APK 簽名方案 v4

Android 11 通過 APK 簽名方案 v4 支持流兼容的簽名方案。 v4 簽名基於對 APK 的所有字節計算的 Merkle 哈希樹。它完全遵循fs-verity哈希樹的結構（例如，零填充鹽和零填充最後一個塊）。 Android 11 將簽名存儲在單獨的文件中， <apk name>.apk.idsig v4 簽名需要補充的v2或v3簽名。

文件格式

所有數字字段都是小端序。所有字段都佔用與其sizeof()完全相同的字節數，沒有添加隱式填充或對齊。

下面是一個幫助結構來簡化定義。

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

主要文件內容：

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是用於生成哈希樹的參數 + 根哈希：

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是以下結構：

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取自 APK 的 v3 簽名塊，或者，如果不存在，則取自 v2 塊（請參閱apk_digest ）

要創建和驗證signature代碼，必須將以下數據序列化為二進制 blob，並將其作為簽名數據傳遞給簽名/驗證算法：

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是 APK 的整個 Merkle 樹，按照fs-verity文檔中的描述計算。

生產者和消費者

如果您使用默認參數運行apksigner Android SDK 工具，它現在會生成 v4 簽名文件。可以像其他簽名方案一樣禁用 v4 簽名。它還可以驗證 v4 簽名是否有效。

當運行adb install --incremental命令時， adb期望 .apk.idsig 文件出現在 .apk 旁邊
默認情況下，它還將使用 .idsig 文件嘗試增量安裝，如果丟失或無效，它將回退到常規安裝。

創建安裝會話時， PackageInstaller中的新流式安裝 API 在將文件添加到會話時接受剝離的 v4 簽名作為單獨的參數。此時， signing_info作為一個整體傳遞到 incfs 中。 Incfs 從 blob 中提取根哈希。

提交安裝會話時，PackageManagerService 執行 ioctl 以從 incfs 檢索signing_info blob，對其進行解析並驗證簽名。

增量數據加載器組件有望通過數據加載器原生 API 流式傳輸簽名的 Merkle 樹部分。
package service shell 命令install-incremental接受編碼為 base64 的剝離的 v4 簽名文件作為每個添加文件的參數。必須將相應的 Merkle 樹發送到命令的stdin 。

apk_digest

apk_digest是按順序排列的第一個可用內容摘要：

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

請參閱 APK 簽名方案 v3中長度前綴簽名的長度前綴序列。

驗證和測試

使用功能單元測試和 CTS 驗證實現。

• CtsIncrementalInstallHostTestCases
  • /android/cts/hostsidetests/incrementalinstall

測試簽名格式

要測試簽名格式，請設置開發環境並運行以下手動測試：

$ atest PackageManagerShellCommandTest

PackageManagerShellCommandIncrementalTest

使用 Android SDK（ADB 和 apksigner）測試簽名格式

要使用 Android SDK 測試簽名格式，請設置開發環境並確保您已完成IncFS的實現。然後在目標物理設備或模擬器上刷新構建。您需要生成或獲取現有的 APK，然後創建調試簽名密鑰。最後，使用 build-tools 文件夾中的 v4 簽名格式簽名並安裝 apk。

符號

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

安裝

$ ./adb install game.apk

在哪裡可以找到這些測試？

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