通用簽名風(fēng)險(xiǎn)簡介

1.1 Android應(yīng)用簽名機(jī)制

阿里聚安全漏洞掃描器有一項(xiàng)檢測服務(wù)是檢測APP的通用簽名風(fēng)險(xiǎn)。Android系統(tǒng)要求安裝的應(yīng)用必須用數(shù)字證書進(jìn)行簽名后才能安裝，并且簽名證書的私鑰由應(yīng)用開發(fā)者保存。簽名證書的生成也由開發(fā)者自己生成。在應(yīng)用安裝時會校驗(yàn)包名(package name)和簽名，如果系統(tǒng)中已經(jīng)存在了一個相同的包名和簽名的應(yīng)用，將會用新安裝的應(yīng)用替換舊的;如果包名相同但是簽名不同，則會安裝失敗。

為什么需要數(shù)字簽名?

數(shù)字簽名是防止要保護(hù)的內(nèi)容被篡改，用非對稱加密算法。先對要保護(hù)的內(nèi)容進(jìn)行消息摘要，用私鑰對消息摘要進(jìn)行加密，生成數(shù)字簽名，將數(shù)字簽名和要保護(hù)的內(nèi)容一起分發(fā)出去。 內(nèi)容接收者用公鑰對數(shù)字簽名解密得到發(fā)送者給的消息摘要A，內(nèi)容接收者對接收到的內(nèi)容進(jìn)行用相同的消息摘要算法處理得到消息摘要B，對比A和B是否相同，來判定傳送的內(nèi)容是否被篡改。 正常的APK文件是個ZIP壓縮文件，除了應(yīng)用的可執(zhí)行文件、資源文件，還包括這些可執(zhí)行文件、資源文件的摘要信息，數(shù)字證書的公鑰信息等。并且通過這些簽名信息可以確定APP和其開發(fā)者的關(guān)系。

進(jìn)行簽名需要的工具有哪些?

對apk進(jìn)行簽名需要用到簽名證書和簽名工具。Android系統(tǒng)要求對APP進(jìn)行簽名的數(shù)字證書可以由開發(fā)者自己生成。簽名工具有jarsigner和signapk。jarsigner是Java本身自帶的一個工具，他也可以對jar進(jìn)行簽名的;而signapk是專門為了Android應(yīng)用程序apk進(jìn)行簽名的工具。二者的區(qū)別是：jarsigner工具簽名時使用的是keystore簽名文件，signapk工具簽名時使用的是pk8，x509.pem文件。

簽名后的文件都有哪些?

應(yīng)用簽名完后在應(yīng)用的META-INF目錄下會有三個文件：

CERT.RSA、CERT.SF和MANIFEST.MF。

MANIFEST.MF中保存了所有其他文件的SHA1摘要并base64編碼后的值。

CERT.SF文件是對MANIFEST.MF文件中的每項(xiàng)中的每行加上“\r\n”后，再次SHA1摘要并base64編碼后的值(這是為了防止通過篡改文件和其在MANIFEST.MF中對應(yīng)的SHA1摘要值來篡改APK，要對MANIFEST的內(nèi)容再進(jìn)行一次數(shù)字摘要)。

CERT.RSA文件：包含了簽名證書的公鑰信息和發(fā)布機(jī)構(gòu)信息。

對安裝包的校驗(yàn)過程在源碼的frameworks/base/core/java/android/content/pm/PackageParser.java類中可以看到，具體可看阿里聚安全博客的另外一篇文章：Android5.1.1 – APK簽名校驗(yàn)分析和修改源碼繞過簽名校驗(yàn)。

1.2 通用簽名風(fēng)險(xiǎn)

什么是通用簽名?

搭建好Android開發(fā)環(huán)境后(使用Eclipse或Android Studio)，對APK簽名的默認(rèn)密鑰存在debug.keystore文件中。在linux和Mac上debug.keystore文件位置是在~/.android路徑下，在windows目錄下文件位置是C:\user\用戶名.android路徑下。

除了debug.keystore外，在AOSP發(fā)布的Android源碼中，還有以下幾個證書是公開的，任何人都可以獲取，在源碼的build/target/product/security目錄中：

這幾個證書的作用：

testkey

Generic default key for packages that do not otherwise specify a key.

platform

Test key for packages that are part of the core platform.

shared

Test key for things that are shared in the home/contacts process.

media

Test key for packages that are part of the media/download system.

verity

Test Key for verifiedboot system imagein Android Lollipop. Sign boot.img,sign verity metadata in system.img.

