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RandyWei
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应用程序签名

 
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这篇文章将阐述在应用程序发布前有关应用程序签名的内容。

概述

Android系统要求,所有的程序经过数字签名后才能安装。Android系统使用这个证书来识别应用程序的作者,并且建立程序间的信任关系。证书不是用于用户控制哪些程序可以安装。证书不需要授权中心来签名:Android应用程序上使用自己签名的证书是完全允许且普遍的。

理解Android应用程序签名有以下几个重要点:

·           所有的应用程序都必须签名。系统不会安装任何一个不签名的程序。

·           你可以使用自己的证书来签名。不需要任何授权中心。

·           当你要为最终用户发布你的应用程序的时候,你必须签入一个合适的密钥。你不可以发布程序的时候还使用SDK工具签入的Debug Key

·           系统只在安装应用程序的时候检测证书的有效期。如果应用程序在安装之后证书失效了,那么,应用程序还是可以正常工作。

·           你可以使用标准工具——KeytoolJarsigner——生成Key并签名apk文件。

·           一旦你为应用程序签名了,一定要使用zipalign工具来优化最终的APK包。

Android系统不会安装和运行没有正确签名的应用程序。这条规则适用于任何运行Android系统的地方,不管是真机还是模拟器。正是由于这个原因,你必须在模拟器或真机上运行/调试程序之前对程序进行签名。

当你调试应用程序时,Android SDK工具替你对应用程序进行了签名。EclipseADT插件和Ant编译工具都提供了两种签名模式——Debug模式和Release模式。

·           当开发和测试时,你可以使用Debug模式。在Debug模式下,编译工具使用内嵌在JDK中的Keytool工具来创建一个keystore和一个key(包含公认的名字和密码)。在每次编译的时候,使用这个Debug Key来为apk文件签名。由于密码是公认的,在每次编译的时候,也不需要提示你输入keystorekey密码。

·           当你的程序准备发布时,你必须在Release模式下,使用密钥来为apk文件签名。有以下两种方式可以做到:

o    命令行中使用KeytoolJarsigner。在这个方法中,首先需要编译出一个未签名的apk。然后使用Jarsigner(或相似的工具),用你的密钥为apk手动签名。如果你没有合适的密钥,你可以运行Keytool来手动生成自己的keystore/key

o    使用ADT导出向导。如果你使用Eclipse/ADT插件进行开发,你可以使用导出向导来编译程序,生成密钥(如果需要),并为apk签名,所有这些操作都在导出向导中。一旦你的程序签名了,别忘了运行zipalign来为apk进行额外的优化。

签名策略

应用程序签名的某些方面可能会影响应用程序的开发,特别是你打算一起发布多个应用程序的时候。

一般来说,推荐的策略是在整个应用程序寿命内,所有的程序签上相同的证书。以下有几个应该这么做的原因:

·         应用程序升级——当你对应用程序进行升级时,如果你想用户平稳的升级,那么,你就需要签上相同的证书。当系统安装一个升级应用程序时,如果新版本的证书与老版本的证书有匹配的话,那么,系统才会允许进行升级。如果你没有为版本签上合适的证书,当你安装时,你需要给应用程序指定一个新的包名——在这种情况下,用户安装的新版本,被当作是一个全新的应用程序。

·         应用程序模块化——如果应用程序请求的话,Android系统允许签有相同证书的应用程序运行在相同的进程里,这样,系统就会把它们看作是一个单一的应用程序。用这种方法配置应用程序,用户可以选择更新每个独立的模块。

·         代码/数据权限共享——Android系统提供了基于签名的权限检查,因此,如果应用程序间签有特定的证书,那么,它们之间可以共享功能。通过多个程序签有相同的证书并且使用基于签名的权限检查,你的程序可以以一种安全的方式共享代码和数据。

还有一个决定签名策略的重要因素是:如何设定key的有效期。

·         如果你计划支持单个应用程序的升级,你需要确保你的key拥有一个超过期望的应用程序生命周期的有效期。推荐使用25年或更多的有效期。当你的key过期了,用户也就不能平稳的更新到新版本了。

·         如果你想给多个无关的应用程序签上相同的key,那么,你必须确保key的有效期超过所有应用程序所有版本的生命周期,包括将来有可能添加到这一阵营的程序。

·         如果你想在Android Market上发布你的程序,key的有效期必须在2033.10.22以后。Market服务器强制这一要求,目前是保证用户可以平稳的更新他们的程序。

