360手机助手关于签名校验的分析

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360手机助手中软件更新

0x01:分析过程

       使用wireshark抓包分析更新时请求的是一个配置文件，请求url：update.api.sj.360.cn/mintf/getAppsByPackNames  后面是参数，请求方式为POST，内容如下：

可以看到其中包含了几个关键的参数down_url，apk_md5，signature_md5，size，其中比较关键的一个校验是signature_md5,其他都可以轻松替换，所以我们的重点就是对signature_md5，校验的破解，去分析他对signature_md5加密的方式，以及如何模拟算法，

0x02:知识补充

关于安卓apk数字签名校验的知识补充，安卓apk数字校验使用的是rsa非对称加密算法也就是我们常说的公钥私钥加密，这个算法

指数运算谁都懂，不必说了，先说说模运算。模运算是整数运算，有一个整数m，以n为模做模运算，即m mod n。怎样做呢？让m去被n整除，只取所得的余数作为结果，就叫做模运算。例如，10 mod 3=1；26 mod 6=2；28 mod 2 =0等等。 
模指数运算就是先做指数运算，取其结果再做模运算。如
好，现在开始正式讲解RSA加密算法。
算法描述：
（1）选择一对不同的、足够大的素数p，q。
（2）计算n=pq。
（3）计算f(n)=(p-1)(q-1)，同时对p, q严加保密，不让任何人知道。
（4）找一个与f(n)互质的数e，且1<e<f(n)。
（5）计算d，使得de≡1 mod f(n)。这个公式也可以表达为d ≡e-1 mod f(n)
这里要解释一下，≡是数论中表示同余的符号。公式中，≡符号的左边必须和符号右边同余，也就是两边模运算结果相同。显而易见，不管f(n)取什么值，符号 右边1 mod f(n)的结果都等于1；符号的左边d与e的乘积做模运算后的结果也必须等于1。这就需要计算出d的值，让这个同余等式能够成立。
（6）公钥KU=(e,n)，私钥KR=(d,n)。
（7）加密时，先将明文变换成0至n-1的一个整数M。若明文较长，可先分割成适当的组，然后再进行交换。设密文为C，则加密过程为：。
（8）解密过程为：。

Android的签名机制，通过分析signapk.jar这个可执行包可以知晓签名APK的整个过程

1.程序遍历整个apk文件包中的所有文件(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，之后将生成的签名写入MANFEST.MF文件

2.对前一步生成的Manifest，使用SHA1-RSA算法，用私钥进行签名，生成CERT.SF文件

3.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

知晓了加密流程，我们可以认识到

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。

也就是说360手机助手也不可能知道需要升级软件数字签名的私钥，所以可以猜测它进行的是对公钥的加密，那么接下来要验证这个观点

0x03逆向分析

  这里我们使用一个强大的安卓反编译软件ApkIDE.exe，然后把360手机助手逆向分析一下：

1.搜索signature_md5我们发现了另一个量sign_md5_default_value，那么我们来定位一下：在Apk改之理中搜索sign_md5_default_value 我们分析出现的位置

分析中在d.smali文件中有一段很关键

method private static b(Landroid/content/Context;Lcom/qihoo/appstore/resource/app/App;)V

    .locals 3 //  private static void b(Context paramContext, App paramApp)

    invoke-virtual {p1}, Lcom/qihoo/appstore/resource/app/App;->Z()Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    invoke-static {v0}, Lcom/qihoo/appstore/j/d;->c(Ljava/lang/String;)Z

    move-result v0

    if-eqz v0, :cond_0

    sget-object v0, Lcom/qihoo/appstore/j/d;->a:Landroid/content/Context;

    invoke-virtual {p1}, Lcom/qihoo/appstore/resource/app/App;->Z()Ljava/lang/String;

    move-result-object v1

    invoke-static {v0, v1}, Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->f(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {p1}, Lcom/qihoo/appstore/resource/app/App;->bL()Ljava/lang/String;

    move-result-object v1

    const-string v2, "sign_md5_default_value"

    invoke-virtual {v2, v1}, Ljava/lang/String;->equals(Ljava/lang/Object;)Z

    move-result v2

    if-nez v2, :cond_1

    const-string v2, ""

    invoke-virtual {v1, v2}, Ljava/lang/String;->equals(Ljava/lang/Object;)Z

    move-result v2

    if-nez v2, :cond_1

    sget-object v2, Lcom/qihoo/appstore/j/d;->a:Landroid/content/Context;

    invoke-static {v2, v0, v1}, Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->a(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Z

    move-result v0

    if-nez v0, :cond_1

    const/4 v0, 0x1

    invoke-virtual {p1, v0}, Lcom/qihoo/appstore/resource/app/App;->r(Z)V

    :cond_0

    :goto_0

    return-void

    :cond_1

    const/4 v0, 0x0

    invoke-virtual {p1, v0}, Lcom/qihoo/appstore/resource/app/App;->r(Z)V

    goto :goto_0

.end method

前面那几句大概意思就是用一个boolean方法判断App成员的Z()方法也就是说那个是不是一个String，换句话我们可以大胆猜测这里是判断有没有获取到程序的MD5，

