给Android的APK程序签名和重新签名的方法

签名工具的使用
Android源码编译出来的signapk.jar既可给apk签名，也可给rom签名的。使用格式：

java –jar signapk.jar [-w] publickey.x509[.pem] privatekey.pk8 input.jar output.jar

• -w 是指对ROM签名时需使用的参数
• publickey.x509[.pem] 是公钥文件
• privatekey.pk8 是指 私钥文件
• input.jar 要签名的apk或者rom
• output.jar 签名后生成的apk或者rom

signapk.java

1) main函数
main函数会生成公钥对象和私钥对象，并调用addDigestsToManifest函数生成清单对象Manifest后，再调用signFile签名。

 public static void main(String[] args) {
 //...
 boolean signWholeFile = false;
 int argstart = 0;
 /*如果对ROM签名需传递-w参数*/
 if (args[0].equals("-w")) {
  signWholeFile = true;
  argstart = 1;
 }
 // ...
 try {
  File publicKeyFile = new File(args[argstart+0]);
  X509Certificate publicKey = readPublicKey(publicKeyFile);
  PrivateKey privateKey = readPrivateKey(new File(args[argstart+1]));
  inputJar = new JarFile(new File(args[argstart+2]), false);
  outputFile = new FileOutputStream(args[argstart+3]);
  /*对ROM签名，读者可自行分析，和Apk饿签名类似，但是它会添加otacert文件*/
  if (signWholeFile) {
   SignApk.signWholeFile(inputJar, publicKeyFile, publicKey,
    privateKey, outputFile);
  }
  else {
   JarOutputStream outputJar = new JarOutputStream(outputFile);
   outputJar.setLevel(9);
   /*addDigestsToManifest会生成Manifest对象,然后调用signFile进行签名*/
   signFile(addDigestsToManifest(inputJar), inputJar,
   publicKeyFile, publicKey, privateKey, outputJar);
   outputJar.close();
  }
 } catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
  System.exit(1);
 } finally {
  //...
 }
}

2) addDigestsToManifest
首先我们得理解Manifest文件的结构，Manifest文件里用空行分割成多个段，每个段由多个属性组成，第一个段的属性集合称为主属性集合，其它段称为普通属性集合，普通属性集合一般会有Name属性，作为该属性集合所在段的名字。Android的manifeset文件会为zip的所有文件各自建立一个段，这个段的Name属性的值就是该文件的path+文件名，另外还有一个SHA1-Digest的属性，该属性的值是对文件的sha1摘要用base64编码得到的字符串。
Manifest示例：

Manifest-Version: 1.0
Created-By: 1.6.0-rc (Sun Microsystems Inc.)

Name: res/drawable-hdpi/user_logout.png
SHA1-Digest: zkQSZbt3Tqc9myEVuxc1dzMDPCs=

Name: res/drawable-hdpi/contacts_cancel_btn_pressed.png
SHA1-Digest: mSVZvKpvKpmgUJ9oXDJaTWzhdic=

Name: res/drawable/main_head_backgroud.png
SHA1-Digest: fe1yzADfDGZvr0cyIdNpGf/ySio=

Manifest-Version属性和Created-By所在的段就是主属性集合，其它属性集合就是普通属性集合，这些普通属性集合都有Name属性，作为该段的名字。
addDigestsToManifest源代码：

private static Manifest addDigestsToManifest(JarFile jar)
   throws IOException, GeneralSecurityException {
 Manifest input = jar.getManifest();
 Manifest output = new Manifest();
 Attributes main = output.getMainAttributes();
 if (input != null) {
  main.putAll(input.getMainAttributes());
 } else {
  main.putValue("Manifest-Version", "1.0");
  main.putValue("Created-By", "1.0 (Android SignApk)");
 }
 MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");
 byte[] buffer = new byte[4096];
 int num;
 // We sort the input entries by name, and add them to the
 // output manifest in sorted order. We expect that the output
 // map will be deterministic.
 TreeMap<String, JarEntry> byName = new TreeMap<String, JarEntry>();

 for (Enumeration<JarEntry> e = jar.entries(); e.hasMoreElements(); ) {
  JarEntry entry = e.nextElement();
  byName.put(entry.getName(), entry);
 }

 for (JarEntry entry: byName.values()) {
  String name = entry.getName();
  if (!entry.isDirectory() && !name.equals(JarFile.MANIFEST_NAME) &&
   !name.equals(CERT_SF_NAME) && !name.equals(CERT_RSA_NAME) &&
   !name.equals(OTACERT_NAME) &&
   (stripPattern == null ||
    !stripPattern.matcher(name).matches())) {
   InputStream data = jar.getInputStream(entry);
   /*计算sha1*/
   while ((num = data.read(buffer)) > 0) {
    md.update(buffer, 0, num);
   }
   Attributes attr = null;
   if (input != null) attr = input.getAttributes(name);
   attr = attr != null ? new Attributes(attr) : new Attributes();
   /*base64编码sha1值得到SHA1-Digest属性的值*/
   attr.putValue("SHA1-Digest",
       new String(Base64.encode(md.digest()), "ASCII"));
   output.getEntries().put(name, attr);
  }
 }
 return output;
}

