0x01 APK應(yīng)用程序是否簽名異常的檢測方法

要在Android上安裝APK必須要進(jìn)行數(shù)字簽名，數(shù)字簽名用于驗(yàn)證應(yīng)用程序更新的所有者身份，驗(yàn)證的目的是為了防止APK應(yīng)用程序被篡改或修改APK來包含惡意代碼

對(duì) APK 進(jìn)行簽名時(shí)，會(huì)附加一個(gè)公鑰證書，這個(gè)證書是將 APK 應(yīng)用程序與開發(fā)者和開發(fā)者的私鑰進(jìn)行關(guān)聯(lián)

注：在調(diào)試模式下構(gòu)建應(yīng)用時(shí)，Android SDK 會(huì)使用專門為調(diào)試目的創(chuàng)建的調(diào)試密鑰對(duì)我們要打包的APK應(yīng)用程序進(jìn)行簽名，需要注意使用調(diào)試密鑰簽名的應(yīng)用并不會(huì)在大多數(shù)APK應(yīng)用商店中被接受和允許上架

應(yīng)用程序的最終發(fā)布版本(上線生產(chǎn)版本)必須使用有效的發(fā)布版本的密鑰進(jìn)行簽名。在 Android Studio 中，APK可手動(dòng)或通過創(chuàng)建分配給發(fā)布構(gòu)建類型的簽名配置來對(duì)應(yīng)用進(jìn)行APK的簽名

Android 9（API 級(jí)別 28）之前的 Android 上，所有的應(yīng)用程序更新都需要使用相同的證書進(jìn)行簽名，所以開發(fā)者可以考慮使用 25 年或更長的有效期

注：需要注意，如果在 Google Play 上發(fā)布的應(yīng)用必須使用有效期在 2033 年 10 月 22 日之后結(jié)束的密鑰進(jìn)行簽名

三種 APK 簽名方案：

v1 方案：JAR 簽名

v2 方案：APK 簽名方案 v2

v3 方案：APK 簽名方案 v3

與 v1 方案相比，Android 7.0（API 級(jí)別 24）及更高版本支持的 v2 簽名，且提供了更高的安全性和性能。Android 9（API 級(jí)別 28）及以上版本支持的 V3 簽名，使應(yīng)用程序能夠更改其簽名密鑰，作為APK 更新的一部分，此功能通過允許同時(shí)使用新/舊密鑰，保證了兼容性和應(yīng)用程序的持續(xù)可用性。需要注意對(duì)于每個(gè)簽名方案，發(fā)布APK版本也應(yīng)該始終通過之前內(nèi)部評(píng)估好的方案進(jìn)行簽名

在做靜態(tài)分析（當(dāng)然動(dòng)態(tài)分析時(shí)跟這個(gè)一樣，將APK導(dǎo)出來用jarsigner或apksigner工具來驗(yàn)證APK的簽名是否異常）APK時(shí)，我們要確認(rèn)幾個(gè)重要的信息，比如APK的發(fā)布版本是 Android 7.0（API 級(jí)別 24）及更高版本的 v1 和 v2 方案以及 Android 9（API 級(jí)別 28）及更高版本的所有三個(gè)方案進(jìn)行簽名，且 APK 應(yīng)用程序中的簽名證書是屬于開發(fā)者的

我們可以使用 Android SDK 構(gòu)建工具的修訂版 24.0.3 及更高版本中提供的 apksigner 工具為 APK 簽名，并確保 APK 的簽名能夠在 APK 支持的所有版本的 Android 平臺(tái)上成功通過驗(yàn)證，此處我們是主要是利用apksigner 工具來驗(yàn)證APK的簽名是否是屬于正確的開發(fā)者的，apksigner 工具它的位置在[SDK-Path] /build-tools/[版本]。

我們可以使用apksigner工具來驗(yàn)證 APK的 簽名，apksigner 默認(rèn)安裝位置位于：C:UsersxxxAppDataLocalAndroidSdkuild-tools33.0.0lib下，隨后執(zhí)行如下命令：

