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浅入浅出 Android 安全:第六章 Android 安全的其它话题

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第六章 Android 安全的其它话题

来源: Yury Zhauniarovich | Publications

译者:飞龙

协议: CC BY-NC-SA 4.0

在本章中,我们会涉及到与 Android 安全相关的其他主题,这些主题不直接属于已经涉及的任何主题。

6.1 Android 签名过程 Android 应用程序以 Android 应用包文件( .apk 文件)的形式分发到设备上。 由于这个平台的程序主要是用 Java 编写的,所以这种格式与 Java 包的格式 -- jar (Java Archive)有很多共同点,它用于将代码,资源和元数据(来自可选的 META-INF 目录 )文件使用 zip 归档算法转换成一个文件。 META-INF 目录存储软件包和扩展配置数据,包括安全性,版本控制,扩展和服务[5]。 基本上,在 Android 的情况中, apkbuilder 工具将构建的项目文件压缩到一起[1],使用标准的 Java 工具 jarsigner 对这个归档文件签名[6]。 在应用程序签名过程中, jarsigner 创建 META-INF 目录,在 Android 中通常包含以下文件:清单文件( MANIFEST.MF ),签名文件(扩展名为 .SF )和签名块文件( .RSA 或 .DSA ) 。

清单文件( MANIFEST.MF )由主属性部分和每个条目属性组成,每个包含在未签名的 apk 中文件拥有一个条目。 这些每个条目中的属性存储文件名称信息,以及使用 base64 格式编码的文件内容摘要。 在 Android 上,SHA1 算法用于计算摘要。 清单 6.1 中提供了清单文件的摘录。

1 ManifestVersion : 1.0 2 CreatedBy: 1.6.0 41 (Sun Microsystems Inc. ) 3 4 Name: res/layout/main . xml 5 SHA1Digest : NJ1YLN3mBEKTPibVXbFO8eRCAr8= 6 7 Name: AndroidManifest . xml 8 SHA1Digest : wBoSXxhOQ2LR/pJY7Bczu1sWLy4=

代码 6.1:清单文件的摘录

包含被签名数据的签名文件( .SF )的内容类似于 MANIFEST.MF 的内容。 这个文件的一个例子如清单 6.2 所示。 主要部分包含清单文件的主要属性的摘要( SHA1-Digest-Manifest-Main-Attributes )和内容摘要( SHA1-Digest-Manifest )。 每个条目包含清单文件中的条目的摘要以及相应的文件名。

1 SignatureVersion : 1.0 2 SHA1DigestManifestMainAttributes : nl/DtR972nRpjey6ocvNKvmjvw8= 3 CreatedBy: 1.6.0 41 (Sun Microsystems Inc. ) 4 SHA1DigestManifest : Ej5guqx3DYaOLOm3Kh89ddgEJW4= 5 6 Name: res/layout/main.xml 7 SHA1Digest : Z871jZHrhRKHDaGf2K4p4fKgztk= 8 9 Name: AndroidManifest.xml 10 SHA1Digest : hQtlGk+tKFLSXufjNaTwd9qd4Cw= 11 ...

代码 6.2:签名文件的摘录

最后一部分是签名块文件( .DSA 或 .RSA )。 这个二进制文件包含签名文件的签名版本; 它与相应的 .SF 文件具有相同的名称。 根据所使用的算法(RSA 或 DSA),它有不同的扩展名。

相同的apk文件有可能签署几个不同的证书。 在这种情况下,在 META-INF 目录中将有几个 .SF 和 .DSA 或 .RSA 文件(它们的数量将等于应用程序签名的次数)。

6.1.1 Android 中的应用签名检查

大多数 Android 应用程序都使用开发人员签名的证书(注意 Android 的“证书”和“签名”可以互换使用)。 此证书用于确保原始应用程序的代码及其更新来自同一位置,并在同一开发人员的应用程序之间建立信任关系。 为了执行这个检查,Android 只是比较证书的二进制表示,它用于签署一个应用程序及其更新(第一种情况)和协作应用程序(第二种情况)。

这种对证书的检查通过 PackageManagerService 中的方法 int compareSignatures(Signature[] s1,Signature[] s2) 来实现,代码如清单 6.3 所示。在上一节中,我们注意到在 Android 中,可以使用多个不同的证书签署相同的应用程序。这解释了为什么该方法使用两个签名数组作为参数。尽管该方法在 Android 安全规定中占有重要地位,但其行为强烈依赖于平台的版本。在较新版本中(从 Android 2.2 开始),此方法比较两个 Signature 数组,如果两个数组不等于 null ,并且如果所有 s2 签名都包含在 s1 中,则返回 SIGNATURE MATCH 值,否则为 SIGNATURE_NOT_MATCH 。在版本 2.2 之前,此方法检查数组 s1 是否包含在 s2 中。这种行为允许系统安装升级,即使它们已经使用原始应用程序的证书子集签名[2]。

在几种情况下,需要同一开发人员的应用程序之间的信任关系。 第一种情况与 signature 和 signatureOrSystem 的权限相关。 要使用受这些权限保护的功能,声明权限和请求它的包必须使用同一组证书签名。 第二种情况与 Android 运行具有相同 UID 或甚至在相同 linux 进程中运行不同应用程序的能力有关。 在这种情况下,请求此类行为的应用程序必须使用相同的签名进行签名。

1 static int compareSignatures ( Signature[] s1 , Signature[] s2 ) { 2 if ( s1 == null ) { 3 return s2 == null 4 ? PackageManager.SIGNATURE_NEITHER_SIGNED 5 : PackageManager.SIGNATURE_FIRST_NOT_SIGNED; 6 } 7 if ( s2 == null ) { 8 return PackageManager.SIGNATURE_SECOND_NOT_SIGNED; 9 } 10 HashSet<Signature> set1 = new HashSet<Signature>() ; 11 for ( Signature sig : s1 ) { 12 set1.add( sig ) ; 13 } 14 HashSet<Signature> set2 = new HashSet<Signature>() ; 15 for ( Signature sig : s2 ) { 16 set2.add( sig ) ; 17 } 18 // Make sure s2 contains all signatures in s1 . 19 if ( set1.equals ( set2 ) ) { 20 return PackageManager.SIGNATURE_MATCH; 21 } 22 return PackageManager.SIGNATURE_NO_MATCH; 23 }

代码 6.3: PackageManagerService 中的 compareSignatures 方法


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