android 关于利用签名的SHA1进行安全校验的方法之一(推荐)
2019/7/7 20:57:40
本文主要是介绍android 关于利用签名的SHA1进行安全校验的方法之一(推荐)，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
最近做安卓项目中使用到了百度地图的API，在申请百度地图key的时候，需要我们填入“签名的SHA1”和“客户端包名”，然后百度为我们生成一个key。
于是就引发了思考，百度为何需要我们客户端签名的SHA1值呢？
第一想法就是：百度拿我们输入的参数SHA1和包名进行一些列算法计算，生成一个key返回给我们。
为了证明这个想法，写了demo进行测试，android获取包名的方法很简单，但是我们还需要从客户端中获取keystore的指纹SHA1。
进行各种资料的查找和分析，才得出方法。
一、首先，科普一下apk包下的META-INF目录
我们已经知道的是：Android对每一个Apk文件都会进行签名，在Apk文件安装时，系统会对其签名信息进行比对，判断程序的完整性，从而决定该Apk文件是否可以安装，在一定程度上达到安全的目的。
给定一个Apk文件，解压，可以看到一个META-INFO文件夹，在该文件夹下有三个文件：分别为MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA。这三个文件分别表征以下含义：
（1）MANIFEST.MF：这是摘要文件。程序遍历Apk包中的所有文件(entry)，对非文件夹非签名文件的文件，逐个用SHA1生成摘要信息，再用Base64进行编码。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。
说明：如果攻击者修改了程序的内容，有重新生成了新的摘要，那么就可以通过验证，所以这是一个非常简单的验证。
（2）CERT.SF：这是对摘要的签名文件。对前一步生成的MANIFEST.MF，使用SHA1-RSA算法，用开发者的私钥进行签名。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（即，MANIFEST.MF文件）进行对比，如果相符，则表明内容没有被异常修改。
说明：在这一步，即使开发者修改了程序内容，并生成了新的摘要文件，但是攻击者没有开发者的私钥，所以不能生成正确的签名文件（CERT.SF）。系统在对程序进行验证的时候，用开发者公钥对不正确的签名文件进行解密，得到的结果和摘要文件（MANIFEST.MF）对应不起来，所以不能通过检验，不能成功安装文件。
（3）CERT.RSA文件中保存了公钥、所采用的加密算法等信息。
说明：系统对签名文件进行解密，所需要的公钥就是从这个文件里取出来的。
结论：从上面的总结可以看出，META-INFO里面的说那个文件环环相扣，从而保证Android程序的安全性。（只是防止开发者的程序不被攻击者修改，如果开发者的公私钥对对攻击者得到或者开发者开发出攻击程序，Android系统都无法检测出来。）
我们将apk包解包，然后使用命令 keytool -printcert -file CERT.RSA 查看CERT.RSA，如图所示：
答案很明显，CERT.RSA文件中存放了关于签名的信息。
当我们使用如下代码获取证书信息的时候：
/**
* 获取指定包名程序的签名信息
*
* @param context
* @param packName
* @author SHANHY
*/
public static void getSingInfo(Context context, String packName) {
try {
PackageInfo packageInfo = context.getPackageManager().getPackageInfo(packName, PackageManager.GET_SIGNATURES);
Signature[] signs = packageInfo.signatures;
Signature sign = signs[0];
parseSignature(sign.toByteArray());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void parseSignature(byte[] signature) {
try {
CertificateFactory certFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
X509Certificate cert = (X509Certificate) certFactory.generateCertificate(new ByteArrayInputStream(signature));
String pubKey = cert.getPublicKey().toString();
String signNumber = cert.getSerialNumber().toString();
Log.d(TAG, "pubKey = " + pubKey);// 输出的是16进制的公钥
Log.d(TAG, "signNumber = " + signNumber);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
查看API可以发现，X509Certificate类并没有提供直接可以获取SHA1值的方法。
研究签名文件的加密算法之后，我们看可以根据publicKey自己计算出SHA1的值，计算方法为：
> 通过 X509Certificate 的 getEncoded() 方法获得公钥的字节数组。
> 使用 MessageDigest 对字节数组进行SHA1的 degest 处理，得到新的字节数组。
> 然后使用16进制对得到新字节数组进行转换，最终得到证书文件的指纹SHA1。
更详细的加密算法，大家可以进一步去研究 java 签名证书规则。
我们还有一个折中的方法就是，在客户端启动的时候，调用服务端接口把文件CERT.RSA通过流的方式传递给服务端，服务端使用上面截图中命令的方式进行处理，得到SHA1值然后返回给客户端，客户端将该值记录在内存变量中使用。
注：我们得到的证书指纹SHA1值，建议放在内存变量中使用即可，无需存储到缓存文件中。
下面附上一些其他有关证书方面的一些代码
JAVA 获取私钥信息的代码：
public static void main(String[] args) {
try {
// 用证书的私钥解密 - 该私钥存在生成该证书的密钥库中
FileInputStream fis2 = new FileInputStream("G:\\test.keystore");
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS"); // 加载证书库
char[] kspwd = "test".toCharArray(); // 证书库密码
char[] keypwd = "test".toCharArray(); // 证书密码
String alias = "test";// 别名
ks.load(fis2, kspwd); // 加载证书
PrivateKey pk2 = (PrivateKey) ks.getKey(alias, keypwd); // 获取证书私钥
fis2.close();
// Cipher c2 = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");//jdk默认标准
Cipher c2 = Cipher.getInstance("RSA/ECB/NoPadding");//android默认标准
