Android敏感数据泄露引发的思考

1.事件始末

一个平淡的午后，我还悠哉悠哉的敲着代码品着茶。突然服务端同事告诉我，关注接口正在被机械式调用，怀疑是有人在使用脚本刷接口（目的主要是从平台导流）。
纳尼？不会吧，因为据我所知接口请求是做了加密处理的，除非知道加密的密钥和加密方式，不然是不会调用成功的，一定是你感觉错了。然而当服务端同事把接口调用日志发给我看时，彻底否定了我的侥幸心理。

1. 接口调用频率固定为**1s** 一次
2. 被关注者的**id**每次调用依次加一（目前业务上用户id的生成是按照注册时间依次递增的）
3. 加密的**密钥**始终使用固定的一个（正常的是在固定的几个密钥中每次会随机使用一个）

综合以上三点就可以断定，肯定是存在刷接口的行为了。

2.事件分析

既然上述刷接口的行为成立，也就意味着密钥和加密方式被对方知道了，原因无非是以下两点：

1. 内部人员泄露
2. apk被破解

经过确认基本排除了第一点，那就只剩下apk被破解了，可是apk发布出去的包是进行过加固和混淆处理的，难道对方脱壳了？不管三七二十一，自己先来反编译试试。于是乎从最近发布的版本一个一个去反编译，最后在反编译到较早前的一个版本时发现，保存密钥和加密的工具类居然源码完全暴露了。 炸了锅了，排查了一下这个版本居然未加固过就发布出去了，而且这个加密工具类未被混淆。虽然还不太清楚对方是不是按照这种方式获取的密钥和加密算法，但无疑这是客户端存在的一个安全漏洞。

3.事件处理

既然已经发现了上述问题，那就要想办法解决。首先不考虑加固，如何尽最大可能保证客户端中的敏感数据不泄露？另一方面即使对方想要破解，也要想办法设障，增大破解难度。想到这里基本就大致确定了一个思路：使用NDK,将敏感数据和加密方式放到native层，因为C++代码编译后生成的so库是一个二进制文件，这无疑会增加破解的难度。利用这个特性，可以将客户端的敏感数据写在C++代码中，从而增强应用的安全性。 说干就干吧！！！

1.首先创建了加密工具类：

public class HttpKeyUtil {
    static {
        System.loadLibrary("jniSecret");
    }
    //根据随机值去获取密钥
    public static native String getHttpSecretKey(int index);
    //将待加密的数据传入，返回加密后的结果
    public static native String getSecretValue(byte[] bytes);
}

2.生成相应的头文件：
com_test_util_HttpKeyUtil.h

#include <jni.h>
#ifndef _Included_com_test_util_HttpKeyUtil
#define _Included_com_test_util_HttpKeyUtil
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_esky_common_component_util_HttpKeyUtil_getHttpSecretKey
        (JNIEnv *, jclass, jint);
        
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_test_util_HttpKeyUtil_getSecretValue
        (JNIEnv *, jclass, jbyteArray);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

3.编写相应的cpp文件：
在相应的Module中创建jni目录，将com_test_util_HttpKeyUtil.h拷贝进来，然后再创建com_test_util_HttpKeyUtil.cpp文件

#include <jni.h>
#include <cstring>
#include <malloc.h>
#include "com_test_util_HttpKeyUtil.h"

extern "C"
const char *KEY1 = "密钥1";
const char *KEY2 = "密钥2";
const char *KEY3 = "密钥3";
const char *UNKNOWN = "unknown";

jstring toMd5(JNIEnv *pEnv, jbyteArray pArray);

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_test_util_HttpKeyUtil_getHttpSecretKey
        (JNIEnv *env, jclass cls, jint index) {
    if (随机数条件1) {
        return env->NewStringUTF(KEY1);
    } else if (随机数条件2) {
        return env->NewStringUTF(KEY2);
    } else if (随机数条件3) {
        return env->NewStringUTF(KEY3);
    } else {
        return env->NewStringUTF(UNKNOWN);
    }
}

