使用JNI技术保护重要字符串

思路

现在的开发，需要硬编码的字符串资源越来越多，包括SDK的Key、与服务器交换数据时生成签名的秘钥、敏感信息等。
这些key写在Java文件中，通过反编译可以轻易获得，为了提升破解者的破解难度，通常做法是写入cpp文件，通过JNI的方式调用获取。
但是写入JNI也不是绝对安全的，so文件如果被人拿出来直接调用native方法，那么也会被攻破（当然走到这一步已经不是一般人了）。
为了防止上面这种情况，我们可以利用so文件加载时会自动调用JNI_OnLoad()方法的特性，在JNI_OnLoad()方法中植入APK签名检查，如果APK签名检查通不通过，直接返回-1crash掉。

当然，在cpp里进行签名验证时需要使用一个context对象，在这里的context对象不能使用java方法传入，需要我们使用反射获取，否则root过的手机可以通过伪造context绕过签名。（具体破解原理可以参考 https://www.cnblogs.com/goodhacker/p/4842215.html）

签名验证流程

这样重要的信息保护在so里，而你的应用又不得不依赖这个 so 库进行获取 key，因此它又不能直接剥离，如果别人反编译了你的代码，发现你使用 so 进行签名验证，便直接把这个 so 文件摘掉，这样做的结果是，App 获取不到你存在 so 中的 key 了，便无法正常工作了

开搞

为了能在AS控制台中看到C++打印出的log，需要定义一个方法，方便接下来使用

#define  LOG_TAG    "native-dev"
#define  LOGI(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

植入签名检查

const char *APP_SIGNATURE = "签名信息";//google

JNIEXPORT jint JNICALL
JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    JNIEnv *env;
//  初次使用时，执行下面两行，在控制台中获得签名，填入APP_SIGNATURE
    vm->GetEnv((void **) (&env), JNI_VERSION_1_6);
    checkSignature(env);
//   打正式包时，将上面两行注释掉，将下面的代码反注释
//    if (vm->GetEnv((void **) (&env), JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
//        获取不到正确的环境，crash
//        return -1;
//    }
//
//    if (checkSignature(env) != JNI_TRUE) {
//        签名验证失败，crash
//        return -1;
//    }
    return JNI_VERSION_1_6;
}



void ByteToHexStr(const char *source, char *dest, int sourceLen) {
//    LOGI("ByteToHexStr");
    short i;
    char highByte, lowByte;

    for (i = 0; i < sourceLen; i++) {
        highByte = source[i] >> 4;
        lowByte = source[i] & 0x0f;
        highByte += 0x30;

        if (highByte > 0x39) {
            dest[i * 2] = highByte + 0x07;
        } else {
            dest[i * 2] = highByte;
        }

        lowByte += 0x30;
        if (lowByte > 0x39) {
            dest[i * 2 + 1] = lowByte + 0x07;
        } else {
            dest[i * 2 + 1] = lowByte;
        }
    }
}


// byte数组转MD5字符串
jstring ToMd5(JNIEnv *env, jbyteArray source) {
//    LOGI("ToMd5");
    // MessageDigest类
    jclass classMessageDigest = env->FindClass("java/security/MessageDigest");
    // MessageDigest.getInstance()静态方法
    jmethodID midGetInstance = env->GetStaticMethodID(classMessageDigest, "getInstance",
                                                      "(Ljava/lang/String;)Ljava/security/MessageDigest;");
    // MessageDigest object
    jobject objMessageDigest = env->CallStaticObjectMethod(classMessageDigest, midGetInstance,
                                                           env->NewStringUTF("md5"));

    // update方法，这个函数的返回值是void，写V
    jmethodID midUpdate = env->GetMethodID(classMessageDigest, "update", "([B)V");
    env->CallVoidMethod(objMessageDigest, midUpdate, source);

    // digest方法
    jmethodID midDigest = env->GetMethodID(classMessageDigest, "digest", "()[B");
    jbyteArray objArraySign = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(objMessageDigest, midDigest);

    jsize intArrayLength = env->GetArrayLength(objArraySign);
    jbyte *byte_array_elements = env->GetByteArrayElements(objArraySign, NULL);
    size_t length = (size_t) intArrayLength * 2 + 1;
    char *char_result = (char *) malloc(length);
    memset(char_result, 0, length);

