Schemat podpisu plików APK w wersji 4

Android 11 obsługuje schemat podpisywania zgodny ze strumieniowaniem w ramach schematu podpisu plików APK w wersji 4. Podpis w wersji 4 jest oparty na drzewie haszowania Merkle obliczanym na podstawie wszystkich bajtów pliku APK. Jest ona zgodna ze strukturą drzewa skrótów fs-verity (np. wypełnianie zerami zerowymi soli i ostatniego bloku). Android 11 przechowuje podpis w oddzielnym pliku.<apk name>.apk.idsigPodpis w wersji 4 wymaga uzupełniającego podpisu w wersji 2 lub wersji 3.

Format pliku

Wszystkie pola liczbowe są w postaci little-endian. Wszystkie pola zajmują dokładnie tyle bajtów, ile zajmują ich sizeof(), bez dodawania domyślnego wypełnienia ani wyrównania.

Poniżej znajduje się pomocnicza struktura, która upraszcza definicje.

template <class SizeT>
struct sized_bytes {
        SizeT size;
        byte bytes[size];
};

Treść głównego pliku:

struct V4Signature {
        int32 version; // only version 2 is supported as of now
        sized_bytes<int32> hashing_info;
        sized_bytes<int32> signing_info;
        sized_bytes<int32> merkle_tree;  // optional
};

hashing_info to parametry używane do generowania drzewa haszy + hasz główny:

struct hashing_info.bytes {
    int32 hash_algorithm;    // only 1 == SHA256 supported
    int8 log2_blocksize;     // only 12 (block size 4096) supported now
    sized_bytes<int32> salt; // used exactly as in fs-verity, 32 bytes max
    sized_bytes<int32> raw_root_hash; // salted digest of the first Merkle tree page
};

signing_info to struktura:

struct signing_info.bytes {
    sized_bytes<int32> apk_digest;  // used to match with the corresponding APK
    sized_bytes<int32> x509_certificate; // ASN.1 DER form
    sized_bytes<int32> additional_data; // a free-form binary data blob
    sized_bytes<int32> public_key; // ASN.1 DER, must match the x509_certificate
    int32 signature_algorithm_id; // see the APK v2 doc for the list
    sized_bytes<int32> signature;
};

• apk_digest jest pobierany z bloku podpisywania w wersji 3 pliku APK lub, jeśli go nie ma, z bloku w wersji 2 (patrz apk_digest).

Aby utworzyć i zweryfikować kod signature, musisz zakodować te dane w postaci binarnego bloba i przekazać je algorytmowi podpisywania / weryfikacji jako podpisane dane:

struct V4DataForSigning {
        int32 size;
        int64 file_size; // the size of the file that's been hashed.
        hashing_info.hash_algorithm;
        hashing_info.log2_blocksize;
        hashing_info.salt;
        hashing_info.raw_root_hash;
        signing_info.apk_digest;
        signing_info.x509_certificate;
        signing_info.additional_data;
};

1. merkle_tree to cała krotka Merkla pliku APK, obliczona zgodnie z opisem w dokumentacji fs-verity.

Producenci i konsumenci

apksigner Narzędzie Android SDK generuje teraz plik podpisu w wersji 4, jeśli uruchomisz je z parametrami domyślnymi. Podpisywanie w wersji 4 można wyłączyć w taki sam sposób jak inne schematy podpisywania. Może też zweryfikować, czy podpis v4 jest prawidłowy.

adb oczekuje, że plik .apk.idsig będzie obecny obok pliku .apk podczas wykonywania polecenia adb install --incremental
. Domyślnie użyje też pliku .idsig, aby spróbować zainstalować pakiet stopniowo, a jeśli go nie ma lub jest nieprawidłowy, użyje zwykłej instalacji.

Gdy tworzona jest sesja instalacji, nowe API instalacji strumieniowej w PackageInstaller akceptuje odcięty podpis v4 jako oddzielny argument podczas dodawania pliku do sesji. W tym momencie signing_info jest przekazywany do incfs jako całość. Incfs wyodrębnia z bloba hasz główny.

Gdy sesja instalacji jest zatwierdzana, usługa PackageManagerService wykonuje ioctl, aby pobrać blob signing_info z incfs, przeanalizować go i zweryfikować podpis.

Komponent cząstkowego ładowania danych powinien przesyłać część podpisu w formie drzewa Merkle za pomocą natywnego interfejsu API ładowania danych.
package polecenie service shell install-incremental akceptuje odchudzony plik podpisu v4 zakodowany w formacie base64 jako parametr każdego dodanego pliku. Odpowiednie drzewo Merkle musi zostać wysłane w ramach polecenia stdin.

apk_digest

apk_digest to pierwszy dostępny zbiór treści w kolejności:

1. V3, blok 1 MB, SHA2-512 (CONTENT_DIGEST_CHUNKED_SHA512),
2. V3, blok 4 KB, SHA2-256 (CONTENT_DIGEST_VERITY_CHUNKED_SHA256),
3. V3, blok 1 MB, SHA2-256 (CONTENT_DIGEST_CHUNKED_SHA256),
4. V2, SHA2-512,
5. V2, SHA2-256.

Zobacz sekwencję podpisów z długością w prefiksie w schemacie podpisu pliku APK w wersji 3.

Weryfikacja i testowanie

Sprawdź implementację za pomocą testów jednostek funkcji i CTS.

• CtsIncrementalInstallHostTestCases
  • /android/cts/hostsidetests/incrementalinstall

Testowanie formatu podpisu

Aby przetestować format podpisu, skonfiguruj środowisko programistyczne i uruchom te testy ręczne:

$ atest PackageManagerShellCommandTest

PackageManagerShellCommandIncrementalTest

Testowanie formatu podpisu za pomocą pakietu Android SDK (ADB i apksigner)

Aby przetestować format podpisu za pomocą pakietu Android SDK, skonfiguruj środowisko programistyczne i upewnij się, że została zakończona implementacja IncFS. Następnie przeprowadź flashowanie kompilacji na docelowym urządzeniu fizycznym lub w emulatorze. Musisz wygenerować lub pobrać istniejący plik APK, a potem utworzyć klucz debugowania. Na koniec podpisz i zainstaluj plik APK za pomocą formatu podpisu w wersji 4 z folderu build-tools.

Podpis

$ ./apksigner sign --ks debug.keystore game.apk

Zainstaluj

$ ./adb install game.apk

Gdzie można znaleźć te testy?

/android/cts/tests/tests/content/src/android/content/pm/cts/PackageManagerShellCommandIncrementalTest.java