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_test_util_HttpKeyUtil_getSecretValue
        (JNIEnv *env, jclass cls, jbyteArray jbyteArray1) {
        //加密算法各有不同，这里我就用md5做个示范
        return toMd5(env, jbyteArray1);
}

//md5
jstring toMd5(JNIEnv *env, jbyteArray source) {
    // MessageDigest
    jclass classMessageDigest = env->FindClass("java/security/MessageDigest");
    // MessageDigest.getInstance()
    jmethodID midGetInstance = env->GetStaticMethodID(classMessageDigest, "getInstance",
                                                      "(Ljava/lang/String;)Ljava/security/MessageDigest;");
    // MessageDigest object
    jobject objMessageDigest = env->CallStaticObjectMethod(classMessageDigest, midGetInstance,
                                                           env->NewStringUTF("md5"));

    jmethodID midUpdate = env->GetMethodID(classMessageDigest, "update", "([B)V");
    env->CallVoidMethod(objMessageDigest, midUpdate, source);

    // Digest
    jmethodID midDigest = env->GetMethodID(classMessageDigest, "digest", "()[B");
    jbyteArray objArraySign = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(objMessageDigest, midDigest);

    jsize intArrayLength = env->GetArrayLength(objArraySign);
    jbyte *byte_array_elements = env->GetByteArrayElements(objArraySign, NULL);
    size_t length = (size_t) intArrayLength * 2 + 1;
    char *char_result = (char *) malloc(length);
    memset(char_result, 0, length);
    toHexStr((const char *) byte_array_elements, char_result, intArrayLength);
    // 在末尾补\0
    *(char_result + intArrayLength * 2) = '\0';
    jstring stringResult = env->NewStringUTF(char_result);
    // release
    env->ReleaseByteArrayElements(objArraySign, byte_array_elements, JNI_ABORT);
    // 指针
    free(char_result);
    return stringResult;
}

//转换为16进制字符串
void toHexStr(const char *source, char *dest, int sourceLen) {
    short i;
    char highByte, lowByte;
    for (i = 0; i < sourceLen; i++) {
        highByte = source[i] >> 4;
        lowByte = (char) (source[i] & 0x0f);
        highByte += 0x30;
        if (highByte > 0x39) {
            dest[i * 2] = (char) (highByte + 0x07);
        } else {
            dest[i * 2] = highByte;
        }
        lowByte += 0x30;
        if (lowByte > 0x39) {
            dest[i * 2 + 1] = (char) (lowByte + 0x07);
        } else {
            dest[i * 2 + 1] = lowByte;
        }
    }
}

4.事件就此结束?

到这里就此结束了？too yuang too simple！！！虽然将密钥和加密算法写在了c++中，貌似好像是比较安全了。但是但是万一别人反编译后，拿到c++代码最终生成的so库，然后直接调用so库里的方法去获取密钥并调用加密方法怎么破？看来我们还是要加一步身份校验才行：即在native层对应用的包名、签名进行鉴权校验，校验通过才返回正确结果。下面就是获取apk包名和签名校验的代码：

const char *PACKAGE_NAME = "你的ApplicationId";
//(签名的md5值自己可以写方法获取,或者用签名工具直接获取，一般对接微信sdk的时候也会要应用签名的MD5值)
const char *SIGN_MD5 = "你的应用签名的MD5值注意是大写";

