android如何开启v1v2v3签名（android studio入门教程）

安卓手机如何打开.MF文件：深入Android签名机制V1、V2、V3

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了解签名机制是理解Android系统安全性的关键一环。将引导您什么是签名，并深入Android签名机制V1、V2、V3以及它们如何与.MF文件关联。让我们开始这场知识的之旅。

一、签名的起源与意义

签名，一个在日常生活中常见的概念，在数字世界中也有着重要的应用。在Android系统中，签名的主要目的是确保应用程序来源的真实性和完整性，防止被第三方篡改。签名实质上就是在APK文件中写入一个“指纹”，确保APK文件的完整性和真实性。当Android系统安装APK时，会进行签名校验，确保应用程序未被篡改。

二、消息摘要（Message Digest）

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消息摘要是实现签名的基础。消息摘要也被称为数字摘要或数字指纹，通过执行一个单向的Hash函数，生成一个固定长度的Hash值。这个Hash值就是消息摘要。消息摘要具有几个关键特性：无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的；摘要看起来是随机的，无法从摘要中恢复出任何消息；好的摘要算法无法找到碰撞，即无法找到两条消息有相同的摘要。消息摘要广泛应用于数字签名领域，用于验证数据的完整性。

三、数字签名（Digital Signature）

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数字签名是以电子形式存储消息签名的方式。一个完整的数字签名方案由签名算法和验证算法组成。在Android系统中，数字签名主要用于验证应用程序的真实性和完整性。与消息摘要不同，数字签名使用公钥密码体制，包括公钥、私钥和加密解密算法。公钥用于加密，私钥用于解密。这样，只有知道私钥的人才能修改内容并重新签名，从而确保信息的完整性和真实性。这就是签名机制如何确保应用程序的安全性的核心原理。那么，现在我们来了解Android的三种签名机制：V1、V2和V3。这些版本代表了Android签名机制的进化和发展。每种机制都有其特定的优势和适用场景。例如，V3签名机制提供了更高的安全性和灵活性，可以更好地保护应用程序免受重打包等攻击。那么如何打开包含这些签名的.MF文件呢？这通常需要专业的工具或软件来和查看其中的内容。理解Android签名机制是理解Android系统安全性的重要一环。通过理解签名机制，我们可以更好地理解如何保护我们的应用程序和数据免受未经授权的访问和篡改。在这个过程中，我们也理解了数字安全的基础知识，这些知识可以应用于许多其他领域，如网络安全、文件加密等。希望这篇文章能帮助您更好地理解Android签名机制和.MF文件的相关知识。公钥密码体制是一种重要的加密技术，其核心在于公钥和私钥的配合使用。公钥作为加密的工具，是公开的；而私钥则是解密的密钥，需要严格保密。在这种体制下，任何人都可以使用公钥进行加密，但只有持有相应私钥的人才能解密，这就确保了信息的安全性和隐私性。

在实际应用中，用户会生成一对公钥和私钥，将公钥公开分享给他人，而保留私钥为自己所用。目前，RSA密码体制是最广泛使用的公钥密码体制之一。

除了公钥密码体制，还有对称加密算法和非对称加密算法两种加密方式。对称加密算法使用同一个密钥进行加密和解密，要求密钥必须保密；而非对称加密算法则使用不同的密钥进行加密和解密，公钥密码体制就是非对称加密算法的一种。

RSA密码体制作为一种公钥密码体制，其加密解密算法是公开的。用公钥加密的内容只有对应的私钥能够解密，而私钥加密的内容则只有对应的公钥能够解密。这种特性使得RSA广泛应用于数据加密和数字签名等领域。

在数字签名方面，RSA体制可以单独作为一种数字签名方案使用。签名过程实际上是用信源的私钥对消息进行加密，生成签体。而用对应的公钥进行验证，若解密后的消息与***相同，则消息完整，否则不完整。这种方案确保了消息的完整性和来源的可靠性，但并不能保证消息的保密性。