$ java -jar C:UsersxxxAppDataLocalAndroidSdkuild-tools33.0.0libapksigner.jar verify --verbose vuls.apk
Verifies
Verified using v1 scheme (JAR signing): true
Verified using v2 scheme (APK Signature Scheme v2): true
Verified using v3 scheme (APK Signature Scheme v3): false
Verified using v3.1 scheme (APK Signature Scheme v3.1): false
Verified using v4 scheme (APK Signature Scheme v4): false
Verified for SourceStamp: false
Number of signers: 1

當(dāng)然，我們也可以使用 jarsigner 工具來檢查APK的簽名證書的內(nèi)容，但需要注意在調(diào)試證書時(shí)，Common Name (CN)屬性要設(shè)置為 "Android Debug"

使用調(diào)試證書簽名的 APK 的輸出，這里我們使用JAVA自帶的jarsigner工具來做簽名，如何簽名的命令如下：

$ jarsigner -verify -verbose -certs vuls.apk

sm      14112 Fri Nov 30 00:00:00 CST 1979 AndroidManifest.xml      >>> 簽名者
      X.509, C=US, O=Android, CN=Android Debug      [證書的有效期為18-6-6 下午12:41至48-5-29 下午12:41]
      [無效的證書鏈: PKIX path building failed: sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target]sm          6 Fri Nov 30 00:00:00 CST 1979 META-INF/android.arch.core_runtime.version      >>> 簽名者
      X.509, C=US, O=Android, CN=Android Debug      [證書的有效期為18-6-6 下午12:41至48-5-29 下午12:41]
      [無效的證書鏈: PKIX path building failed: sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target]sm          6 Fri Nov 30 00:00:00 CST 1979 META-INF/android.arch.lifecycle_livedata-core.version

（... ...此處省略一堆內(nèi)容）     >>> 簽名者
      X.509, C=US, O=Android, CN=Android Debug      [證書的有效期為18-6-6 下午12:41至48-5-29 下午12:41]
      [無效的證書鏈: PKIX path building failed: sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target]


  s = 已驗(yàn)證簽名 
  m = 在清單中列出條目
  k = 在密鑰庫中至少找到了一個(gè)證書
  i = 在身份作用域內(nèi)至少找到了一個(gè)證書- 由 "C=US, O=Android, CN=Android Debug" 簽名
    摘要算法: SHA1 (弱)
    簽名算法: SHA1withRSA (弱), 1024 位密鑰 (弱)jar 已驗(yàn)證。

警告: 此 jar 包含其證書鏈無效的條目。原因: PKIX path building failed: sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target
此 jar 包含其簽名者證書為自簽名證書的條目。
SHA1 摘要算法被視為存在安全風(fēng)險(xiǎn)。此算法將在未來的更新中被禁用。
SHA1withRSA 簽名算法被視為存在安全風(fēng)險(xiǎn)。此算法將在未來的更新中被禁用。
RSA 簽名密鑰的密鑰大小 1024 被視為存在安全風(fēng)險(xiǎn)。此密鑰大小將在未來的更新中被禁用。
此 jar 包含的簽名沒有時(shí)間戳。如果沒有時(shí)間戳, 則在其中任一簽名者證書到期 (最早為 2048-05-29) 之后, 用戶可能無法驗(yàn)證此 jar。

簽名者證書將于 2048-05-29 到期。

上面可以看到出現(xiàn)了許多"CertPath not validated"錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤在 Java SDK 7 及以上版本才有，如果想忽略這個(gè)錯(cuò)誤，我們可以使用 Android SDK 構(gòu)建工具的修訂版 24.0.3 及更高版本中提供的 apksigner 工具為 APK 簽名來代替JAVA JDK自帶的 jarsigner 工具來驗(yàn)證APK的證書鏈，如下：

