }  }  private static String readPassword(File keyFile)  {    System.out.print("Enter password for " + keyFile + " (password will not be hidden): ");    System.out.flush();    BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));    try {      return stdin.readLine(); } catch (IOException ex) {    }    return null;  }  private static KeySpec decryptPrivateKey(byte[] encryptedPrivateKey, File keyFile)    throws GeneralSecurityException  {    EncryptedPrivateKeyInfo epkInfo;    try    {      epkInfo = new EncryptedPrivateKeyInfo(encryptedPrivateKey);    }    catch (IOException ex) {      return null;    }    char[] password = readPassword(keyFile).toCharArray();    SecretKeyFactory skFactory = SecretKeyFactory.getInstance(epkInfo.getAlgName());    Key key = skFactory.generateSecret(new PBEKeySpec(password));    Cipher cipher = Cipher.getInstance(epkInfo.getAlgName());    cipher.init(2, key, epkInfo.getAlgParameters());    try    {      return epkInfo.getKeySpec(cipher);    } catch (InvalidKeySpecException ex) {      System.err.println("signapk: Password for " + keyFile + " may be bad.");      throw ex;    }  }  private static PrivateKey readPrivateKey(File file)    throws IOException, GeneralSecurityException  {    DataInputStream input = new DataInputStream(new FileInputStream(file));    try {      byte[] bytes = new byte[(int)file.length()];      input.read(bytes);      KeySpec spec = decryptPrivateKey(bytes, file);      if (spec == null) {        spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);      }      try      {        return KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(spec);      } catch (InvalidKeySpecException ex) {        return KeyFactory.getInstance("DSA").generatePrivate(spec);      }    } finally {      input.close();    }  }  private static Manifest addDigestsToManifest(JarFile jar)    throws IOException, GeneralSecurityException  {    Manifest input = jar.getManifest();    Manifest output = new Manifest();    Attributes main = output.getMainAttributes();    if (input != null) {      main.putAll(input.getMainAttributes());    } else {      main.putValue("Manifest-Version", "1.0");      main.putValue("Created-By", "1.0 (Android SignApk)");    }    BASE64Encoder base64 = new BASE64Encoder();    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");    byte[] buffer = new byte[4096];    for (Enumeration e = jar.entries(); e.hasMoreElements(); ) {      JarEntry entry = (JarEntry)e.nextElement();      String name = entry.getName();      if ((!entry.isDirectory()) && (!name.equals("META-INF/MANIFEST.MF"))) {        InputStream data = jar.getInputStream(entry);        int num;        while ((num = data.read(buffer)) > 0) {          md.update(buffer, 0, num);        }        Attributes attr = null;        if (input != null) attr = input.getAttributes(name);        attr = attr != null ? new Attributes(attr) : new Attributes();        attr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));        output.getEntries().put(name, attr);      }    }    return output;  }  private static void writeSignatureFile(Manifest manifest, OutputStream out)    throws IOException, GeneralSecurityException  {    Manifest sf = new Manifest();    Attributes main = sf.getMainAttributes();    main.putValue("Signature-Version", "1.0");    main.putValue("Created-By", "1.0 (Android SignApk)");    BASE64Encoder base64 = new BASE64Encoder();    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");    PrintStream print = new PrintStream(new DigestOutputStream(new ByteArrayOutputStream(), md), true, "UTF-8");    manifest.write(print);    print.flush();    main.putValue("SHA1-Digest-Manifest", base64.encode(md.digest()));    Map entries = manifest.getEntries();    for (Map.Entry entry : entries.entrySet())    {      print.print("Name: " + (String)entry.getKey() + "\r\n");      for (Map.Entry att : ((Attributes)entry.getValue()).entrySet()) {        print.print(att.getKey() + ": " + att.getValue() + "\r\n");      }      print.print("\r\n");      print.flush();      Attributes sfAttr = new Attributes();      sfAttr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));      sf.getEntries().put(entry.getKey(), sfAttr);    }    sf.write(out);  }  private static void writeSignatureBlock(Signature signature, X509Certificate publicKey, OutputStream out)    throws IOException, GeneralSecurityException  {    SignerInfo signerInfo = new SignerInfo(new X500Name(publicKey.getIssuerX500Principal().getName()), publicKey.getSerialNumber(), AlgorithmId.get("SHA1"), AlgorithmId.get("RSA"), signature.sign());    PKCS7 pkcs7 = new PKCS7(new AlgorithmId[] { AlgorithmId.get("SHA1") }, new ContentInfo(ContentInfo.DATA_OID, null), new X509Certificate[] { publicKey }, new SignerInfo[] { signerInfo });    pkcs7.encodeSignedData(out);  }  private static void copyFiles(Manifest manifest, JarFile in, JarOutputStream out)    throws IOException  {    byte[] buffer = new byte[4096];    Map entries = manifest.getEntries();    for (String name : entries.keySet()) {      JarEntry inEntry = in.getJarEntry(name);      if (inEntry.getMethod() == 0)      {        out.putNextEntry(new JarEntry(inEntry));      }      else {        out.putNextEntry(new JarEntry(name));      }      InputStream data = in.getInputStream(inEntry);      int num;      while ((num = data.read(buffer)) > 0) {        out.write(buffer, 0, num);      }      out.flush();    }  }  public static void main(String[] args) {    if (args.length != 4) {      System.err.println("Usage: signapk publickey.x509[.pem] privatekey.pk8 input.jar output.jar");      System.exit(2);    }    JarFile inputJar = null;    JarOutputStream outputJar = null;    try    {      X509Certificate publicKey = readPublicKey(new File(args[0]));      PrivateKey privateKey = readPrivateKey(new File(args[1]));      inputJar = new JarFile(new File(args[2]), false);      outputJar = new JarOutputStream(new FileOutputStream(args[3]));      outputJar.setLevel(9);      Manifest manifest = addDigestsToManifest(inputJar);      manifest.getEntries().remove("META-INF/CERT.SF");      manifest.getEntries().remove("META-INF/CERT.RSA");      outputJar.putNextEntry(new JarEntry("META-INF/MANIFEST.MF"));      manifest.write(outputJar);      Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");      signature.initSign(privateKey);      outputJar.putNextEntry(new JarEntry("META-INF/CERT.SF"));      writeSignatureFile(manifest, new SignatureOutputStream(outputJar, signature));      outputJar.putNextEntry(new JarEntry("META-INF/CERT.RSA"));      writeSignatureBlock(signature, publicKey, outputJar);      copyFiles(manifest, inputJar, outputJar);    } catch (Exception e) {      e.printStackTrace();      System.exit(1);    } finally {      try {        if (inputJar != null) inputJar.close();        if (outputJar != null) outputJar.close();       }      catch (IOException e) { e.printStackTrace();        System.exit(1);      }    }  }  private static class SignatureOutputStream extends FilterOutputStream  {    private Signature mSignature;    public SignatureOutputStream(OutputStream out, Signature sig)    {      super();      this.mSignature = sig;    }    public void write(int b) throws IOException    {      try {        this.mSignature.update((byte)b);      } catch (SignatureException e) {        throw new IOException("SignatureException: " + e);      }      super.write(b);    }    public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException    {      try {        this.mSignature.update(b, off, len);      } catch (SignatureException e) {        throw new IOException("SignatureException: " + e);      }      super.write(b, off, len);    }  }}