当你设计应用程序时,一定要把这些点记在脑子里,并且使用一个合适的证书来为应用程序签名。

签名的基本设定

在你开始之前,你必须保证KeytoolSDK编译工具来说是可利用的。多数情况下,你可以通过设置JAVA_HOME环境变量来告诉SDK编译工具如何找到Keytool。另外,你还可以添加JDKKeytool的路径到PATH的变量里。

如果你在Linux上开发,并且使用GNU编译器来编译Java,那么,请确保系统是使用JDK中的Keytool,而不是gcj。如果Keytool已经在你的PATH中,它有可能是对/usr/bin/keytool的符号链接。在这种情况下,检查符号链接的目标,确保它是指向JDK中的Keytool

如果你打算对公众释放你的应用程序,你还需要Jarsigner工具。JarsignerKeytool都包含在JDK中。

Debug模式下签名

Android编译工具提供了Debug签名模式,使得开发和调试应用程序更加容易,而且还满足Android系统的签名要求。当使用Debug模式编译你的app时,SDK工具会调用Keytool工具自动创建一个Debugkeystorekey。然后,这个Debug key会自动用于apk的签名,这样,你不需要使用你自己的key来为应用程序包签名。

SDK工具使用预先定义好的名字/密码来创建Debug keystore/key

·         Keystore名字:“debug.keysotre

·         Keystore密码:“android

·         Key别名:“androiddebugkey

·         Key密码:“android

·         CN:“CN=Android Debug,O=Android,C=US

如果需要的话,你可以改变Debug keystore/key的位置和名字,或者提供一个自定义的Debug keysotre/key。然而,任何自定义的Debug keystore/key必须使用和默认Debug key(上面描述的)相同的名字和密码。(在Eclipse/ADT中,操作Windows>Preferences>Android>Build实现。)

注意: 你不能将签有Debug证书的应用程序发布给公众。

 

Eclipse 用户

如果你在Eclipse/ADT下开发(并且已经按照上面描述的“签名的基本设定”配置了Keytool),Debug模式下签名默认是开启的。当你运行或是调试应用程序时,ADT会使用Debug证书进行签名,并运行zipalign,然后安装到选择的模拟器或是连接上的设备。整个过程不需要你参与,前提是ADT能访问Keytool

Ant 用户

如果你使用Ant来编译你的apk文件,需要在ant命令中添加debug选项来开启Debug签名模式(假设你正在使用由android工具生成build.xml文件)。当你运行ant debug来编译你的程序时,编译脚本会生成一个keystore/key,并为apk进行签名。然后脚本会使用zipalign工具对apk进行对齐处理。整个过程不需要你参与。阅读“其它IDE下开发:Debug模式编译”来了解更多的信息。

Debug证书过期

Debug模式下签名用的证书(默认是Eclipse/ADTAnt编译)自从它创建之日起,1年后就会失效。

当证书失效时,你会得到一个编译错误,在Ant编译上,错误如下:

debug:
[echo] Packaging bin/samples-debug.apk, and signing it with a debug key...
[exec] Debug Certificate expired on 8/4/08 3:43 PM

Eclipse/ADT中,Android控制台上你将会看到一个相似的错误。

为了解决这个问题,只需要删掉debug.keystore文件即可。AVD默认存储的位置在:~/.android/avdOS XLinux),C:\Documents and Settings\\.android\Windows XP),C:\Users\\.android\Windows Vista)。

当下一次编译的时候,编译工具会重新生成一个新的keystoreDebug key

Release模式下签名

当你的程序准备好释放给其它用户时,你必须:

1.   获取一个合适的密钥

2.      Release模式下编译程序

3.      使用密钥签名程序

4.      对齐APK

如果你是使用Eclipse/ADT插件开发,你可以使用导出向导来完成编译、签名和对齐等操作。在整个过程中,导出向导甚至还可以生成一个新的keystore和密钥。因此,如果你使用Eclipse,你可以直接跳到“使用Eclipse ADT编译和签名”。

1. 获取一个合适的密钥

为了进行程序的签名,首先,你必须有一个合适的密钥。密钥指:

·         个人持有。

·         代表个人、公司或组织实体的身份。

·         拥有一个有效期。有效期推荐超过25年。

如果你在Android Market上发布你的程序,需要注意一点的是:程序的有效期需要在2033.10.22之后。你不能上传一个应用程序,而它的key的有效期是在这个日期之前。