所以定位到这一句关键的代码Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->f(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

其中使用了de的 f() 方法对Context， String 参数进行处理 我们可以猜测这里的String代表的就是我们的MD5：

.method public static f(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

    .locals 2

    :try_start_0

    invoke-virtual {p0}, Landroid/content/Context;->getPackageManager()Landroid/content/pm/PackageManager;

    move-result-object v0

    const/16 v1, 0x40

    invoke-virtual {v0, p1, v1}, Landroid/content/pm/PackageManager;->getPackageInfo(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;

    move-result-object v0

    iget-object v0, v0, Landroid/content/pm/PackageInfo;->signatures:[Landroid/content/pm/Signature;

    const/4 v1, 0x0

    aget-object v0, v0, v1

    invoke-virtual {v0}, Landroid/content/pm/Signature;->toByteArray()[B

    move-result-object v0

    invoke-static {v0}, Ljava/util/Arrays;->toString([B)Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    invoke-static {v0}, Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->e(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/String;->toLowerCase()Ljava/lang/String;

    :try_end_0

    .catch Ljava/lang/Exception; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0

    move-result-object v0

    :goto_0

    return-object v0

    :catch_0

    move-exception v0

    sget-boolean v1, Lcom/qihoo360/mobilesafe/a/a;->a:Z

    if-eqz v1, :cond_0

    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/Exception;->printStackTrace()V

    :cond_0

    const/4 v0, 0x0

    goto :goto_0

.end method

首先调用系统的Context.getPackageManager().getPackageInfo(String,256/4).signature[0].toByteArray() 然后返回一个String对象然后再调用de类的e方法

.method public static e(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

    .locals 2

    :try_start_0

    const-string v0, "MD5"

    invoke-static {v0}, Ljava/security/MessageDigest;->getInstance(Ljava/lang/String;)Ljava/security/MessageDigest;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {p0}, Ljava/lang/String;->getBytes()[B

    move-result-object v1

    invoke-virtual {v0, v1}, Ljava/security/MessageDigest;->update([B)V

    invoke-virtual {v0}, Ljava/security/MessageDigest;->digest()[B

    move-result-object v0

    invoke-static {v0}, Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->a([B)Ljava/lang/String;

    :try_end_0

    .catch Ljava/security/NoSuchAlgorithmException; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0

    move-result-object p0

    :goto_0

    return-object p0

    :catch_0

    move-exception v0

    invoke-virtual {v0}, Ljava/security/NoSuchAlgorithmException;->printStackTrace()V

    goto :goto_0

.end method

这段话就是对String进行一次MD5运算然后调用a方法，其中我们看到的是调用的a的byte[]参数的方法

method public static a([B)Ljava/lang/String;

    .locals 4

    new-instance v1, Ljava/lang/StringBuilder;

    array-length v0, p0

    mul-int/lit8 v0, v0, 0x2

    invoke-direct {v1, v0}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>(I)V

    const/4 v0, 0x0

    :goto_0

    array-length v2, p0

    if-ge v0, v2, :cond_0

    sget-object v2, Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->f:[C

    aget-byte v3, p0, v0

    and-int/lit16 v3, v3, 0xf0

    ushr-int/lit8 v3, v3, 0x4

    aget-char v2, v2, v3

    invoke-virtual {v1, v2}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(C)Ljava/lang/StringBuilder;

    sget-object v2, Lcom/qihoo/appstore/utils/de;->f:[C

    aget-byte v3, p0, v0

    and-int/lit8 v3, v3, 0xf

    aget-char v2, v2, v3

    invoke-virtual {v1, v2}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(C)Ljava/lang/StringBuilder;

    add-int/lit8 v0, v0, 0x1

    goto :goto_0

    :cond_0

    invoke-virtual {v1}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    return-object v0

