Android应用安全加固关键技术研究

122And「oid应用安全加固关键技术研究

And「o id应用安全加固关键技术研究

Key Techniques of Android Security Reinforcement

许泽帆林彬烯王佳耿孙宇吴东庆（仲恺农业工程学院计算科学学院，广东广州510225)

摘要：通过研究A n d ro id应用的安全性问题，根据所设计的防御方案，实现了一个针对A n d ro id应用程序的安全加固软 件，该加固软件为A n d ro id应用程序提供透明的加固服务，实现应用程序的加壳，防二次打包，反动态调试等功能。然后对一 样本进行加固实验，通过实验过程和实验结果前后对比，此方案可以能在一定程度上保护A n d ro id应用程序的安全。

关键词：Android，加固，加壳技术，安全

Abstract:This paper through studies the Android security problems,according to the design of the defense scheme,the implementation of a safe reinforcement to Android application software,the strengthening software for Android applications to provide transparent reinforcement service,realize the application of packers,prevent secondary packaging,inverse dynamic de- bugging,etc,then do the same for the reinforcement of the experiment.

KeywordsiAndroid/einforce^ncryption shell protection,security

1问题分析及相关研究

通过对原始应用进行反编译，加人恶意代码，再进行二次打 包和重新签名，再将应用放到应用市场供用户下载，进行这样的 修改不会改变应用原本的代码逻辑，但加人的恶意代码会在用 户不知不觉间窃取隐私信息。同时，这样的二次打包技术让许多 软件开发者的利益遭到了巨大的损失，许多付费的应用被破解 后放人应用市场中，这样不利于整个A n d ro id生态系统的发展 和建设。

由于A n d ro id系统更新迅速，所以其安全保护还没有一套 特别完整和完善的方案，大都借鉴P C端的安全保护技术，各大 互联网公司如百度、腾讯、阿里、360都有加固产品，他们的加固 方案都有一些相同的地方，也有各自的特点，但大都只能起到一 定的保护作用。

本系统对现在的逆向技术进行分析，从静态防御和动态防 御两个方面，实现了一套加固方案，实现对应用加壳，防调试，从 一定程度上保护应用的安全。

2 A n d ro id应用加固软件设计

2.1方案设计

2.1.1静态防御

2.1.1.1 D e x动态加载

实现d e x的动态加载主要使用的DexClassLoader这个 类，通过编写一个外壳程序，将需要保护的d e x文件加密保存 在assets文件夹中，程序运行时外壳程序对原d e x文件进行解 密，再加载执行原d e x文件。主要的调用过程是用DexClass-Loader实例化对象 ，之后使用过 loadClass加载 目标类 ，最后 使用反射技术进一步调用想要的函数，这样就实现了对原dex 的动态加载。

2.1.1.2签名校验

一般攻击者无法知道应用原本的签名，所以重新签名时只 能使用别的签名文件。通过检测软件运行时的签名与发布时不 同，说明软件被修改过。

Android S d k里提供了运行时获取签名的方法，通过使用 PackageManager类的getPackagelnfo()方法可以获取软件的 签名，这里使用N d k去获取签名之后就与原先保存的签名的hashcode做比较，不相等就中止程序。

2.1.1.3完整性校验

完整性校验是检测原始代码是否被恶意修改的重要方法，而

一般A n d ro id应用程序进行的完整性校验主要是对于d e x文

件。

攻击者进行代码修改和恶意代码植人一般是针对classes.

d e x这个文件，所以可以在A ndroid应用运行的最开始阶段对

它进行校验，校验的方法可以利用文件的c rc值进行验证。

2.1.1.4资源文件混淆

资源混淆就是把a p k包里面的res/drawable/log.p n g文

件改成r/d/l.p n g这种型式，让重打包者看不明白文件名的意

思，同时可以减小字符串的长串，最终减小a p k体积。

2.1.2 动态防御

2.1.2.1调试器检测

因为android系统的大多数调试是基于P trace的。Ptrace

提供了一种父进程可以控制子进程运行，并可以检查和改变它

的核心image。p trace有一个很重要的特点:一个进程只能被一

个进程调试，同时当进程被调试时他的TracerPid是不为0的，

所以只要检测/proc/$pid/sta tu s中TracerP id的值，如果!=0

就退出程序。

2.1.2.2模拟器检测

攻击者一般会在模拟器上对目标应用程序进行动态调试，

所以进一步应该对代码是否在模拟器进行检测。

1) 模拟器属性检测。A n d ro id系统的一些属性模拟器和真 机是不同的，如设备id、im e i等，通过对当前运行环境的这些属

性进行检测，判断是否在模拟器中。

2)模拟器文件检测。在模拟器中一般存在着许多模拟器特 有的虚拟机文件，例如 “/dev/socket/qem ud”、“/dev/qe-

mu赃pipe”等，所以通过在正常运行前对这些文件进行检测来判

断是否在模拟器中。

2.2系统架构

本安全加固方案主要分为P C端和A n d ro id端两个部分，

P C端主要是对原a p k进行加密、添加加壳文件、重打包、重签

名等操作。A n d ro id端主要进行的是解密D EX文件、完整性校