APK签名机制原理详解

众所周知，Android系统在安装Apk的过程中，会对Apk进行签名校验，校验通过后才能安装成功。那你知道签名校验的机制是什么？具体校验的是什么内容吗？申请第三方SDK（如微信支付）时填入的SAH1值是什么？目前众多的快速批量打包方案又是如何绕过签名检验的？

我将通过一系列的文章来解开这些疑惑：

这篇文章先来介绍Apk签名相关的基本知识。

要知道签名是什么，先来看为什么需要签名 。大家都知道，在消息通信时，必须至少解决两个问题：一是确保消息来源的真实性，二是确保消息不会被第三方篡改。在安装Apk时，同样需要确保Apk来源的真实性，以及Apk没有被第三方篡改。如何解决这两个问题呢？方法就是开发者对Apk进行签名：在Apk中写入一个“指纹”。指纹写入以后，Apk中有任何修改，都会导致这个指纹无效，Android系统在安装Apk进行签名校验时就会不通过，从而保证了安全性。

要了解如何实现签名，需要了解两个基本概念：数字摘要和数字证书。

简单来说，就是对一个任意长度的数据，通过一个Hash算法计算后，都可以得到一个固定长度的二进制数据，这个数据就称为“摘要”。摘要具有下面的几个特征：

前面已经说到，可以通过签名来确保数据来源的可靠性和数据的不可篡改性。签名就是在摘要的基础上再进行一次加密，对摘要加密后的数据就可以当作数字签名，在安装Apk需要对签名进行验证，验证通过才能继续安装。

这里有两个过程：签名过程 和 校验过程。

先来说 签名过程：

再来看 校验过程：

这里有一个前提：接收方必须要知道发送方的公钥和所使用的算法。如果数字签名和公钥一起被篡改，接收方无法得知，还是会校验通过。如何保证公钥的可靠性呢？答案是数字证书，数字证书是身份认证机构（Certificate Authority）颁发的，包含了以下信息：

接收方收到消息后，先向CA验证证书的合法性（根据证书的签名、绑定的域名等信息。CA机构是权威的，可以保证这个过程的可靠性。）再进行签名校验。

需要注意的是，Apk的证书通常的自签名的，也就是由开发者自己制作，没有向CA机构申请。Android在安装Apk时并没有校验证书本身的合法性，只是从证书中提取公钥和加密算法，这也正是对第三方Apk重新签名后，还能够继续在没有安装这个Apk的系统中继续安装的原因。

我们在对Apk签名时并没有直接指定私钥、公钥和数字证书，而是使用keystore文件，这些信息都包含在了keystore文件中。根据编码不同，keystore文件分为很多种，Android使用的是Java标准keystore格式JKS(Java Key Storage)，所以通过Android Studio导出的keystore文件是以.jks结尾的。

keystore使用的证书标准是X.509，X.509标准也有多种编码格式，常用的有两种：pem（Privacy Enhanced Mail）和der（Distinguished Encoding Rules）。jks使用的是der格式，Android也支持直接使用pem格式的证书进行签名，我们下面会介绍。

两种证书编码格式的区别：

X.509证书格式：

Android提供了两种对Apk的签名方式，一种是基于JAR的签名方式，另一种是基于Apk的签名方式，它们的主要区别在于使用的签名文件不一样：jarsigner使用keystore文件进行签名；apksigner除了支持使用keystore文件进行签名外，还支持直接指定pem证书文件和私钥进行签名。

不知道大家有没有注意一个问题，我们通过keytool或者AS生成一个keystore的时候（ 签署您的应用 ），除了要输入keystore的密码外，还要输入一个alias和key的密码。在签名时，除了要指定keystore文件和密码外，也要指定alias和key的密码，这是为什么呢？