.end method

这段代码的作用就是对一个Byte[]数组进行格式化处理返回一个String对象

那么现在可以猜测360手机助手是对软件公钥的数字签名放到一个数组中，然后取它的第1个成员sinagture[0]进行MD5加密，下面我们来验证猜想

0x04 验证猜想

首先搭建好google sdk 环境 然后我们来写一个安卓程序来模拟360手机助手加密的过程，这里我们用google skd自带的Eclipse进行操作

其中代码如下：

import java.lang.reflect.Array;

import java.security.MessageDigest;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import java.util.Arrays;

import android.app.Activity;

import android.content.pm.PackageInfo;

import android.content.pm.PackageManager;

import android.content.pm.PackageManager.NameNotFoundException;

import android.content.pm.Signature;

import android.os.Bundle;

import android.text.TextUtils;

import android.view.Menu;

import android.view.View;

import android.widget.EditText;

import android.widget.TextView;

import android.widget.Toast;

public class MainActivity extends Activity {

private EditText et_pkgname;

private TextView tv_signature;

private PackageManager manager;

private PackageInfo packageInfo;

private Signature[] signs;

private StringBuilder builder;

private String signature;

private static final char[] f = new char[] { 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 65, 66, 67, 68, 69, 70 };

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

et_pkgname = (EditText) findViewById(R.id.et_pkgname);

tv_signature = (TextView) findViewById(R.id.tv_signature);

manager = getPackageManager();

builder = new StringBuilder();

}

public void getSignature(View view) {

String pkgname = et_pkgname.getText().toString();

boolean isEmpty = TextUtils.isEmpty(pkgname);

if (isEmpty) {

Toast.makeText(this, "应用程序的包名不能为空！", Toast.LENGTH_SHORT);

} else {

try {

/** 通过包管理器获得指定包名包含签名的包信息 **/

packageInfo = manager.getPackageInfo(pkgname, PackageManager.GET_SIGNATURES);

/******* 通过返回的包信息获得签名数组 *******/

signs = packageInfo.signatures;

/******* 循环遍历签名数组拼接应用签名 *******/

/************** 得到应用签名 **************/

String str = e(Arrays.toString(packageInfo.signatures[0].toByteArray()).toLowerCase());

builder.append(str);

signature = builder.toString();

tv_signature.setText(signature);

} catch (NameNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

  public static String e(String paramString)

  {

    try

    {

      MessageDigest localMessageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");

      localMessageDigest.update(paramString.getBytes());

      String str = a(localMessageDigest.digest());

      return str;

    }

    catch (NoSuchAlgorithmException localNoSuchAlgorithmException)

    {

      localNoSuchAlgorithmException.printStackTrace();

    }

    return paramString;

  }

  public static String a(byte[] paramArrayOfByte)

  {

    StringBuilder localStringBuilder = new StringBuilder(2 * paramArrayOfByte.length);

    for (int i1 = 0; i1 < paramArrayOfByte.length; i1++)

    {

      localStringBuilder.append(f[((0xF0 & paramArrayOfByte[i1]) >>> 4)]);

      localStringBuilder.append(f[(0xF & paramArrayOfByte[i1])]);

    }

    return localStringBuilder.toString();

  }

public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {

getMenuInflater().inflate(R.menu.activity_main, menu);

return true;

}

}

我们要在onCreate()函数调用我们的方法也就是我们构造出来的计算signature[]的 MD5的方法

其中

localStringBuilder.append(f[((0xF0 & paramArrayOfByte[i1]) >>> 4)]);

localStringBuilder.append(f[(0xF & paramArrayOfByte[i1])]);

这两句代码是模拟360手机助手的格式化MD5的方法取前四位放到StringBuilder然后取后四位放到StringBuilder中。。

然后我们来用安卓模拟器进行模拟计算新浪微博的md5算法，获得新浪包名，adb shell下查看就行了：adb shell  , cd  data,cd   app, ls,

包名是：com.sina.weibo

运行我们写好的安卓程序来计算我们的签名：

我们来查看与360计算的结果是否相同：

0x05 后记

在后面的入侵测试中，由于本地签名保存，会导致360提示签名非法

从图中我们可以猜测360手机助手是在本地保存了原有的数字签名公钥，然后会对比公钥是否一致，而在实际的代码分析中360的确是有读取sigaature到一个数组中然后保存到了本地，虽然这次入侵结果是失败了，不过过程很迷人，结论就是：安卓公钥私钥的数字签名校验确保了安卓软件的安全性。

360手机助手关于签名校验的分析

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原文地址：http://www.cnblogs.com/jiancanxuepiao/p/4103414.html