附：参考文章

http://www.blogjava.net/zh-weir/archive/2011/07/19/354663.html

Android APK 签名比对

发布过Android应用的朋友们应该都知道，Android APK的发布是需要签名的。签名机制在Android应用和框架中有着十分重要的作用。

例如，Android系统禁止更新安装签名不一致的APK；如果应用需要使用system权限，必须保证APK签名与Framework签名一致，等等。在《APK Crack》一文中，我们了解到，要破解一个APK，必然需要重新对APK进行签名。而这个签名，一般情况无法再与APK原先的签名保持一致。（除非APK原作者的私钥泄漏，那已经是另一个层次的软件安全问题了。）

简单地说，签名机制标明了APK的发行机构。因此，站在软件安全的角度，我们就可以通过比对APK的签名情况，判断此APK是否由“官方”发行，而不是被破解篡改过重新签名打包的“盗版软件”。

Android签名机制

    为了说明APK签名比对对软件安全的有效性，我们有必要了解一下Android APK的签名机制。为了更易于大家理解，我们从Auto-Sign工具的一条批处理命令说起。

在《APK Crack》一文中，我们了解到，要签名一个没有签名过的APK，可以使用一个叫作Auto-sign的工具。Auto-sign工具实际运行的是一个叫做Sign.bat的批处理命令。用文本编辑器打开这个批处理文件，我们可以发现，实现签名功能的命令主要是这一行命令：

    java -jar signapk.jar testkey.x509.pem testkey.pk8 update.apk update_signed.apk

    这条命令的意义是：通过signapk.jar这个可执行jar包，以“testkey.x509.pem”这个公钥文件和“testkey.pk8”这个私钥文件对“update.apk”进行签名，签名后的文件保存为“update_signed.apk”。

    对于此处所使用的私钥和公钥的生成方式，这里就不做进一步介绍了。这方面的资料大家可以找到很多。我们这里要讲的是signapk.jar到底做了什么。

    signapk.jar是Android源码包中的一个签名工具。由于Android是个开源项目，所以，很高兴地，我们可以直接找到signapk.jar的源码！路径为/build/tools/signapk/SignApk.java。

