Android第一代DEX落地加固技术详解

一、DEX加固基础理论

1.1 DEX文件关键字段

DEX加固主要涉及DEX头部的三个关键字段：

1. checksum：文件校验码，使用alder32算法校验文件除去magic、checksum外余下的所有文件区域
2. signature：使用SHA-1算法hash除去magic、checksum和signature外余下的所有文件区域
3. file_size：DEX文件的大小

1.2 加固基本原理

DEX加固的核心是一个拼接过程：

成品 = 待加固app(加密后) + 解密dex

加固后需要手动修改上述三个字段以保证DEX文件的合法性。

二、加固流程

2.1 加密源APP流程

1. 加密源APP
2. 将加密后的源APP放在壳(classes.dex)后面，最后4个字节填充源APP大小
3. 修改壳的checksum、signature和file_size

2.2 解壳流程

1. 主动读取classes.dex末端的加密数据
2. 调用本APK的解密方法进行解密
3. 动态加载解密之后的APK

三、关键技术实现

3.1 动态加载解密APK

使用DexClassLoader加载解密后的APK，并替换LoadedApk中的mClassLoader字段：

RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk","mClassLoader",
    weakReference.get(), DexClassLoader);

3.2 加密和组装实现

public static void main(String[] args) {
    try {
        // 读取源APK和壳DEX
        File payloadSrcFile = new File("原apk路径");
        File unShellDexFile = new File("壳dex路径");
        
        // 加密源APK（此处使用异或加密示例）
        byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile), 0x66);
        byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);
        
        int payloadLen = payloadArray.length;
        int unShellDexLen = unShellDexArray.length;
        int totalLen = payloadLen + unShellDexLen + 4; // 最后4字节存储源APP大小
        
        byte[] newdex = new byte[totalLen];
        
        // 组装新DEX
        System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);
        System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);
        System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);
        
        // 修正DEX头
        fixFileSizeHeader(newdex);
        fixSHA1Header(newdex);
        fixCheckSumHeader(newdex);
        
        // 保存新DEX
        File file = new File("输出路径");
        if (!file.exists()) {
            file.createNewFile();
        }
        FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);
        localFileOutputStream.write(newdex);
        localFileOutputStream.flush();
        localFileOutputStream.close();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

3.3 System.arraycopy方法详解

方法原型：

public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)

参数说明：

• src: 源数组
• srcPos: 源数组开始复制的位置
• dest: 目标数组
• destPos: 目标数组开始粘贴的位置
• length: 要复制的元素数量

四、解壳APK实现要点

4.1 AndroidManifest.xml配置

解壳APP不需要启动界面，直接配置主启动Activity为待加固APP的入口：

<activity android:name="待加固APP的主Activity">
    <intent-filter>
        <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
        <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
    </intent-filter>
</activity>

4.2 Application类配置

在解壳APP的AndroidManifest.xml中添加描述信息：

<meta-data 
    android:name="APPLICATION_CLASS_NAME" 
    android:value="com.android.sourceapp.XApplication"/>

其中com.android.sourceapp.XApplication是源APP的一个简单Application类：

package com.android.sourceapp;

import android.app.Application;

public class XApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
    }
}

五、实践注意事项

1. 加固后处理：生成加密后的dex后，直接替换原APP的classes.dex，无需重新签名
2. 首次运行：第一次运行会进行解密操作，后续运行直接使用解密后的APK（落地加载特性）
3. 测试环境：建议在Android 9环境（如雷电模拟器9）进行测试

六、参考实现

1. DEX头修改函数：

   • fixFileSizeHeader()：修正DEX文件大小
   • fixSHA1Header()：重新计算SHA1签名
   • fixCheckSumHeader()：重新计算校验和

2. 辅助函数：

   • readFileBytes()：读取文件为字节数组
   • intToByte()：整型转字节数组
   • encrpt()：加密函数（示例中使用简单异或加密）

七、常见问题解决

1. Application替换失败：确保meta-data中的APPLICATION_CLASS_NAME指向源APP的正确Application类
2. 类加载问题：检查DexClassLoader的路径设置和权限
3. 签名验证：某些APP可能有签名校验，需要在源APP中处理或绕过

通过以上步骤和注意事项，可以实现Android第一代DEX落地加固方案，有效保护APK中的代码安全。