原因是keystore是一个密钥库，也就是说它可以存储多对密钥和证书，keystore的密码是用于保护keystore本身的，一对密钥和证书是通过alias来区分的。从这里可以看出jarsigner是支持使用多个证书对Apk进行签名的。apksigner也同样支持，关于apksigner的使用介绍可以参考官方文档 apksigner 。

ok，签名的基本概念和校验过程就介绍到这里，关于JAR签名和V2签名机制的详细介绍，参考下面两篇文章：

apk是安卓应用软件包，apk签名是软件包在安装的时候进行的安全性验证机制。

这种签名机制目的是为了确保Apk来源的真实性，以及Apk没有被第三方篡改。开发者通过对Apk进行签名：在Apk中写入一个“指纹”。指纹写入以后，Apk中有任何修改，都会导致这个指纹无效，Android系统在安装Apk进行签名校验时就会不通过，从而保证了安全性。

扩展资料：

1、APK的格式定义

在Android平台中，dalvikvm的执行文件被打包为apk格式，最终运行时加载器会解压，然后获取编译后的androidmanifest.xml文件中的permission分支相关的安全访问，但仍然存在很多安全限制，如果你将apk文件传到/system/app文件夹下，会发现执行是不受限制的。安装的文件可能不是这个文件夹，而在androidrom中，系统的apk文件默认会放入这个文件夹，它们拥有着root权限。

2、APK的开发环境

Android是一个基于Java的开发环境，Google也在API文档的书写和样例的提供上做了很出色的工作。

3、获取SDK

下载并安装android的SDK[软件开发套件]，这套SDK主要包括有核心库文件，一个模拟器，开发工具和一些示范的样例文件。推荐使用Eclipse 和androideclipse 扩展。如果只是使用android，Eclipse IDE就已经足够了，但如果是第一次开发Java应用，建议下载完整的Java SE 开发工具 (JDK) 因为它包括签发应用程序所需要的工具。

4、APK应用架构

android应用架构很关键，如果不学习它，设计出来的游戏将是一种很难修复bug的产品。 需要了解应用程序、活动、Intents以及它们是如何互相联系交互的，Google在这儿提供了良好的信息架构。真正重要的是，要理解为什么在设计的游戏中，需要不止一个的活动进程，以及如何设计一个用户体验良好的游戏。这些都应当配合到应用的生命周期中。

5、APK应用的生命周期

应用的生命周期是由Android OS *** 作系统进行管理的，活动进程都将作为系统命令进行创建，正确处理这些事件对一个应用程序来说是极为重要的，因为终端用户不会知道什么是正确的。最好在开始设计游戏之前搞明白这些，因为这有助于节省调试时间以及避免代价高昂的重新设计。

对大多数应用而言，默认设置即可开始工作，但对游戏而言，可能需要调整单态实例的信号为打开。在默认情况下，Android会新建一个活动实例进程，因为它认为这是比较合适的，而游戏，可能只希望有一个活动的实例进程，这有一点儿影响，它需要了解一些系统状态的管理。

参考资料来源：百度百科-apk

参考资料来源：百度百科-android软件开发

平时我们的程序可以在模拟器上安装并运行，是因为在应用程序开发期间，由于是以 Debug 面试进行编译的，因此ADT 根据会自动用默认的密钥和证书来进行签名，而在以发布模式编译时，apk 文件就不会得到自动签名，这样就需要进行手工签名。 给apk 签名可以带来以下好处： 1.、应用程序升级：如果你希望用户无缝升级到新的版本，那么你必须用同一个证书进行签名。这是由于只有以同一个证书签名，系统才会允许安装升级的应用程序。 如果你采用了不同的证书，那么系统会要求你的应用程序采用不同的包名称，在这种情况下相当于安装了一个全新的应用程序。如果想升级应用程序，签名证书要相同，包名称要相同！ 2.、应用程序模块化：Android 系统可以允许同一个证书签名的多个应用程序在一个进程里运行，系统实际把他们作为一个单个的应用程序，此时就可以把我们的应用程序以模块的方式进行部署，而用户可以独立的升级其中的一个模块 3.、代码或者数据共享：Android 提供了基于签名的权限机制，那么一个应用程序就可以为另一个以相同证书签名的应用程序公开自己的功能。以同一个证书对多个应用程序进行签名，利用基于签名的权限检查，你就可以在应用程序间以安全的方式共享代码和数据了。 4.不同的应用程序之间，想共享数据，或者共享代码，那么要让他们运行在同一个进程中，而且要让他们用相同的证书签名。

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