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前置知识

PKCS#7、X.509、DER 、PEM、数字签名、数字证书 这些都是在处理公钥加密、数字签名时，常见的一些名词，但是我一直对他们不甚了解，尤其是前面两个。下面的内容是对它们的一些介绍。

DER 和 PEM

首先，二者都是常用的用于公钥密码密钥/证书的编码方式，而且可以相互转换。

DER

DER：Distinguished Encoding Rules，可分辩编码规则。具体来说，DER 是对 ASN.1 值的一种二进制编码方式。
在电信和计算机网络领域，ASN.1（Abstract Syntax Notation One) 是一套标准，是描述数据的表示、编码、传输、解码的灵活的记法。它提供了一套正式、无歧义和精确的规则以描述独立于特定计算机硬件的对象结构。

PEM

PEM：Privacy-Enhanced Mail，隐私增强邮件。简单来说，PEM就是对DER数据进行 Base64 编码后，前后加上头。格式如下：

数字证书 和 X.509

数字证书

数字证书是在 Internet 上唯一地标识人员和资源的电子文件。数字证书可以防止中间人攻击，具体的介绍可以看下面的链接：数字证书简介

X.509

X.509 是数字证书的一种标准格式，通俗来说就是一种数字证书的发布者、公钥等信息的组织形式。下图就是一个 X.509 格式的数字证书的内容：
notion image

数字签名 和 PKCS#7

数字签名

什么是数字签名，以及它和数字证书的关系。参考：数字签名是什么？

PKCS#7

在密码学中，PKCS#7是用于存储签名或加密数据 标准语法。我个人的理解是，在传输签名后的数据时，我们传输的数据需要包括：原文、数字证书（在 PKCS#7 中就是 X.509 格式的）、签名算法（如 RSA Signature with SHA-256）、签名数据等数据，而PKCS#7 就是规定了这些数据的组织形式的一个标准。
我们可以使用 openssl 工具对 PKCS#7格式的数据，进行解析、展示：
notion image

正题

这里主要是为了解答我自己的这么几个问题：
  • 在日常开发中，通过 PackageInfo.signatures 拿到的是什么？
  • Android 的签名验证机制是如何工作的？
阅读以下内容之前，请先阅读下文：Android 签名机制 v1、v2、v3
好，看完后第二个问题解决了。🤣

问题一

分析

分析源代码写的很乱，可以自己看省流
第一个问题还是不知道，通过对 Android 源代码的最终发现，PackageInfo.signatures 是在 PackageParser 这个类进行的赋值，而 PackageParser 则是使用 ApkSignatureVerifier#verify 这个方法获取的签名信息。这个类中依次尝试使用 V4、V3、V2、V1对apk 进行签名校验，我们这里挑最具通用性，也最容易理解的 V1 来进行阅读。
V1、V2、V3、V4 签名，参考 Android 官方文档：应用签名
首先，获取 apk 文件 META-INF 目录下，以 RSA、DSA、EC 为拓展名的文件，作为"证书文件"。以 CERT.RSA 为例，接下来就会获取 CERT.SF 文件内容，然后校验 CERT.SF文件内容。
前面提到了 PKCS#7，CERT.RSA 就是 PKCS#7 格式的签名数据，其中包括数字证书、签名算法（如 RSA Signature with SHA-256）、签名数据等数据，可以说除了原文该有的基本都有。而原文就是 CERT.SF 的文件内容。
然后是使用签名文件（SF 文件）检验 MF 文件没有被修改过，并把SF文件和其对应的证书链对应起来了，还有把SF文件和SF文件中所包含的文件对应起来（看起来好像是一个文件可能被多个 SF 文件包含，但是我没见过）。
然后，获取 AndroidManifest.xml 文件对应的 ZipEntry, 调用 loadCertificates函数，结果经过 convertToSignatures 得到的结果就是 PackageInfo.signatures
看来关键就在于 loadCertificates 这个函数了，
首先是题外的，readFullyIgnoringContents 是在干什么呢？ 读了又不要，很奇怪吧。其实 jarFile.getInputStream 获取的是 StrictJarFile.JarFileInputStream
这里还有一个比较关键的函数 initEntry，它把 MANIFEST.MF 文件的解析结果（包括摘要算法、摘要值）、对这个 entry 进行签名的证书链（一般都是自签名的就一个，也没链）列表（也就是 .SF 列表，一般来说就一个）融入到了 Entry 中。
而 JarFile.JarFileInputStream 的 read 方法是经过重写的
所以这个调用是为了检查 APK 中包含的所有文件，对应的摘要值与 MANIFEST.MF 文件中记录的值是否一致。
回归正题，getCertificateChains 方法获取了转换所需的 Certificate[][] ，他的很简单，其实就是从前面代码中的verifiedEntries中获取对应 entry 的 certChains。
好的总结一下，我的理解就是获取的对 AndroidManifest.xml 这个文件进行签名的证书。在一般情况下，就是 CERT.RSA 文件（PKCS#7格式）中的证书部分。
那么 convertToSignatures 做了什么呢？

省流

好，PackageInfo.signatures 得到其实就是公钥数字证书转换为 DER 格式的二进制数据。
Python 可以直接用 androguard 获取，
注意！其提供的 get_signatures 是不对的，如下图它直接返回了签名数据的全部内容，而我们需要的只有公钥数字证书部分。
notion image