3) signFile
先将inputjar的所有文件拷贝至outputjar，然后生成Manifest.MF，CERT.SF和CERT.RSA

public static void signFile(Manifest manifest, JarFile inputJar,
File publicKeyFile, X509Certificate publicKey, PrivateKey privateKey,
 JarOutputStream outputJar) throws Exception {
 // Assume the certificate is valid for at least an hour.
 long timestamp = publicKey.getNotBefore().getTime() + 3600L * 1000;
 JarEntry je;
 // 拷贝文件
 copyFiles(manifest, inputJar, outputJar, timestamp);
 // 生成MANIFEST.MF
 je = new JarEntry(JarFile.MANIFEST_NAME);
 je.setTime(timestamp);
 outputJar.putNextEntry(je);
 manifest.write(outputJar);
 // 调用writeSignatureFile 生成CERT.SF
 je = new JarEntry(CERT_SF_NAME);
 je.setTime(timestamp);
 outputJar.putNextEntry(je);
 ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
 writeSignatureFile(manifest, baos);
 byte[] signedData = baos.toByteArray();
 outputJar.write(signedData);
 // 非常关键的一步 生成 CERT.RSA
 je = new JarEntry(CERT_RSA_NAME);
 je.setTime(timestamp);
 outputJar.putNextEntry(je);
 writeSignatureBlock(new CMSProcessableByteArray(signedData),
      publicKey, privateKey, outputJar);
}

4) writeSignatureFile
生成CERT.SF，其实是对MANIFEST.MF的各个段再次计算Sha1摘要得到CERT.SF。

private static void writeSignatureFile(Manifest manifest, OutputStream out)
  throws IOException, GeneralSecurityException {
 Manifest sf = new Manifest();
 Attributes main = sf.getMainAttributes();
 //添加属性
 main.putValue("Signature-Version", "1.0");
 main.putValue("Created-By", "1.0 (Android SignApk)");
 MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");
 PrintStream print = new PrintStream(
   new DigestOutputStream(new ByteArrayOutputStream(), md),
   true, "UTF-8");
 // 添加Manifest.mf的sha1摘要
 manifest.write(print);
 print.flush();
 main.putValue("SHA1-Digest-Manifest",
     new String(Base64.encode(md.digest()), "ASCII"));
 //对MANIFEST.MF的各个段计算sha1摘要
 Map<String, Attributes> entries = manifest.getEntries();
 for (Map.Entry<String, Attributes> entry : entries.entrySet()) {
  // Digest of the manifest stanza for this entry.
  print.print("Name: " + entry.getKey() + "\r\n");
  for (Map.Entry<Object, Object> att : entry.getValue().entrySet()) {
   print.print(att.getKey() + ": " + att.getValue() + "\r\n");
  }
  print.print("\r\n");
  print.flush();

  Attributes sfAttr = new Attributes();
  sfAttr.putValue("SHA1-Digest",
      new String(Base64.encode(md.digest()), "ASCII"));
  sf.getEntries().put(entry.getKey(), sfAttr);
 }
 CountOutputStream cout = new CountOutputStream(out);
 sf.write(cout);
 // A bug in the java.util.jar implementation of Android platforms
 // up to version 1.6 will cause a spurious IOException to be thrown
 // if the length of the signature file is a multiple of 1024 bytes.
 // As a workaround, add an extra CRLF in this case.
 if ((cout.size() % 1024) == 0) {
  cout.write('\r');
  cout.write('\n');
 }
}

5) writeSignatureBlock
采用SHA1withRSA算法对CERT.SF计算摘要并加密得到数字签名，使用的私钥是privateKey，然后将数字签名和公钥一起存入CERT.RSA。这里使用了开源库bouncycastle来签名。

private static void writeSignatureBlock(
 CMSTypedData data, X509Certificate publicKey, PrivateKey privateKey,
 OutputStream out)
 throws IOException,
   CertificateEncodingException,
   OperatorCreationException,
   CMSException {
 ArrayList<X509Certificate> certList = new ArrayList<X509Certificate>(1);
 certList.add(publicKey);
 JcaCertStore certs = new JcaCertStore(certList);
 CMSSignedDataGenerator gen = new CMSSignedDataGenerator();
 //签名算法是SHA1withRSA
 ContentSigner sha1Signer = new JcaContentSignerBuilder("SHA1withRSA")
  .setProvider(sBouncyCastleProvider)
  .build(privateKey);
 gen.addSignerInfoGenerator(
  new JcaSignerInfoGeneratorBuilder(
   new JcaDigestCalculatorProviderBuilder()
   .setProvider(sBouncyCastleProvider)
   .build())
  .setDirectSignature(true)
  .build(sha1Signer, publicKey));
 gen.addCertificates(certs);
 CMSSignedData sigData = gen.generate(data, false);