c2.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pk2);
String priKey = pk2.toString();
System.out.println("priKey = " + priKey);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
JAVA 获取公钥信息的代码：
public static void main(String[] args) throws Exception {
X509Certificate certificate = readSignatureBlock(new FileInputStream("G:/META-INF/CERT.RSA"));
RSAPublicKey pk = (RSAPublicKey) certificate.getPublicKey();
sun.security.rsa.RSAPublicKeyImpl ppk = (sun.security.rsa.RSAPublicKeyImpl) pk;
System.out.println(ppk.getModulus());// 十进制公钥
System.out.println(ppk.getModulus().toString(16));// 十六进制公钥
System.out.println(ppk.getPublicExponent());// 65537
System.out.println(ppk.getAlgorithm());
System.out.println(ppk.getFormat());
System.out.println(ppk.getAlgorithmId());
System.out.println(ppk.getPublicExponent().toString(16));// 10001
System.out.println(new BigInteger(ppk.getEncoded()).toString(16));
// 其中new
// BigInteger(ppk.getEncoded()).toString(16)的字符串包含字符串ppk.getModulus().toString(16)和字符串ppk.getPublicExponent().toString(16)。
// 也可以读取整个RSA文件的字节流，从中获取公钥及Modulus，序列号等信息。
InputStream in2 = new FileInputStream("G:/META-INF/CERT.RSA");
byte[] bs = new byte[2048];
int len = in2.read(bs);
byte[] bs2 = new byte[len];
System.arraycopy(bs, 0, bs2, 0, len);
System.out.println(new BigInteger(bs2).toString(16));// 公钥的16进制字符串也在其中。
}
SHA1加密代码：
public class SHA1 {
private final int[] abcde = {
0x67452301, 0xefcdab89, 0x98badcfe, 0x10325476, 0xc3d2e1f0
};
// 摘要数据存储数组
private int[] digestInt = new int[5];
// 计算过程中的临时数据存储数组
private int[] tmpData = new int[80];
// 计算sha-1摘要
private int process_input_bytes(byte[] bytedata) {
// 初试化常量
System.arraycopy(abcde, 0, digestInt, 0, abcde.length);
// 格式化输入字节数组，补10及长度数据
byte[] newbyte = byteArrayFormatData(bytedata);
// 获取数据摘要计算的数据单元个数
int MCount = newbyte.length / 64;
// 循环对每个数据单元进行摘要计算
for (int pos = 0; pos < MCount; pos++) {
// 将每个单元的数据转换成16个整型数据，并保存到tmpData的前16个数组元素中
for (int j = 0; j < 16; j++) {
tmpData[j] = byteArrayToInt(newbyte, (pos * 64) + (j * 4));
}
// 摘要计算函数
encrypt();
}
return 20;
}
// 格式化输入字节数组格式
private byte[] byteArrayFormatData(byte[] bytedata) {
// 补0数量
int zeros = 0;
// 补位后总位数
int size = 0;
// 原始数据长度
int n = bytedata.length;
// 模64后的剩余位数
int m = n % 64;
// 计算添加0的个数以及添加10后的总长度
if (m < 56) {
zeros = 55 - m;
size = n - m + 64;
} else if (m == 56) {
zeros = 63;
size = n + 8 + 64;
} else {
zeros = 63 - m + 56;
size = (n + 64) - m + 64;
}
// 补位后生成的新数组内容
byte[] newbyte = new byte[size];
// 复制数组的前面部分
System.arraycopy(bytedata, 0, newbyte, 0, n);
// 获得数组Append数据元素的位置
int l = n;
// 补1操作
newbyte[l++] = (byte) 0x80;
// 补0操作
for (int i = 0; i < zeros; i++) {
newbyte[l++] = (byte) 0x00;
}
// 计算数据长度，补数据长度位共8字节，长整型
long N = (long) n * 8;
byte h8 = (byte) (N & 0xFF);
byte h7 = (byte) ((N >> 8) & 0xFF);
byte h6 = (byte) ((N >> 16) & 0xFF);
byte h5 = (byte) ((N >> 24) & 0xFF);
byte h4 = (byte) ((N >> 32) & 0xFF);
byte h3 = (byte) ((N >> 40) & 0xFF);
byte h2 = (byte) ((N >> 48) & 0xFF);
byte h1 = (byte) (N >> 56);
newbyte[l++] = h1;
newbyte[l++] = h2;
newbyte[l++] = h3;
newbyte[l++] = h4;
newbyte[l++] = h5;
newbyte[l++] = h6;
newbyte[l++] = h7;
newbyte[l++] = h8;
return newbyte;
}
private int f1(int x, int y, int z) {
return (x & y) | (~x & z);
}
private int f2(int x, int y, int z) {
return x ^ y ^ z;
}
private int f3(int x, int y, int z) {
return (x & y) | (x & z) | (y & z);
}
private int f4(int x, int y) {
return (x << y) | x >>> (32 - y);
}