通用簽名風(fēng)險(xiǎn)：

(1)如果攻擊者的應(yīng)用包名與目標(biāo)應(yīng)用相同，又使用了相同的密鑰對應(yīng)用進(jìn)行簽名，攻擊者的應(yīng)用就可以替換掉目標(biāo)應(yīng)用;

(2)另外目標(biāo)應(yīng)用的自定義權(quán)限android:protectionlevel為“signature”或者“signatureOrSystem”時，保護(hù)就形同虛設(shè);

(3)如果設(shè)備使用的是第三方ROM，而第三方ROM的系統(tǒng)也是用AOSP默認(rèn)的簽名，那么使用如果使用系統(tǒng)級簽名文件簽名過的應(yīng)用，權(quán)限就得到了提升。

對于普通開發(fā)者如果自己的簽名證書泄露也可能發(fā)生(1)、(2)條所提到的風(fēng)險(xiǎn)。

通用簽名風(fēng)險(xiǎn)示例

使用通用簽名的公開案例非常少，不過我們阿里聚安全漏洞掃描器還是發(fā)現(xiàn)了一些應(yīng)用使用了通用簽名，掃描結(jié)果數(shù)據(jù)庫中查到曾經(jīng)有819個APP使用了AOSP的簽名證書(排查了幾個APP的最新版，但都已經(jīng)用了新的簽名;也不排除應(yīng)用被惡意攻擊者反編譯重打包后使用通用簽名證書簽名)。 另外還有不少私有簽名證書泄露、濫用的(使用通用簽名證書其實(shí)就相當(dāng)于泄露了簽名證書)情況。

以烏云公開的WooYun-2014-67027為例，有安全研究人員發(fā)現(xiàn)有一個數(shù)字證書簽名被很多銀行的手機(jī)客戶端所使用。與此同時還發(fā)現(xiàn)了幾款個人開發(fā)者類應(yīng)用也使用了此證書簽名。而這種數(shù)字簽名被濫用的行為存在極大的安全隱患。

解壓應(yīng)用安裝包，可用keytool查看應(yīng)用的簽名證書信息：

keytool -printcert -v -file META-INF/CERT.RSA

經(jīng)挖掘和分析，研究人員發(fā)現(xiàn)目前共有23款不同銀行手機(jī)銀行客戶端使用該簽名：

在應(yīng)用市場內(nèi)，目前共發(fā)現(xiàn)6款個人開發(fā)的應(yīng)用同時使用該數(shù)字證書簽名：

事情發(fā)生的原因是銀行的外包開發(fā)管理不嚴(yán)，不同銀行的APP居然用同樣的數(shù)字證書簽名，并且開發(fā)者還將證書用于了個人APP的開發(fā)中。如果簽名證書被惡意攻擊者獲取，可以編寫安裝是能直接替換掉這些銀行客戶端的惡意APP。

還可以使用AOSP通用簽名提升應(yīng)用權(quán)限：

本人直接編譯AOSP源碼得到的ROM，使用AOSP的默認(rèn)證書，在設(shè)置->關(guān)于手機(jī)，版本號中可查看到：

對于普通的用默認(rèn)debug.keystore證書簽名的App，如果在AndroidManfiest.xml的manifest節(jié)點(diǎn)加入android:sharedUserId=”android.uid.system”這個屬性，安裝時會提示錯誤：

如果對app-debug.apk使用AOSP提供的platform.x509.pem和platform.pk8重新簽名，則可以安裝成功：

查看應(yīng)用的進(jìn)程屬性，已是system用戶組。

目前有不少的第三方ROM使用的AOSP提供的默認(rèn)簽名(見參考[4]的論文中所提)。

阿里聚安全對開發(fā)者建議

(1)上線前用阿里聚安全的漏洞掃描器進(jìn)行一下檢查。

阿里聚安全的漏洞掃描器目前已能檢查出通用簽名風(fēng)險(xiǎn)，未來可能增加檢測證書是否泄漏風(fēng)險(xiǎn)。還可以發(fā)現(xiàn)其他安全風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 生成自己專有的簽名證書，證書分類使用。 使用keytool工具生成.keystore的數(shù)字證書：

keytool -genkey -v -keystore my-release-key.keystore -alias alias_name -keyalg RSA -keysize 2048 -validity 10000

使用jarsigner工具對打包好的APK進(jìn)行簽名：

jarsigner -verbose -sigalg SHA1withRSA -digestalg SHA1-keystore my-release-key.keystore my_application.apk alias_name

使用openssl生成pk8和x509.pm的證書，參考如下：

使用signapk工具和pk8、x509.pm證書對打包好的APP簽名：

java -jar signapk.jar platform.x509.pem platform.pk8 input.apk output.apk

或者Gradle打包配置設(shè)置：

(3)做好安全培訓(xùn)，規(guī)范開發(fā)流程，證書之類的統(tǒng)一管理。

(4)個人開發(fā)者在往開源平臺上傳代碼時，注意不要將簽名證書的私鑰上傳。

搜了下github，有不少開發(fā)者將其release版的keysotre上傳了，并且在gradle文件上寫上了keystore的訪問密碼。如下：