 ASN1InputStream asn1 = new ASN1InputStream(sigData.getEncoded());
 DEROutputStream dos = new DEROutputStream(out);
 dos.writeObject(asn1.readObject());
}

采用命令行重新签名APK
重新签名apk，其实也有最简单的方法，即下载一个重新签名的工具re-sign.jar，将apk拖进此工具的窗口就生成了重新签名的apk了。下面我就来讲讲复杂的重新签名的方式：采用命令行方法。
一、配置环境，需安装jdk,sdk
二、在已成功安装jdk的目录中找到jarsigner.exe文件，本机的目录如下：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin
三、去除准备重新签名的apk本身的签名（fantongyo.apk）
将apk以Winrar方式打开，删除META-INF文件夹即可，并将此Apk文件拷贝至C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin目录中
Apk压缩包内容解析：
1.META-INF目录：存放签名后的CERT和MANIFEST文件，用于识别软件的签名及版本信息
2.rest目录：存放各种Android原始资源，包括：动画anim、图片drawable、布局layout、菜单、xml等等
3.AndroidManifest.xml编码后的Android项目描述文件，包括了Android项目的名称、版限、程序组件描述等等
4.Classes.dex编译后Class被dx程序转换成Dalvik虚拟机的可执行字节码文件
5.Resources.arsc所有文本资源的编译产物，里面包含了各Location对应的字符串资源
四、重新签名Apk文件
方法一：通过命令重新生成AndroidApk包签名证书后再重新签名Apk文件
1.在cmd中切换到jdk的bin目录中：cd C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin 回车
2.再输入以下的命令：

Keytool -genkey -alias fantongyo.keystore -keyalg RSA -validity 20000 -keystore fantongyo.keystore
/*解释：keytool工具是Java JDK自带的证书工具
-genkey参数表示：要生成一个证书（版权、身份识别的安全证书）
-alias参数表示：证书有别名，-alias fantongyo.keystore表示证书别名为:fantongyo
-keyalg RSA表示加密类型，RSA表示需要加密，以防止别人盗取
-validity 20000表示有效时间20000天( K3
-keystore fantongyo.keystore表示要生成的证书名称为fantongyo
*/

输入完回车后屏幕显示：
输入keystore密码：[密码不回显]（一般建议使用20位，最好记下来后面还要用）
再次输入新密码：[密码不回显]( o' ^$ _( F( K& I0
您的名字与姓氏是什么？
[Unknown]：fantongyo
您的组织单位名称是什么？
[Unknown]：fantong
您的组织名称是什么？
[Unknown]：life
您所在的城市或区域名称是什么？) L# V' |. E0 f; {
[Unknown]：shenzhen
您所在的州或省份名称是什么？
[Unknown]：guangdong
该单位的两字母国家代码是什么
[Unknown]：CN
CN=fantongyo, U=fantong, O=fantong team, L=shenzhen, ST=guangdong, C=CN正确吗？
[否]：Y
输入< mine.keystore>的主密码
（如果和keystore密码相同，按回车）：
查看C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin目录下，生成了一个签名用的证书文件 fantongyo.keystore
3.重新签名Apk文件
在cmd中输入：jarsigner –verbose –keystore fantongyo.keystore –signedjar fantongyo_signed.apk fantongyo.apk fantongyo.keystore
/*解释：* ^, {& k1 Z. M* P/ M+ K5 n5 hjarsigner是Java的签名工具# K8 ~% s# Y. @6 P
-verbose参数表示：显示出签名详细信息
-keystore表示使用当前目录中的fantongyo.keystore签名证书文件。
-signedjar fantongyo_signed.apk表示签名后生成的APK名称，% v! a7 e2 v4 W# ]; Gfantongyo.apk表示未签名 的APK Android软件,fantongyo.keystore表示别名
*/
输入完回车后屏幕显示：
jar已签名。

在C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin目录下已重新生成fantongyo_signed.apk文件

方法二、以android自带的debug.keystore重新签名Apk文件
1.打开eclipse，菜单栏Window—>Preferences—>Android—>Build—>Default debug keystore目录（我的编辑器显示：C:\Users\Administrator\.android\debug.keystore）
2.将debug.keystore文件拷贝至C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin目录下
3.在cmd中切换到jdk的bin目录中：cd C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_20\bin 回车
4.再输入以下的命令：

代码如下:

jarsigner -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -keystore debug.keystore -storepass android -keypass android fantongyo.apk androiddebugkey

回车
5.在sdk中找到zipalign文件，我电脑的目录为：E:\SoftWare\adt-bundle-windows-x86-20140702\sdk\build-tools\android-4.4W
在cmd中切换到sdk的存放zipalign.exe文件的目录中：

cd E:\SoftWare\adt-bundle-windows-x86-20140702\sdk\build-tools\android-4.4W

6.再输入：zipalign 4 fantongyo.apk fantongyo_signed.apk即可（fantongyo_signed.apk是   重新签名后的apk文件）