Android程序签名

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——Keytool和Jarsigner——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。Eclipse的ADT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keystore和key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Keytool和Jarsigner。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Keytool对SDK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JDK中Keytool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。Jarsigner和Keytool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Debug的keystore和key。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/ADT和Ant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

在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/avd（OS X和Linux），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keystore和Debug 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.   在Release模式下编译程序

3.   使用密钥签名程序

4.   对齐APK包

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keystore和key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 命名包含密钥的keystore
-storepass 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 设定key的别名
-keyalg 指定生成key时使用的加密算法。支持DSA和RSA。
-dname 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（CN，OU等）。
-validity Key的有效期，天数。

注意：推荐使用10000或更大的数。
-keypass 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keystore和key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。keystore和key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. 在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-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keystore和key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-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3和4）。了解如何在build.properties文件中指定keystore和alias，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 指定包含密钥的keystore的名字
-verbose 日志输出
-storepass 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 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Jarsigner对my_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keystore和key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key对apk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包

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。
zipalign由Android 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Keytool和Jarsigner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Keytoo和Jarsigner。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：

    * 为key和keystore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和-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和-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keystore和key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。