APK Signature Scheme v4

Android 11 รองรับรูปแบบการลงนามที่เข้ากันได้กับสตรีมมิงกับ APK Signature Scheme v4 ลายเซ็น v4 จะอิงตามแฮชทรีของ Merkle จากไบต์ทั้งหมดของ APK ซึ่งเป็นไปตามโครงสร้างของแผนผังแฮช fs-verity ทุกประการ (เช่น ระยะห่างจากขอบเป็น 0 เกลือและระยะห่างจากขอบเป็น 0 ในบล็อกสุดท้าย) Android 11 จะจัดเก็บลายเซ็น ในไฟล์แยกต่างหาก <apk name>.apk.idsigลายเซ็น v4 ต้องใช้ลายเซ็น v2 หรือ v3 เสริม

รูปแบบไฟล์

ฟิลด์ตัวเลขทั้งหมดอยู่ในรูปแบบ Endian ขนาดเล็ก ทุกฟิลด์จะมีค่าเท่ากับจำนวนทั้งหมด เป็น sizeof() โดยไม่มี Padding โดยนัยหรือ เพิ่มการจัดข้อความแล้ว

ด้านล่างนี้คือโครงสร้างตัวช่วยเพื่อให้คำจำกัดความต่างๆ ง่ายขึ้น

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

เนื้อหาไฟล์หลัก:

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
};

คำสำคัญ: หากลายเซ็น v4 มีต้นไม้ Merkle ที่เรียกว่าลายเซ็น complete โดยไม่มีต้นเมอร์เคิลต้นไม้ stripped

hashing_info คือพารามิเตอร์ที่ใช้สำหรับแฮชทรี รุ่น + แฮชรูท

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 มีโครงสร้างต่อไปนี้

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;
};

หมายเหตุ: signing_info โดยรวมจะส่งไปยัง IncFS เป็น BLOB ข้อมูลไบนารี เคอร์เนลให้ ioctl เพื่อดึงข้อมูลร่วมกัน ด้วย hashing_info

• apk_digest ได้มาจากบล็อกการลงชื่อ v3 ของ APK หรือหากไม่ใช่ ที่มีอยู่ จากบล็อก v2 (ดู apk_digest)

หากต้องการสร้างและยืนยันโค้ด signature จะต้องเรียงลำดับ ข้อมูลต่อไปนี้ลงในไบนารี BLOB และส่งไปยัง อัลกอริทึม / การเซ็นชื่อเป็น ข้อมูลที่ลงนาม:

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 คือต้น Merkle ทั้งต้นของ APK ซึ่งมีการคำนวณตามที่อธิบายไว้ในเอกสารประกอบ fs-verity

หมายเหตุ: ช่องนี้เป็นข้อมูลที่ไม่บังคับ และได้รับอนุญาตให้หายไปจากลายเซ็น ในกรณีที่ APK ทั้งหมดพร้อมใช้งานสำหรับเครื่องมือประมวลผลแทน เครื่องมือจะต้องคำนวณโครงสร้างใหม่หลังจากนั้น

ผู้ผลิตและผู้บริโภค

ตอนนี้เครื่องมือ Android SDK ของ apksigner สร้างไฟล์ลายเซ็น v4 แล้ว หากเรียกใช้ด้วยพารามิเตอร์เริ่มต้น การลงชื่อ v4 สามารถปิดใช้ได้ในลักษณะเดียวกัน กับแผนการลงนามอื่นๆ และยังตรวจสอบได้ว่าลายเซ็น v4 เป็น ใช้ได้

adb ต้องการไฟล์ .apk.idsig ไว้ข้าง .apk เมื่อ กำลังเรียกใช้คำสั่ง adb install --incremental
นอกจากนี้ เครื่องมือจะใช้ไฟล์ .idsig เพื่อลองการติดตั้งส่วนเพิ่มโดย และจะกลับไปใช้การติดตั้งตามปกติหากหายไปหรือ ไม่ถูกต้อง

เมื่อมีการสร้างเซสชันการติดตั้ง API การติดตั้งสตรีมมิงใหม่ ใน PackageInstaller ยอมรับอุปกรณ์ที่ถูกตัด ลายเซ็น v4 เป็นอาร์กิวเมนต์แยกต่างหากเมื่อเพิ่มไฟล์ในเซสชัน ณ จุดนี้ มีการส่ง signing_info ไปยัง incfs ในฐานะ ทั้ง BLOB Incfs จะแยกแฮชรูทจาก BLOB

เมื่อมีการคอมมิตเซสชันการติดตั้ง PackageManagerService จะดำเนินการดังกล่าว ioctl เพื่อเรียก BLOB Signing_info จาก incfs แยกวิเคราะห์และยืนยัน ลายเซ็น

คาดว่าคอมโพเนนต์เครื่องมือโหลดข้อมูลส่วนเพิ่มจะสตรีมส่วนของแผนผัง Merkle ของลายเซ็นผ่านทาง API แบบดั้งเดิมของตัวโหลดข้อมูล
package คำสั่ง Service Shell install-incremental ยอมรับไฟล์ลายเซ็น v4 ที่ถูกตัดซึ่งเข้ารหัสเป็น base64 เป็นพารามิเตอร์สําหรับแต่ละไฟล์ เพิ่มไฟล์แล้ว ต้องส่งต้นไม้ Merkle ที่เกี่ยวข้องไปในคำสั่ง stdin

apk_digest

apk_digest เป็นสรุปเนื้อหาแรกตามลำดับ:

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

ดูมีคำนำหน้าความยาว ลำดับของลายเซ็นที่มีคำนำหน้าความยาวใน APK Signature Scheme v3

วันที่

รูปที่ 1: กระบวนการตรวจสอบ APK v4

การตรวจสอบและการทดสอบ

ตรวจสอบการติดตั้งใช้งานโดยใช้การทดสอบหน่วยฟีเจอร์และ CTS

• CtsIncrementalInstallHostTestCases
  • /android/cts/hostsidetests/incrementalinstall

การทดสอบรูปแบบลายเซ็น

หากต้องการทดสอบรูปแบบลายเซ็น ตั้งค่า สภาพแวดล้อมในการพัฒนาซอฟต์แวร์ และทำการทดสอบด้วยตนเองต่อไปนี้

$ atest PackageManagerShellCommandTest

PackageManagerShellCommandIncrementalTest

การทดสอบรูปแบบลายเซ็นด้วย Android SDK (ADB และ apksigner)

หากต้องการทดสอบรูปแบบลายเซ็นด้วย Android SDK ให้ตั้งค่าสภาพแวดล้อมในการพัฒนาซอฟต์แวร์ และตรวจสอบว่าคุณได้ติดตั้งใช้งาน IncFS จากนั้นแฟลชบิลด์ในอุปกรณ์จริงหรือโปรแกรมจำลองเป้าหมาย คุณต้องมี เพื่อสร้างหรือรับ APK ที่มีอยู่ จากนั้นสร้างคีย์การลงชื่อสำหรับแก้ไขข้อบกพร่อง สุดท้ายให้ลงนามและติดตั้ง apk ด้วยรูปแบบลายเซ็น v4 จากโฟลเดอร์บิลด์เครื่องมือ

สัญลักษณ์

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

ติดตั้งเลย

$ ./adb install game.apk

พบการทดสอบเหล่านี้ได้ที่ใด

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