在Android 系統(tǒng)中，所有安裝 到 系統(tǒng)的應用程序都必有一個數(shù)字證書，此數(shù)字證書用于標識應用程序的作者和在應用程序之間建立信任關系,如果一個 permission的protectionLevel為signature，那么就只有那些跟該permission所在的程序擁有同一個數(shù)字證書的應 用程序才能取得該權限。Android使用Java的數(shù)字證書相關的機制來 給apk加蓋數(shù)字證書，要理解android的數(shù)字證書，需要先了解以下數(shù)字證書的概念和java的數(shù)字證書機制。Android系統(tǒng)要求每一個安裝進系 統(tǒng)的應用程序都是經(jīng)過數(shù)字證書簽名的，數(shù)字證書的私鑰則保存在程序開發(fā)者的手中。Android將數(shù)字證書用來標識應用程序的作者和在應用程序之間建立信 任關系，不是用來決定最終用戶可以安裝哪些應用程序。這個數(shù)字證書并不需要權威的數(shù)字證書簽名機構(gòu)認證，它只是用來讓應用程序包自我認證的；也是用來判斷該應用是否被別人破解，二次打包的一個標準，但是簽名并不能防止被破解。
Android數(shù)字證書包含以下幾個要點：
(1)所有的應用程序都必須有數(shù)字證書 ，Android系統(tǒng)不會安裝一個沒有數(shù)字證書的應用程序；
(2)Android程序包使用的數(shù)字證書可以是自簽名的，不需要一個權威的數(shù)字證書機構(gòu)簽名認證；
(3)如果要正式發(fā)布 一個Android ，必須使用一個合適的私鑰生成的數(shù)字證書來給程序簽名 ，而不能使用adt插件 或者ant工具 生成的調(diào)試證書來發(fā)布。
(4)數(shù)字證書都是有有效期 的，Android只是在應用程序安裝的時候才會檢查證書的有效期。如果程序已經(jīng)安裝在系統(tǒng)中，即使證書過期也不會影響程序的正常功能。
(5)Android使用標準的java工具 Keytool and Jarsigner 來生成數(shù)字證書，并給應用程序包簽名。
（6）使用zipalign 優(yōu)化 程序。
簽名原理：
Android系統(tǒng)簽名主要有ROM簽名和應用程序APK簽名兩種形式。ROM簽名是針對已經(jīng)生成的Android系統(tǒng)ROM包進行簽名。應用程序APK簽名是針對開發(fā)者開發(fā)的應用程序安裝包APK進行簽名。前者是對整個Android系統(tǒng)包簽名，后者只對Android系統(tǒng)中一個應用程序APK簽名。
Android 應用程序APK是jar包，簽名采用的工具是signapk.jar包，對應用程序安裝包簽名的執(zhí)行命令如下：
java -jar signapk.jar publickey privatekey input.apk output.apk
此命令實現(xiàn)了對應用程序安裝包input.apk簽名的功能。在signapk.jar命令中，第一個參數(shù)為公鑰publickey，第二個參數(shù)為私鑰privatekey，第三個參數(shù)為輸入的包名，第四個參數(shù)簽名后生成的輸出包名。在此命令中，signapk.jar使用公鑰publickey和私鑰privatekey對input.apk安裝包進行簽名，生成output.apk包。signapk源碼位于build/tools/signapk/SignApk.java中。
完成簽名后APK包中多了一個META-INF文件夾，其中有名為MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA的三個文件。MANIFEST.MF文件中包含很多APK包信息，如manifest文件版本、簽名版本、應用程序相關屬性、簽名相關屬性等。CERT.SF是明文的簽名證書，通過采用私鑰進行簽名得到。CERT.RSA是密文的簽名證書，通過公鑰生成的。MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA三個文件所使用的公鑰和私鑰的生成可以通過 development/tools/make_key 來獲得。下面分別介紹MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA三個文件的生成方法。
（1）生成MANIFEST.MF文件
生成MANIFEST.MF是對APK包中所有未簽名文件逐個用算法SHA1進行數(shù)字簽名，再對數(shù)字簽名信息采用Base64進行編碼，最后將編完碼的簽名寫入MANIFEST.MF文件中。添加數(shù)字簽名到manifest文件通過調(diào)用addDigestsToManifest方法實現(xiàn)，具體代碼如下：
（簡言之：MANIFESt.MF 文件中的內(nèi)容就是通過遍歷apk中所有文件（entry），逐一生成SHA-1數(shù)字簽名，然后通過Base64編碼轉(zhuǎn)碼）
- private static Manifest addDigestsToManifest(JarFile jar)
- {
- ……
- //遍歷update.apk包中所有文件
- //得到簽名文件內(nèi)容
- InputStream data = jar.getInputStream(entry);
-
- //更新文件內(nèi)容
- while ((num = data.read(buffer)) > 0) {
- md.update(buffer, 0, num);
- }
- ……
- //進行SHA1簽名，并采用Base64進行編碼
- attr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));
- output.getEntries().put(name, attr);
- ……
- }
需要說明，生成MANIFEST.MF使用了SHA1算法進行數(shù)字簽名，SHA1是一種Hash算法，兩個不同的信息經(jīng)Hash運算后不會產(chǎn)生同樣的信息摘要，由于SHA1是單向的，所以不可能從消息摘要中復原原文。如果惡意程序改變了APK包中的文件，那么在進行APK安裝校驗時，改變后的摘要信息與MANIFEST.MF的檢驗信息不同，應用程序便不能安裝成功。
（2）生成CERT.SF文件
在生成MANIFEST.MF文件之后，用SHA1-RSA算法對其進行私鑰簽名（使用SHA1-RSA算法，用私鑰對MANIFEST.MF摘要文件簽名，并對其中每個文件摘要簽名），便生成CERT.SF。具體代碼如下：
- Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
- signature.initSign(privateKey);
- je = new JarEntry(CERT_SF_NAME);
- je.setTime(timestamp);
- outputJar.putNextEntry(je);
- writeSignatureFile(manifest, newSignatureOutputStream(outputJar, signature));
RSA是目前最有影響力的公鑰加密算法，是一種非對稱加密算法、能夠同時用于加密和數(shù)字簽名。由于RSA是非對稱加密算法，因此用私鑰對生成MANIFEST.MF的數(shù)字簽名加密后，在APK安裝時只能使用公鑰才能解密它。
（3）生成CERT.RSA文件
生成CERT.RSA文件與生成CERT.SF文件不同之處在于，生成CERT.RSA文件使用了公鑰文件。CERT.RSA文件中保存了公鑰以及所用的采用加密算法等信息。具體代碼如下：
- je = new JarEntry(CERT_RSA_NAME);
- je.setTime(timestamp);
- outputJar.putNextEntry(je);
- writeSignatureBlock(signature, publicKey, outputJar);
通過以上對Android應用程序簽名的代碼分析，可以看出Android系統(tǒng)通過對第三方APK包進行簽名，達到保護系統(tǒng)安全的目的。應用程序簽名主要用于對開發(fā)者身份進行識別，達到防范惡意攻擊的目的，但不能有效地限制應用程序被惡意修改，只能夠檢測應用程序是否被修改過，如果應用程序被修改應該再采取相應的應對措施。