檢查 APK 的簽名是否可在 APK 支持的所有 Android 平臺(tái)上被確認(rèn)為有效：

$ apksigner verify vuls.apk

檢查 APK 的簽名是否可在 Android 4.0.3（API 級(jí)別 15）及更高版本上被確認(rèn)為有效：

$ apksigner verify --min-sdk-version 15 vuls.apk

另外簽名配置可以通過Android Studio或build.gradle中的 signingConfig 塊進(jìn)行管理。要同時(shí)激活 v1和 v2 以及 v3 方案，必須設(shè)置以下值：

v1SigningEnabled true
v2SigningEnabled true
v3SigningEnabled true

在官方的 Android 開發(fā)者文檔中，提供了幾種配置應(yīng)用發(fā)布的最佳實(shí)踐

Android Studio Signature Version V1/ V2：

V1 (jar Signature)

V1: Jar Signature 來自 JDK，可對(duì)簽名后的文件，作適當(dāng)修改，并重新壓縮

V1 簽名不保護(hù) APK 的某些部分，例如 ZIP 元數(shù)據(jù)。APK 驗(yàn)證程序需要處理大量不可信（尚未經(jīng)過驗(yàn)證）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后會(huì)舍棄不受簽名保護(hù)的數(shù)據(jù)。這會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的受攻擊面。此外，APK 驗(yàn)證程序必須解壓所有已壓縮的條目，而這需要花費(fèi)更多時(shí)間和內(nèi)存。為了解決這些問題，Android 7.0 中引入了 APK 簽名方案 v2

V2 (Full APK Signature)

V2: Android 7.0 (Nougat) 引入的一項(xiàng)新的簽名方案，不能對(duì)簽名后的 APK作任何修改，包括重新解壓。因?yàn)樗轻槍?duì)字節(jié)進(jìn)行的簽名，所以任何改動(dòng)都會(huì)影響最終結(jié)果

V3

V3：在 Android 9 中，v2 方案已更新為 v3 方案（也稱為v2+），以便在簽名分塊中包含其他信息，但在其他方面保持相同的工作方式，該方案會(huì)對(duì) APK 的內(nèi)容進(jìn)行哈希處理和簽名，然后將生成的“APK 簽名分塊”插入到 APK 中

APK 簽名方案詳情，請(qǐng)移步Android 官網(wǎng)的介紹

只勾選v1簽名所有機(jī)型都能用，如果只勾選V2簽名7.0以下機(jī)型會(huì)在直接安裝完后顯示未安裝，7.0及以上機(jī)型使用V2的方式驗(yàn)證成功安裝，同時(shí)勾選V1和V2對(duì)所有機(jī)型成功安裝，或者在Gradle 文件中修改，如下：

signingConfigs {  
    debug {  
        v1SigningEnabled true  
        v2SigningEnabled true
        v3SigningEnabled true    }  
    release {  
        v1SigningEnabled true  
        v2SigningEnabled true  
        v3SigningEnabled true    }  } 

來說說為什么我們要推薦使用v1和v2共同使用呢？因?yàn)樵?020年的時(shí)候Google公布的“Janus”漏洞，可使攻擊者將Dex附加到原有的apk之上，繞過簽名認(rèn)證，在執(zhí)行時(shí)優(yōu)先執(zhí)行附加的dex文件，這個(gè)漏洞直接影響Android 5.0~8.0上所有基于signature scheme V1簽名的APK。這里說哈，對(duì)應(yīng)APK應(yīng)用程序來說簽名確是唯一的，是用來證明是誰開發(fā)的是否是盜版或惡意APK，那么假如正版應(yīng)用被惡意修改，其簽名也會(huì)隨之被破壞，需要重新簽名才能安裝到Android上，而且市面上各種APK應(yīng)用商店和手機(jī)應(yīng)用助手類的工具，往往通過包名和簽名來判斷一個(gè)APK應(yīng)用程序是否是盜版或惡意APK應(yīng)用程序

注：在官方的 Android 開發(fā)者文檔中，官方提供了幾種配置應(yīng)用發(fā)布的方式，

審核編輯：劉清