    // 将byte数组转换成16进制字符串，发现这里不用强转，jbyte和unsigned char应该字节数是一样的
    ByteToHexStr((const char *) byte_array_elements, char_result, intArrayLength);
    // 在末尾补\0
    *(char_result + intArrayLength * 2) = '\0';

    jstring stringResult = env->NewStringUTF(char_result);
    // release
    env->ReleaseByteArrayElements(objArraySign, byte_array_elements, JNI_ABORT);
    // 释放指针使用free
    free(char_result);
    env->DeleteLocalRef(classMessageDigest);
    env->DeleteLocalRef(objMessageDigest);

    return stringResult;
}

//获取应用签名
jstring loadSignature(JNIEnv *env, jobject context) {
//    LOGI("loadSignature");
    // 获得Context类
    jclass cls = env->GetObjectClass(context);
    // 得到getPackageManager方法的ID
    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageManager",
                                     "()Landroid/content/pm/PackageManager;");

    // 获得应用包的管理器
    jobject pm = env->CallObjectMethod(context, mid);

    // 得到getPackageName方法的ID
    mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");
    // 获得当前应用包名
    jstring packageName = (jstring) env->CallObjectMethod(context, mid);

    // 获得PackageManager类
    cls = env->GetObjectClass(pm);
    // 得到getPackageInfo方法的ID
    mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageInfo",
                           "(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
    // 获得应用包的信息
    jobject packageInfo = env->CallObjectMethod(pm, mid, packageName, 0x40); //GET_SIGNATURES = 64;
    // 获得PackageInfo 类
    cls = env->GetObjectClass(packageInfo);
    // 获得签名数组属性的ID
    jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
    // 得到签名数组
    jobjectArray signatures = (jobjectArray) env->GetObjectField(packageInfo, fid);
    // 得到签名
    jobject signature = env->GetObjectArrayElement(signatures, 0);

    // 获得Signature类
    cls = env->GetObjectClass(signature);
    // 得到toCharsString方法的ID
    mid = env->GetMethodID(cls, "toByteArray", "()[B");
    // 返回当前应用签名信息
    jbyteArray signatureByteArray = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(signature, mid);

    return ToMd5(env, signatureByteArray);
}

//检测签名是否匹配
jboolean checkSignature( JNIEnv *env, jobject context) {
    LOGI("checkSignature");

    jstring appSignature = loadSignature(env, context); // 当前 App 的签名
    jstring releaseSignature = env->NewStringUTF(APP_SIGNATURE); // 发布时候的签名
    const char *charAppSignature = env->GetStringUTFChars(appSignature, NULL);
    const char *charReleaseSignature = env->GetStringUTFChars(releaseSignature, NULL);

//  打正式包时记得将这句log信息注释掉
    LOGI("%s",charAppSignature);

    jboolean result = JNI_FALSE;
    // 比较是否相等
    if (charAppSignature != NULL && charReleaseSignature != NULL) {
        if (strcmp(charAppSignature, charReleaseSignature) == 0) {
            result = JNI_TRUE;
        }
    }

    env->ReleaseStringUTFChars(appSignature, charAppSignature);
    env->ReleaseStringUTFChars(releaseSignature, charReleaseSignature);
//    LOGI("check result: %d", result);

    return result;
}


static jobject getApplication(JNIEnv *env) {
//    LOGI("getApplication");

    jobject application = NULL;
    jclass activity_thread_clz = env->FindClass("android/app/ActivityThread");
    if (activity_thread_clz != NULL) {
        LOGI("activity_thread_clz != NULL");
        jmethodID currentApplication = env->GetStaticMethodID(
                activity_thread_clz, "currentApplication", "()Landroid/app/Application;");
        if (currentApplication != NULL) {
            LOGI("currentApplication != NULL");
            application = env->CallStaticObjectMethod(activity_thread_clz, currentApplication);
        } else {
            LOGI("Cannot find method: currentApplication() in ActivityThread.");
        }
        env->DeleteLocalRef(activity_thread_clz);
    } else {
//        LOGI("Cannot find class: android.app.ActivityThread");
    }

    return application;
}

/**
 * 检查加载该so的应用的签名，与预置的签名是否一致
 */
static jboolean checkSignature(JNIEnv *env) {
    LOGI("checkSignature 检查加载该so的应用的签名，与预置的签名是否一致");

    // 调用 getContext 方法得到 Context 对象
    jobject appContext = getApplication(env);

    if (appContext != NULL) {
        jboolean signatureValid = checkSignature(
                env, appContext);
        return signatureValid;
    } else {
//        LOGI("appContext is null");
    }

    return JNI_FALSE;
}

结尾福利

加入签名验证后的App，已经收集到一些root手机试图进行破解的操作了。我们的App以广告收入为主，还没有平服务器花销和口粮钱，一些用户又不愿意付费支持还要破解我们加入的广告，真是无奈。


签名验证失败，直接crash
最后编辑于 ：
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