对比一个没有签名的APK和一个签名好的APK，我们会发现，签名好的APK包中多了一个叫做META-INF的文件夹。里面有三个文件，分别名为MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA。signapk.jar就是生成了这几个文件（其他文件没有任何改变。因此我们可以很容易去掉原有签名信息）。

    通过阅读signapk源码，我们可以理清签名APK包的整个过程。

1、 生成MANIFEST.MF文件：

程序遍历update.apk包中的所有文件(entry)，对非文件夹非签名文件的文件，逐个生成SHA1的数字签名信息，再用Base64进行编码。具体代码见这个方法：

    private static Manifest addDigestsToManifest(JarFile jar)

关键代码如下：

 1     for (JarEntry entry: byName.values()) {
 2         String name = entry.getName();
 3         if (!entry.isDirectory() && !name.equals(JarFile.MANIFEST_NAME) &&
 4             !name.equals(CERT_SF_NAME) && !name.equals(CERT_RSA_NAME) &&
 5                (stripPattern == null ||!stripPattern.matcher(name).matches())) {
 6                 InputStream data = jar.getInputStream(entry);
 7                 while ((num = data.read(buffer)) > 0) {
 8                     md.update(buffer, 0, num);
 9                 }
10                 Attributes attr = null;
11                 if (input != null) attr = input.getAttributes(name);
12                 attr = attr != null ? new Attributes(attr) : new Attributes();
13                 attr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));
14                 output.getEntries().put(name, attr);
15           }
16     }

    之后将生成的签名写入MANIFEST.MF文件。关键代码如下：

1     Manifest manifest = addDigestsToManifest(inputJar);
2     je = new JarEntry(JarFile.MANIFEST_NAME);
3     je.setTime(timestamp);
4     outputJar.putNextEntry(je);
5     manifest.write(outputJar);

    这里简单介绍下SHA1数字签名。简单地说，它就是一种安全哈希算法，类似于MD5算法。它把任意长度的输入，通过散列算法变成固定长度的输出（这里我们称作“摘要信息”）。你不能仅通过这个摘要信息复原原来的信息。另外，它保证不同信息的摘要信息彼此不同。因此，如果你改变了apk包中的文件，那么在apk安装校验时，改变后的文件摘要信息与MANIFEST.MF的检验信息不同，于是程序就不能成功安装。

2、 生成CERT.SF文件：

对前一步生成的Manifest，使用SHA1-RSA算法，用私钥进行签名。关键代码如下：

1     Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
2     signature.initSign(privateKey);
3     je = new JarEntry(CERT_SF_NAME);
4     je.setTime(timestamp);
5     outputJar.putNextEntry(je);
6     writeSignatureFile(manifest,
7     new SignatureOutputStream(outputJar, signature));

    RSA是一种非对称加密算法。用私钥通过RSA算法对摘要信息进行加密。在安装时只能使用公钥才能解密它。解密之后，将它与未加密的摘要信息进行对比，如果相符，则表明内容没有被异常修改。

3、 生成CERT.RSA文件：

生成MANIFEST.MF没有使用密钥信息，生成CERT.SF文件使用了私钥文件。那么我们可以很容易猜测到，CERT.RSA文件的生成肯定和公钥相关。

CERT.RSA文件中保存了公钥、所采用的加密算法等信息。核心代码如下：

1     je = new JarEntry(CERT_RSA_NAME);
2     je.setTime(timestamp);
3     outputJar.putNextEntry(je);
4     writeSignatureBlock(signature, publicKey, outputJar);

    其中writeSignatureBlock的代码如下：

 1     private static void writeSignatureBlock(
 2         Signature signature, X509Certificate publicKey, OutputStream out)
 3             throws IOException, GeneralSecurityException {
 4                 SignerInfo signerInfo = new SignerInfo(
 5                 new X500Name(publicKey.getIssuerX500Principal().getName()),
 6                 publicKey.getSerialNumber(),
 7                 AlgorithmId.get("SHA1"),
 8                 AlgorithmId.get("RSA"),
 9                 signature.sign());
10 
11         PKCS7 pkcs7 = new PKCS7(
12             new AlgorithmId[] { AlgorithmId.get("SHA1") },
13             new ContentInfo(ContentInfo.DATA_OID, null),
14             new X509Certificate[] { publicKey },
15             new SignerInfo[] { signerInfo });
16 
17         pkcs7.encodeSignedData(out);
18     }

    好了，分析完APK包的签名流程，我们可以清楚地意识到：

1、 Android签名机制其实是对APK包完整性和发布机构唯一性的一种校验机制。

2、 Android签名机制不能阻止APK包被修改，但修改后的再签名无法与原先的签名保持一致。（拥有私钥的情况除外）。

3、 APK包加密的公钥就打包在APK包内，且不同的私钥对应不同的公钥。换句话言之，不同的私钥签名的APK公钥也必不相同。所以我们可以根据公钥的对比，来判断私钥是否一致。