·         不是由Android SDK工具生成的Debug key

如果你没有一个合适的key,你一定要使用Keytool来生成一个。如“基本设定”中描述的,确保Keytool可用。

为了用Keytool生成一个key,使用keytool命令并传入一些可选参数,如下表所示。

警告: 确保密钥的安全。一定要阅读“安全储存你的密钥”中讨论如何确保你的密钥的安全以及这对你和用户为何如此重要。尤其是,当你生成你的密钥时,一定要为keystorekey使用强密码。

 

 

 

 

Keytool选项

描述

-genkey

生成一个键对(公钥和密钥)

-v

日志输出

-keystore <keystore-name>.keystore

命名包含密钥的keystore

-storepass <password>

设定keystore的密码。

基于安全考虑,不要在命令行中包含这一选项,除非你在一个安全的计算机上。如果你不提供,Keytool会提示你输入。这样,你的密码就不会储存在shell记录中了。

-alias <alias_name>

设定key的别名

-keyalg <alg>

指定生成key时使用的加密算法。支持DSARSA

-dname <name>

指定一个描述谁创建key的名字。该值将填入证书发行人的字段。

注意:你不需要在命令行中指明这些选项。如果不提供,Jarsigner会提示你输入每个字段(CNOU等)。

-validity <valdays>

Key的有效期,天数。

注意:推荐使用10000或更大的数。

-keypass <password>

Key的密码。

基于安全考虑,不要在命令行中包含这一选项,除非你在一个安全的计算机上。如果你不提供,Keytool会提示你输入。这样,你的密码就不会储存在shell记录中了。

下面是使用Keytool命令生成密钥的例子:

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

运行上面的例子命令,Keytool会提示你输入keystorekey的密码,并且会提示你输入key中其它的字段。然后,它会生成一个叫做my-release-key.keystore的文件。keystorekey受你输入的密码保护。keystore中包含一个key,有效期为10000天。别名将在后面用到,在程序签名时指当前这个keystore

了解更多关于Keytool的信息,请参考http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/tooldocs/#security

2. Release模式下编译程序

为了给用户释放程序,你必须在Release模式下编译程序。在Release模式下,编译程序不会进行默认签名,并且你需要使用密钥进行签名。

注意: 你不能释放未签名的程序,或签有Debug key的程序。

使用Eclipse

右击Package Explorer中的工程,选择Android Tools>Export Unsigned Application Package,导出一个未签名的apk。然后指定未签名apk的存储位置。(另外,你也可以在Eclipse中打开AndroidManifest.xml文件,打开Manifest Tab,然后点击Export an unsigned APK)。

注意:你也可以使用导出向导来完成编译和签名步骤,参考“使用Eclipse/ADT编译和签名”。

使用 Ant

如果你正在使用Ant,那么你可以在ant命令中加入release选项来开启Release模式。例如,如果你在包含build.xml文件的文件夹上运行Ant,命令可能看起来是这样:

ant release

一般,编译脚本在编译apk的时候不会进行签名。输出的文件位于工程的bin/文件夹中,名为<your_project_name>-unsigned.apk。由于apk文件还没有签名,所以你必须手动的使用密钥进行签名,然后使用zipalign进行对齐。

然而,Ant编译脚本也可以替你执行签名和对齐操作,前提是你在build.properties文件中提供了keystore的名字和key的别名。如果提供了这些信息,编译脚本在执行ant release命令时会提示你输入keystorekey的密码,对包进行签名并对齐。最后输出的文件位于工程的bin/文件夹中,名为<your_project_name>-release.apk。如果按照上述自动签名和对齐操作执行,那么,你就可以跳过下面的手动步骤(步骤34)。了解如何在build.properties文件中指定keystorealias,请参考“其它IDE下开发:Release模式编译”。

3. 使用密钥签名程序

如果你已经准备好要签名的程序包的话,你可以使用Jarsigner工具进行签名。如“基本设定”中描述的,请确保Jarsigner工具可用。此外,确保包含密钥的keystore可用。