为了提高效率和安全性，数字签名通常与摘要算法结合使用。摘要算法对消息进行摘要，然后对摘要值进行加密，形成数字签名。接收方在接收到原始消息和数字签名后，可以通过对比摘要值验证消息的真实性。这种方案使公钥加密只对消息摘要进行操作，提高了效率，同时保证了安全性。

数字证书则是通过数字签名技术实现的可靠通信的关键。它结合了非对称加密技术和消息摘要技术，确保了通信双方的安全和信任。通过数字证书，我们可以实现安全可靠的在线交易、电子文档传输等应用。

公钥密码体制、非对称加密算法、数字签名和数字证书等技术共同构成了现代密码学的基础。它们在确保信息安全、保护隐私、实现可靠通信等方面发挥着重要作用。随着技术的不断发展，这些密码学技术也将不断更新和完善，为我们提供更加安全、高效的通信保障。一旦数字签名通过验证，接收者便能确认消息的来源是可靠的，同时发送者也无法否认已发送的消息。这一机制在我们的数字通信中扮演着重要的角色。有一个重要的前提我们需要注意，那就是消息的接收者必须获得正确的公钥。

公钥的安全性和可信度至关重要。如果公钥在传输过程中被篡改，那么整个数字签名的验证过程就可能失效，导致我们可能无法识别真正的消息来源。但问题在于，很多时候我们并没有一个安全可靠的通道来预先沟通公钥信息。

那么，如何确保公钥的安全性呢？这就需要引入数字证书来解决这个问题。数字证书是一种经过证书授权中心数字签名的文件，其中包含了公钥拥有者的信息以及公钥。它遵循X.509 V3国际标准，包含了多项关键信息。

这些关键信息包括：证书的发布机构、证书的有效期、证书所有人的公钥、证书所有人的名称、证书所使用的签名算法以及证书发行者对证书的数字签名，也就是指纹，用于保证数字证书的完整性。

数字证书的原理在于，发布证书时，CA机构会根据签名算法对整个证书计算其hash值（指纹）并和证书放在一起。使用者打开证书时，也根据签名算法计算证书的hash值，如果和证书中记录的指纹一致，就说明证书没有被修改过。

可以看出，数字证书本身也运用了数字签名技术，其签名者是具有权威性的CA机构。这些CA机构的根证书已经在设备出厂前预先安装到用户设备中。数字证书能确保其中的公钥确实属于证书所有者，或者可以用来确认对方的身份。

关于数字签名和签名验证的大体流程，可以简要概括为：发送方使用私钥对消息进行加密生成数字签名，接收方使用公钥对数字签名进行解密验证。在这个过程中，数字证书扮演了关键角色，确保了公钥的安全性和可信度。

在Android系统中，随着版本的不断更新，应用的签名方案也在不断发展。目前，Android支持三种应用签名方案：v1方案基于JAR签名，v2方案APK签名方案，以及在Android 9.0中引入的v3方案APK签名方案。其中，v1到v2的升级是为了解决JAR签名方案的安全问题，而v3方案则是在结构和功能上进行了优化。在这个过程中，开发者需要关注的主要变化是渠道签署问题。为了满足不同渠道、市场的需求，我们需要为安装包添加渠道的唯一标识。幸运的是，各大厂商已经开源了自己的签渠道方案，如Walle（美团）、VasDolly（腾讯）等。这些方案为开发者提供了便捷的工具和解决方案。

在Android应用的签名过程中，常用的工具有jarsigner和apksigner两种。它们的签名算法基本相同，主要是使用的文件不同。jarsigner是jdk自带的签名工具，可以对jar进行签名；而apksigner则是Android sdk提供的专门用于Android应用的签名工具。在签名过程中，使用的密钥文件包括pk8（私钥文件）、x509.pem（含有公钥的文件），生成的签名文件统一使用“CERT”命名。APK签名背后的秘密

当我们谈及APK签名，我们必须深入了解keystore文件、pk8、x509.pem等文件之间的关系。他们之间确实存在紧密的联系，可以相互转化。关于转化的具体过程，网上已经有很多详细的例子，这里不再赘述。

