一、Dex加壳由来
最近在学习apk加密，在网上看了一篇《Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现》，我发现原文把整个apk都写入到dex文件中，如果apk小还好，当原APK大于200M，客户端解壳很费劲，打开后应用就卡住了，如果只是把原apk的dex加壳不就很容易解开了嘛。我不是原创，只是按照我自己的思路将大神的加固稍作调整，并且将整个项目整理如下。
二、Dex结构
如图所示，新的dex由解壳dex、dex集合、dex集合描述和描述长度组成
三、核心代码
- 加壳
/**
* 给apk加壳
* @param primaryApkPath 原apk
* @param unShellApkPath 解壳apk
* @param outApkPath 加壳后新APK
* @throws Exception
*/
public static void apkShell(String primaryApkPath,String unShellApkPath,String outApkPath) throws Exception{
if(!FileUtils.isExit(primaryApkPath, unShellApkPath)){
throw new RuntimeException("check params");
}
//解压原apk
String unPrimaryApkDstPath = primaryApkPath.replace(".apk", "");
ApkToolUtils.decompile(primaryApkPath, unPrimaryApkDstPath);
String primaryManifestPath = unPrimaryApkDstPath + File.separator + "AndroidManifest.xml";
//解压解壳apk
String unShellApkDstPath = unShellApkPath.replace(".apk", "");
ApkToolUtils.decompile(unShellApkPath, unShellApkDstPath);
String unShellManifestPath = unShellApkDstPath + File.separator + "AndroidManifest.xml";
String unShellDexPath = unShellApkDstPath + File.separator + "classes.dex";
File unShellFile = new File(unShellDexPath);
File unApkDir = new File(unPrimaryApkDstPath);
ArrayList<File> dexArray = new ArrayList<File>();
for(File file : unApkDir.listFiles()){//读取解壳后的dex
if(file.getName().endsWith(".dex")){
dexArray.add(file);
}
}
String shellDexPath = unPrimaryApkDstPath + File.separator + "classes.dex";
shellDex(dexArray, unShellFile, shellDexPath);//生产新的dex（加壳）
String mateInfPath = unPrimaryApkDstPath + File.separator +"META-INF";//删除meta-inf，重新签名后会生成
FileUtils.delete(mateInfPath);
for(File file : dexArray){//清理多余dex文件
if(file.getName().equals("classes.dex")){
continue;
}
FileUtils.delete(file.getAbsolutePath());
}
String unShellApplicationName = AndroidXmlUtils.readApplicationName(unShellManifestPath);//解壳ApplicationName
String primaryApplicationName = AndroidXmlUtils.readApplicationName(primaryManifestPath);//原applicationName
AndroidXmlUtils.changeApplicationName(primaryManifestPath, unShellApplicationName);//改变原Applicationname为解壳ApplicationName
if(primaryApplicationName != null){//将原ApplicationName写入mateData中，解壳application中会读取并替换应用Application
AndroidXmlUtils.addMateData(primaryManifestPath, "APPLICATION_CLASS_NAME", primaryApplicationName);
}
//回编，回编系统最好是linux
ApkToolUtils.compile(unPrimaryApkDstPath,outApkPath);
//v1签名
SignUtils.V1(outApkPath, SignUtils.getDefaultKeystore());
//清理目录
FileUtils.delete(unPrimaryApkDstPath);
FileUtils.delete(unShellApkDstPath);
}
/**
* 给dex加壳
* @param primaryDexs 原dex集合
* @param unShellDex 解壳dex
* @param shellDexPath 生成新的dex路径
* @throws IOException
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws InvalidKeyException
* @throws BadPaddingException
* @throws NoSuchPaddingException
* @throws IllegalBlockSizeException
*/
private static void shellDex(ArrayList<File> primaryDexs, File unShellDex, String shellDexPath) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, BadPaddingException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException {
int primaryDexLen = 0;
ArrayList<DexFile> dexFileInfos = new ArrayList<>(primaryDexs.size());
for(File file : primaryDexs){//计算所有primary的长度
DexFile dexFile = new DexFile(file.getName(),encryptionAES(readFileBytes(file)));
dexFileInfos.add(dexFile);
primaryDexLen += dexFile.getDexLength();
}
byte[] unShellDexFileByte = readFileBytes(unShellDex);
int unShellDexLen = unShellDexFileByte.length;//解壳dex长度
String dexFileComment = JSON.toJSONString(dexFileInfos);//原dexs描述
int dexFileCommentLen = dexFileComment.getBytes().length;//dexs描述长度
int totalLen = primaryDexLen+dexFileCommentLen + unShellDexLen+4;//新dex总长度
byte[] shellDex = new byte[totalLen];