为了签名应用程序,你需要运行Jarsigner,并引用应用程序的apk及包含密钥的keystore。下表列出了你可能使用的选项。

Jarsigner选项

描述

-keystore <keystore-name>.keystore

指定包含密钥的keystore的名字

-verbose

日志输出

-storepass <password>

指定keystore的密码。

基于安全考虑,不要在命令行中包含这一选项,除非你在一个安全的计算机上。如果你不提供,Jarsigner会提示你输入。这样,你的密码就不会储存在shell记录中了

-keypass <password>

指定密钥的密码。

基于安全考虑,不要在命令行中包含这一选项,除非你在一个安全的计算机上。如果你不提供,Jarsigner会提示你输入。这样,你的密码就不会储存在shell记录中了

下面是一个使用Jarsignermy_application.apk进行签名的例子,使用了上面创建的keystore

$ jarsigner -verbose -keystore my-release-key.keystore 
my_application.apk alias_name

运行上面的示例命令,Jarsigner会提示你输入keystorekey的密码。然后它会修改apk文件,意味着apk文件现在已经签上名了。注意:你可以使用不同的keyapk多次签名。

检验apk文件是否签名,可以使用下面的命令:

$ jarsigner -verify my_signed.apk

如果apk签名正确,Jarsigner输出“jar verified”。如果你想了解更多的细节,你可以尝试这些命令:

$ jarsigner -verify -verbose my_application.apk

或者

$ jarsigner -verify -verbose -certs my_application.apk

上面的命令,添加-certs选项,将会显示“CN=”行,描述谁创建了密钥。

注意: 如果你看到“CN=Android Debug”,这意味apk文件使用Android SDK生成的Debug key签的名。如果你想发布你的程序,你必须使用自己的密钥替换Debug key进行签名。

了解更多Jarsigner的信息,请参考http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/tooldocs/#security

4. 对齐APK

一旦你对apk文件使用密钥进行签名后,一定要运行zipalign进行对齐。这个工具能做到让那些未压缩的数据以特定的字节对齐。以4字节对齐能优化性能。当对齐后,Android系统能通过mmap()阅读文件,即使它们包含二进制数据,而不是从包中拷贝所有的数据。好处是在运行程序时减少了随机读取内存的消耗。

zipalignAndroid SDK提供,包含在tools/文件夹下。想对齐签名后的apk,执行:

zipalign -v 4 your_project_name-unaligned.apk your_project_name.apk

-v标志表示开始日志输出(可选)。4表示对齐的字节(不要使用非4的数字)。第一个文件参数是你的签名后apk(输入),第二个文件参数是目的apk文件(输出)。如果你想覆盖已经存在的apk,添加-f标志。

注意: 在你使用zipalign优化包之前,输入的apk必须是使用密钥签名后的。如果在zipalign操作之后再签名,那么对齐操作就白做了。

了解更多信息,请阅读“zipalign”工具的文档。

使用Eclipse/ADT编译和签名

如果你在使用Eclipse/ADT插件,你可以使用导出向导导出一个签名的apk(甚至可以创建一个新的keystore,如果需要的话)。导出向导替你做了所有与KeytoolJarsigner交互的工作,并且使用GUI来签名应用程序,替代了上面提到的手动编译、签名和对齐的操作。一旦向导完成了编译和签名,也还会使用zipalign执行包的对齐操作。由于导出向导要使用KeytooJarsigner。你应该确保它们是可用的,如“签名的基本设定”中描述的那样。

安全储存你的密钥

维护密钥的安全是极其重要的。如果你让其他人使用了你的key,或者你把keystore和密码放在一个不安全的地方以至于第三方人员找到并使用了的话,那么,你的授权认证和用户的信任都将受到连累。

如果第三方没有经过你的允许拿走了你的key,那个人就可以签名并发布应用程序,并恶意替换或攻击你的正版程序。这个人还可以签名并发布应用程序,利用你的名义来攻击其它程序或者系统自身,或者破坏、偷取用户数据。

开发者的名声依赖于正确的储存你的密钥,直到它过期。这里有几个安全储存密钥的提示:

·         keykeystore设置强密码。

·         当你使用Keytool生成密钥的时候,不要再命令行中添加-storepass-keypass选项。如果你这样做了,在shell记录中就可以获取你的密码。

·         相似的,当使用Jarsigner来签名程序时,也不要在命令行中添加-storepass-keypass选项。

·         不要把密钥给别人或借给别人,不要让未授权的人知道你的keystorekey的密码。

总而言之,只要你在生成、使用和储存密钥时有安全意识的话,它还是很安全的。 

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