在签名过程之前，有一个知识点值得注意。当我们查看一个keystore文件时，会发现其中包含MD5和SHA1摘要，这些摘要代表了keystore中私钥的数据摘要。当我们申请各种开发平台账号时，通常需要提供这些信息。

签名过程简述

当我们拥有一个已签名的APK（例如Sle-release.APK）时，解压它，会在META-INF文件夹下找到三个重要文件：MANIFEST.MF、CERT.SF和CERT.RSA。这三个文件可以被称为“签名三兄弟”，搞清楚了他们的作用，就等于精通了APK的签名过程。

深入理解“签名三兄弟”

1. MANIFEST.MF：此文件中保存了APK中所有文件的遍历结果。对于每个文件，都会使用SHA1（或SHA256）算法计算其摘要，然后进行BASE64编码，写入该文件。每个文件都有一个“Name”属性，表示其在APK包中的路径。

2. CERT.SF：这个文件对MANIFEST.MF的头部进行SHA1（或SHA256）处理，并使用Base64编码进行记录验证。需要注意的是，对于其中的SHA1-Digest值的验证，你可以手动进行。

3. CERT.RSA：此文件包含使用私钥计算出的CERT.SF文件的签名，以及包含公钥信息的数字证书。值得注意的是，Android APK中的CERT.RSA证书是自签名的，无需第三方权威机构发布或认证。用户可以在本地机器上自行生成这个自签名证书。在HTTPS通信中也可以使用自签名证书，但其显示效果可能与使用由CA颁发的证书有所不同。

签名校验过程

签名的验证发生在APK的安装过程中，主要分为三个步骤：检查APK中所有文件的摘要是否与MANIFEST.MF中记录的值匹配；使用证书文件（RSA文件）验证签名文件（SF文件）没有被修改；使用签名文件（SF文件）验证MF文件没有被修改。

为何采用这样的签名流程？

如果你试图更改经过签名的文件并相应地调整摘要值，然后更改MANIFEST.MF文件中的属性值，那么这将与CERT.SF文件中计算的摘要值不一致，验证将会失败。如果你仍然坚持尝试，继续计算MANIFEST.MF的摘要值并更改CERT.SF中的值，那么数字签名值与CERT.RSA文件中记录的值将不匹配，结果依然是验证失败。

那么，是否有可能继续伪造数字签名呢？答案是不可能，因为缺少对应的数字证书私钥。

APK签名方案v2

APK签名方案v2是一种全面的文件签名方案，它能够对APK的每一部分进行细致入微的监控，以确保任何微小的改动都能被察觉。这种方案旨在加快验证速度并保证完整性。

v1签名机制的不足

从Android 7.0开始，Android引入了一套全新的V2签名机制。为什么要推出新的签名机制呢？通过对v1签名的分析，我们发现其存在以下两个可改进之处：

签名校验速度慢。在APK包含大量资源或性能较差的设备上，需要对APK中的所有文件进行摘要计算，这会导致签名校验过程耗时较长，从而影响安装速度。完整性保障不足。META-INF目录用于存储签名信息，这个目录本身并不计入签名校验过程，这意味着可以在这个目录中随意添加文件。某些快速批量打包方案就会利用这一点，在这个目录下添加渠道文件。

为了解决这些问题，Android 7.0 Nougat中引入了全新的APK Signature Scheme v2。

v2带来的变革

v1签名仅针对单个ZIP条目进行验证，这意味着在APK签署后仍然可以进行许多修改甚至可以移动、重新压缩文件。实际上，编译过程中使用的ZIPalign工具就是这样操作的，它会根据正确的字节限制调整ZIP条目，以改善运行时性能。在v2签名中，整个APK（包括META-INF目录中的内容）都会被严密监控，任何改动都将被识别。v2签名将验证归档中的所有字节，而不是单个ZIP条目。这意味着在签署后，无法再运行ZIPalign（必须在签名之前执行）。Google将压缩、调整和签署合并为一步完成。

v2签名模式

简而言之，v2签名模式在原始的APK块中增加了一个新的块签名块。这个块包含了签名、摘要、签名算法、证书链和额外属性等信息。为了保护APK内容，整个APK（以ZIP文件格式）被分为四个区块。其中，应用签名方案的签名信息被保存在第二个区块（APK Signing Block）中，而第一、三、四区块是受保护的。在签名后，任何对这些保护区块的修改都会被新的应用签名方案所察觉。