//获取Application实例
jobject getApplication(JNIEnv *env) {
    jobject application = NULL;
    //这里是你的Application的类路径,混淆时注意不要混淆该类和该类获取实例的方法比如getInstance
    jclass baseapplication_clz = env->FindClass("com/test/component/BaseApplication");
    if (baseapplication_clz != NULL) {
        jmethodID currentApplication = env->GetStaticMethodID(
                baseapplication_clz, "getInstance",
                "()Lcom/test/component/BaseApplication;");
        if (currentApplication != NULL) {
            application = env->CallStaticObjectMethod(baseapplication_clz, currentApplication);
        }
        env->DeleteLocalRef(baseapplication_clz);
    }
    return application;
}


bool isRight = false;
//获取应用签名的MD5值并判断是否与本应用的一致
jboolean getSignature(JNIEnv *env) {
    LOGD("getSignature isRight: %d", isRight ? 1 : 0);
    if (!isRight) {//避免每次都进行校验浪费资源，只要第一次校验通过后，后边就不在进行校验
        jobject context = getApplication(env);
        // 获得Context类
        jclass cls = env->FindClass("android/content/Context");
        // 得到getPackageManager方法的ID
        jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageManager",
                                         "()Landroid/content/pm/PackageManager;");

        // 获得应用包的管理器
        jobject pm = env->CallObjectMethod(context, mid);

        // 得到getPackageName方法的ID
        mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");
        // 获得当前应用包名
        jstring packageName = (jstring) env->CallObjectMethod(context, mid);
        const char *c_pack_name = env->GetStringUTFChars(packageName, NULL);

        // 比较包名,若不一致，直接return包名
        if (strcmp(c_pack_name, PACKAGE_NAME) != 0) {
            return false;
        }
        // 获得PackageManager类
        cls = env->GetObjectClass(pm);
        // 得到getPackageInfo方法的ID
        mid = env->GetMethodID(cls, "getPackageInfo",
                               "(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
        // 获得应用包的信息
        jobject packageInfo = env->CallObjectMethod(pm, mid, packageName,
                                                    0x40); //GET_SIGNATURES = 64;
        // 获得PackageInfo 类
        cls = env->GetObjectClass(packageInfo);
        // 获得签名数组属性的ID
        jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
        // 得到签名数组
        jobjectArray signatures = (jobjectArray) env->GetObjectField(packageInfo, fid);
        // 得到签名
        jobject signature = env->GetObjectArrayElement(signatures, 0);

        // 获得Signature类
        cls = env->GetObjectClass(signature);
        mid = env->GetMethodID(cls, "toByteArray", "()[B");
        // 当前应用签名信息
        jbyteArray signatureByteArray = (jbyteArray) env->CallObjectMethod(signature, mid);
        //转成jstring
        jstring str = toMd5(env, signatureByteArray);
        char *c_msg = (char *) env->GetStringUTFChars(str, 0);
        LOGD("getSignature release sign md5: %s", c_msg);
        isRight = strcmp(c_msg, SIGN_MD5) == 0;
        return isRight;
    }
    return isRight;
}


//有了校验的方法，所以我们要对第3步中，获取密钥和加密方法的进行修改，添加校验的逻辑
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_test_util_HttpKeyUtil_getHttpSecretKey
        (JNIEnv *env, jclass cls, jint index) {
    if (getSignature(env)){//校验通过
      if (随机数条件1) {
        return env->NewStringUTF(KEY1);
      } else if (随机数条件2) {
        return env->NewStringUTF(KEY2);
      } else if (随机数条件3) {
        return env->NewStringUTF(KEY3);
      } else {
        return env->NewStringUTF(UNKNOWN);
      }
    }else {
        return env->NewStringUTF(UNKNOWN);
    }
}

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_test_util_HttpKeyUtil_getSecretValue
        (JNIEnv *env, jclass cls, jbyteArray jbyteArray1) {
        //加密算法各有不同，这里我就用md5做个示范
    if (getSignature(env)){//校验通过
       return toMd5(env, jbyteArray1);
    }else {
        return env->NewStringUTF(UNKNOWN);
    }
}

5.总结

以上就是此次事件native的相关代码，至于如何生成so库可以自行百度。从此次事件中需要反思的几点是：

• 安全性的认识，安全无小事
• 发布出去的包必须走加固流程，为了防止疏漏，禁止人工打包加固，全部通过脚本实现
• 服务端增加相关风险的报警机制