System.arraycopy(unShellDexFileByte,0,shellDex,0,unShellDexLen);//先拷贝解壳dex
int currentCopyIndex = unShellDexLen;
for(DexFile dexFile : dexFileInfos){//拷贝原dexs
System.arraycopy(dexFile.getData(),0,shellDex,currentCopyIndex,dexFile.getDexLength());
currentCopyIndex += dexFile.getDexLength();
}
System.arraycopy(dexFileComment.getBytes(),0,shellDex,currentCopyIndex,dexFileCommentLen);//加入dexs描述
System.arraycopy(intToByte(dexFileCommentLen),0,shellDex,totalLen-4,4);//描述长度
fixFileSizeHeader(shellDex);//修改dex头 file_size值
fixSHA1Header(shellDex);//修改dex头 sha1值
fixCheckSumHeader(shellDex);//修改dex头，CheckSum 校验码
// 把内容写到 newDexFile
File file = new File(shellDexPath);
if (!file.exists()) {
file.createNewFile();
}
FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(shellDexPath);
localFileOutputStream.write(shellDex);
localFileOutputStream.flush();
localFileOutputStream.close();
}
加壳工程是一个java工程，解压apk使用了apktool，apktool这个工具最好是在linux下使用，xml操作使用了W3C java自带的，不咋个好用，为了项目简单没用其他的jar包。加壳项目中对byte数组的加密使用了aes，也可以用其他方法去实现。
- 解壳
/**
* 从壳的dex文件中分离出原来的dex文件
* @param data
* @param primaryDexDir
* @throws IOException
*/
public void splitPrimaryDexFromShellDex(byte[] data, String primaryDexDir) throws IOException, InvalidKeyException, BadPaddingException, NoSuchAlgorithmException, IllegalBlockSizeException, NoSuchPaddingException {
int shellDexLen = data.length;
byte[] dexFileCommentLenByte = new byte[4];//dex信息长度
System.arraycopy(data, shellDexLen-4, dexFileCommentLenByte, 0, 4);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexFileCommentLenByte);
DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
int dexFileCommentLen = in.readInt();
byte[] dexFileCommentByte = new byte[dexFileCommentLen];//dex信息正文
System.arraycopy(data,shellDexLen-4-dexFileCommentLen,dexFileCommentByte,0,dexFileCommentLen);
String dexFileComment = new String(dexFileCommentByte);
LogUtils.d("dex comment:"+dexFileComment);
ArrayList<DexFile> dexFileArrayList = (ArrayList<DexFile>) JSON.parseArray(dexFileComment,DexFile.class);
int currentReadEndIndex = shellDexLen - 4 - dexFileCommentLen;//当前已经读取到的内容的下标
for(int i = dexFileArrayList.size()-1; i>=0; i--){//取出所有的dex,并写入到payload_dex目录下
DexFile dexFile = dexFileArrayList.get(i);
byte[] primaryDexData = new byte[dexFile.getDexLength()];
System.arraycopy(data,currentReadEndIndex-dexFile.getDexLength(),primaryDexData,0,dexFile.getDexLength());
primaryDexData = decryAES(primaryDexData);//界面
File primaryDexFile = new File(primaryDexDir,dexFile.getDexName());
if(!primaryDexFile.exists()) primaryDexFile.createNewFile();
FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(primaryDexFile);
localFileOutputStream.write(primaryDexData);
localFileOutputStream.close();
currentReadEndIndex -= dexFile.getDexLength();
}
}
//代码片段，DexClassLoder加载多个dex
//找到dex并通过DexClassLoader去加载
StringBuffer dexPaths = new StringBuffer();
for(File file:dex.listFiles()){
dexPaths.append(file.getAbsolutePath());
dexPaths.append(File.pathSeparator);
}
dexPaths.delete(dexPaths.length()-1,dexPaths.length());
LogUtils.d(dexPaths.toString());
DexClassLoader classLoader = new DexClassLoader(dexPaths.toString(), odex.getAbsolutePath(),getApplicationInfo().nativeLibraryDir,(ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
"android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));//android4.4后ART会对dex做优化，第一次加载时间较长，后面就很快了
将原项目dex从壳dex中获取出来，然后在onCreate中将dex拼接后使用DexClassLoder加载，nativeLibrary咋们只对dex做了加壳所以可以直接使用Application的nativeLibraryDir。 其它核心代码，application替换这类的，可以在原文中查看。
四、效果
从左往右分别为原demo工程的apk，为了实现多dex加了很多费代码，加壳后的apk，解壳apk。可以看出加壳后项目demo工程的dex被隐藏，显示的是解壳工程的代码
五、待优化
- 将客户端的解密放入native层；
- 将解密后的dex文件隐藏；
解密后的文件依旧存于应用的私有存储空间中，ROOT了的手机和模拟器很容易就可以拿到解密后的dex，所以这种加壳方法只是将代码从apk中隐藏。 如果有好的解决方法，或者好的加壳方法望告知！