签名过程

在v2模式下，类似于META-INF文件夹下的信息内容，摘要的计算规则是怎样的呢？对于每个摘要算法，计算过程如下：将APK中的文件按照1MB的大小分割成小块。然后，计算每个小块的数据摘要，数据内容包含特定的标识符和块内容。计算整体的数据摘要，数据内容包含另一个特定标识符、数据块的数量以及每个数据块的摘要内容。这些摘要信息将与数字证书及其他属性一起生成签名数据，并写入到APK Signing Block区块。

签名验证过程

接下来我们来看v2签名的验证过程。整个过程大致如下：对APK进行分割并计算每个分段的摘要；然后，比较这些分段的摘要与存储在APK Signing Block中的摘要是否一致；接着，验证数字证书的有效性；确认其他属性是否匹配。值得注意的是，v2签名机制只在Android 7.0及更高版本中得到支持。

通过这种全新的签名方案，Android能够更快速地完成签名验证，并保证APK的完整性不受损害。这为开发者提供了更强大的保护，确保了用户能够享受到更安全、更稳定的应用程序体验。针对 Android 7.0 及更高版本的设备，应用在安装过程中的签名要求变得尤为严格。如果在安装时系统检测到存在 v2 签名块，那么必须遵循 v2 签名机制，无法回避。否则，系统将降级处理，采用较旧的 v1 签名机制。要明确的是，v1 和 v2 签名机制并非互斥，而是可以共存。当两者同时存在时，v1 版本的 META_INF 目录下的 .SF 文件属性中会有一个特定的标识X-Android-APK-Signed 属性，其值设为 2。

若试图绕过 v2 签名机制，坚持使用 v1 校验，则系统不会允许这样的操作。关于 v2 签名对多渠道打包的影响，之前的方式是通过在 META-INF 目录下添加空文件来标识不同渠道，但在新的应用签名方案下，这种方式不再适用，因为META-INF区域已被列为保护区。对于多渠道打包的解决方案，可以借鉴美团等的现有方案。

随着 Android 9.0 的推出，APK 签名方案也迎来了新的版本v3。在 v2 的基础上，v3 的签名块中新增了一个 Attr 块。这个新块不仅记录了先前的签名信息，还记录了新的签名信息。通过密钥转轮的方案，可以实现签名的替换和升级。这意味着只要持有旧的签名证书，就可以在新 APK 文件中更改签名。

v3 签名的 Attr 块存储了所有的签名信息，以更小的 Level 块形式存储，并以链表的形式组织。每个节点都包含之前版本应用的签名证书。最旧的签名证书对应根节点，系统中的每个节点中的证书为列表中下一个证书签名，从而为新密钥提供证明，证明其应如旧密钥般可信。这个过程类似于 CA 证书的证明过程。已安装的 App 的旧签名能够验证覆盖安装的 APK 的新签名的正确性，实现信任传递。

关于签名校验过程，无论 Android 的签名方案如何升级，其目标是确保向下兼容。在引入 v3 方案后，Android 9.0 及更高版本的设备会按照 APK 签名方案尝试进行签名验证v3、v2、然后是 v1。而较旧的平台会忽略 v3 签名，尝试使用 v2 签名进行验证，若失败则再考虑 v1 签名。整个验证过程逻辑清晰且严格。

值得注意的是，对于覆盖安装的情况，签名校验只支持升级安装，不支持降级安装。也就是说，如果设备上已安装一个使用 v1 签名的 APK，那么可以使用 v2 或 v3 签名的 APK 进行覆盖安装，但反之则不允许。这一规则确保了应用签名的连续性和安全性。

在进行 Android 开发时，特别是涉及到应用签名这一部分，开发者需要密切关注官方的动态和教程。如想了解更多关于 Android Studio 的入门教程或的官方程序签名资讯，可以访问相关官方资源或论坛进行深入学习。