APK签名比对的实现方式

    好了，通过Android签名机制的分析，我们从理论上证明了通过APK公钥的比对能判断一个APK的发布机构。并且这个发布机构是很难伪装的，我们暂时可以认为是不可伪装的。

    有了理论基础后，我们就可以开始实践了。那么如何获取到APK文件的公钥信息呢？因为Android系统安装程序肯定会获取APK信息进行比对，所以我们可以通过Android源码获得一些思路和帮助。

    源码中有一个隐藏的类用于APK包的解析。这个类叫PackageParser，路径为frameworks\base\core\java\android\content\pm\PackageParser.java。当我们需要获取APK包的相关信息时，可以直接使用这个类，下面代码就是一个例子函数：

 1     private PackageInfo parsePackage(String archiveFilePath, int flags){
 2         
 3         PackageParser packageParser = new PackageParser(archiveFilePath);
 4         DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
 5         metrics.setToDefaults();
 6         final File sourceFile = new File(archiveFilePath);
 7         PackageParser.Package pkg = packageParser.parsePackage(
 8                 sourceFile, archiveFilePath, metrics, 0);
 9         if (pkg == null) {
10             return null;
11         }
12         
13         packageParser.collectCertificates(pkg, 0); 
14         
15         return PackageParser.generatePackageInfo(pkg, null, flags, 0, 0);
16     }

    其中参数archiveFilePath指定APK文件路径；flags需设置PackageManager.GET_SIGNATURES位，以保证返回证书签名信息。

    具体如何通过PackageParser获取签名信息在此处不做详述，具体代码请参考PackageParser中的public boolean collectCertificates(Package pkg, int flags)和private Certificate[] loadCertificates(JarFile jarFile, JarEntry je, byte[] readBuffer)方法。至于如何在Android应用开发中使用隐藏的类及方法，可以参看我的这篇文章：《Android应用开发中如何使用隐藏API》。

    紧接着，我们就可以通过packageInfo.signatures来访问到APK的签名信息。还需要说明的是 Android中Signature和Java中Certificate的对应关系。它们的关系如下面代码所示：

1     pkg.mSignatures = new Signature[certs.length];
2     for (int i=0; i<N; i++) {
3         pkg.mSignatures[i] = new Signature(
4         certs[i].getEncoded());
5     }

    也就是说signature = new Signature(certificate.getEncoded()); certificate证书中包含了公钥和证书的其他基本信息。公钥不同，证书肯定互不相同。我们可以通过certificate的getPublicKey方法获取公钥信息。所以比对签名证书本质上就是比对公钥信息。

    OK，获取到APK签名证书之后，就剩下比对了。这个简单，功能函数如下所示:

 1     private boolean IsSignaturesSame(Signature[] s1, Signature[] s2) {
 2             if (s1 == null) {
 3                 return false;
 4             }
 5             if (s2 == null) {
 6                 return false;
 7             }
 8             HashSet<Signature> set1 = new HashSet<Signature>();
 9             for (Signature sig : s1) {
10                 set1.add(sig);
11             }
12             HashSet<Signature> set2 = new HashSet<Signature>();
13             for (Signature sig : s2) {
14                 set2.add(sig);
15             }
16             // Make sure s2 contains all signatures in s1.
17             if (set1.equals(set2)) {
18                 return true;
19             }
20             return false;
21         }

APK签名比对的应用场景

    经过以上的论述，想必大家已经明白签名比对的原理和我的实现方式了。那么什么时候什么情况适合使用签名对比来保障Android APK的软件安全呢？

    个人认为主要有以下三种场景：

1、 程序自检测。在程序运行时，自我进行签名比对。比对样本可以存放在APK包内，也可存放于云端。缺点是程序被破解时，自检测功能同样可能遭到破坏，使其失效。

2、 可信赖的第三方检测。由可信赖的第三方程序负责APK的软件安全问题。对比样本由第三方收集，放在云端。这种方式适用于杀毒安全软件或者APP Market之类的软件下载市场。缺点是需要联网检测，在无网络情况下无法实现功能。（不可能把大量的签名数据放在移动设备本地）。

3、 系统限定安装。这就涉及到改Android系统了。限定仅能安装某些证书的APK。软件发布商需要向系统发布上申请证书。如果发现问题，能追踪到是哪个软件发布商的责任。适用于系统提供商或者终端产品生产商。缺点是过于封闭，不利于系统的开放性。

以上三种场景，虽然各有缺点，但缺点并不是不能克服的。例如，我们可以考虑程序自检测的功能用native method的方法实现等等。软件安全是一个复杂的课题，往往需要多种技术联合使用，才能更好的保障软件不被恶意破坏。