// 单元摘要计算函数
private void encrypt() {
for (int i = 16; i <= 79; i++) {
tmpData[i] = f4(tmpData[i - 3] ^ tmpData[i - 8] ^ tmpData[i - 14] ^
tmpData[i - 16], 1);
}
int[] tmpabcde = new int[5];
for (int i1 = 0; i1 < tmpabcde.length; i1++) {
tmpabcde[i1] = digestInt[i1];
}
for (int j = 0; j <= 19; j++) {
int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) +
f1(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] +
tmpData[j] + 0x5a827999;
tmpabcde[4] = tmpabcde[3];
tmpabcde[3] = tmpabcde[2];
tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30);
tmpabcde[1] = tmpabcde[0];
tmpabcde[0] = tmp;
}
for (int k = 20; k <= 39; k++) {
int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) +
f2(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] +
tmpData[k] + 0x6ed9eba1;
tmpabcde[4] = tmpabcde[3];
tmpabcde[3] = tmpabcde[2];
tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30);
tmpabcde[1] = tmpabcde[0];
tmpabcde[0] = tmp;
}
for (int l = 40; l <= 59; l++) {
int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) +
f3(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] +
tmpData[l] + 0x8f1bbcdc;
tmpabcde[4] = tmpabcde[3];
tmpabcde[3] = tmpabcde[2];
tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30);
tmpabcde[1] = tmpabcde[0];
tmpabcde[0] = tmp;
}
for (int m = 60; m <= 79; m++) {
int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) +
f2(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] +
tmpData[m] + 0xca62c1d6;
tmpabcde[4] = tmpabcde[3];
tmpabcde[3] = tmpabcde[2];
tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30);
tmpabcde[1] = tmpabcde[0];
tmpabcde[0] = tmp;
}
for (int i2 = 0; i2 < tmpabcde.length; i2++) {
digestInt[i2] = digestInt[i2] + tmpabcde[i2];
}
for (int n = 0; n < tmpData.length; n++) {
tmpData[n] = 0;
}
}
// 4字节数组转换为整数
private int byteArrayToInt(byte[] bytedata, int i) {
return ((bytedata[i] & 0xff) << 24) | ((bytedata[i + 1] & 0xff) << 16) |
((bytedata[i + 2] & 0xff) << 8) | (bytedata[i + 3] & 0xff);
}
// 整数转换为4字节数组
private void intToByteArray(int intValue, byte[] byteData, int i) {
byteData[i] = (byte) (intValue >>> 24);
byteData[i + 1] = (byte) (intValue >>> 16);
byteData[i + 2] = (byte) (intValue >>> 8);
byteData[i + 3] = (byte) intValue;
}
// 将字节转换为十六进制字符串
private static String byteToHexString(byte ib) {
char[] Digit = {
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C',
'D', 'E', 'F'
};
char[] ob = new char[2];
ob[0] = Digit[(ib >>> 4) & 0X0F];
ob[1] = Digit[ib & 0X0F];
String s = new String(ob);
return s;
}
// 将字节数组转换为十六进制字符串
private static String byteArrayToHexString(byte[] bytearray) {
String strDigest = "";
for (int i = 0; i < bytearray.length; i++) {
strDigest += byteToHexString(bytearray[i]);
}
return strDigest;
}
// 计算sha-1摘要，返回相应的字节数组
public byte[] getDigestOfBytes(byte[] byteData) {
process_input_bytes(byteData);
byte[] digest = new byte[20];
for (int i = 0; i < digestInt.length; i++) {
intToByteArray(digestInt[i], digest, i * 4);
}
return digest;
}
// 计算sha-1摘要，返回相应的十六进制字符串
public String getDigestOfString(byte[] byteData) {
return byteArrayToHexString(getDigestOfBytes(byteData));
}
public static void main(String[] args) {
String data = "1234556";
System.out.println(data);
String digest = new SHA1().getDigestOfString(data.getBytes());
System.out.println(digest);
// System.out.println( ToMD5.convertSHA1(data).toUpperCase());
}
}
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