CN108733989A - 一种针对Android应用的通信协议加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种针对Android应用的通信协议加密方法，包括对Android应用网络环境进行初始化、替换Android系统中的网络通信接口、在服务端通过自定义动态库接收和发送数据。本发明技术方案使得加密后的协议发送的数据是经过加密处理的，可有效地对Android应用通信协议加密，防止网络通信内容被破解，保护版权，防止他人通过分析网络数据而获取到应用的相关敏感信息。本发明的加密不需要加入专门的SDK，且能够保证开发者正常的开发不会受到影响，能够便捷而有效地实现对Android应用的通信协议进行加密。

Description

一种针对Android应用的通信协议加密方法
技术领域
本发明涉及一种针对Android应用的通信协议加密方法，具体涉及JNI机制、Hook技术和Socket通信。
背景技术
随着移动互联网的发展，移动智能终端的使用越来越普及，尤其是Google公司开源的Android系统更是占据了移动智能终端的绝大部分市场。但是Android应用的安全问题却始终没有很好的解决方案。一般的Android应用都是采用Java语言开发的，逆向分析技术可以很容易得到Android应用的程序流程，篡改应用数据，损害开发者的利益。对Android应用的加固研究迫在眉睫。
在互联网通信开发时有句话叫做一切皆Socket，即软件要通过互联网通信必须要通过Socket。Socket通常也被称作套接字，是应用层和传输层之间的一种抽象层，是对TCP/UDP复杂协议的一种封装。即应用层的所有协议以及传输的数据都会通过Socket才能连接到互联网与远程进程通信。由于中间人攻击等网络攻击技术，能够很容易的得到应用程序通过互联网传输的数据。由于很多开发者不会考虑到这个问题，没有将数据加密再传输，也就是以明文在网络上通信，这样很容易让攻击者通过分析通信内容获取关键信息。
为了应对这种中间人攻击，目前出现了很多方案，如专门针对web的有https协议。但是这只是针对web应用，并不能为所有的通信提供一个通用的加密方案。还有一种方案是重新封装通信的库，在这些库中加入加密模块，能够对通信的数据进行加密。这种方案一般要求开发者在使用通信时调用这种第三方库的接口。而在Android应用中，这种方案都是通过增加一个SDK库的方式来实现的，这样会要求开发者在通信时使用专门的接口，会增加开发者的负担。
上述现有的一些通信协议加密方法，多数是需要增加SDK的，当前并没有针对Android应用通信协议的成熟加密方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种针对Android应用的通信协议加密方法，使得加密后的协议发送的数据是经过加密处理的，保护版权，防止他人通过分析网络数据，获取到应用的相关敏感信息。另外，本发明技术方案不需要专门的SDK，且能够保证开发者正常的开发不会受到影响。
本发明提供的技术方案是：
一种针对Android应用的通信协议加密方法，包括对Android应用网络环境进行初始化、替换Android系统中的网络通信接口、在服务端通过自定义动态库接收和发送数据；具体包括如下步骤：
A.在Android客户端，Android应用网络环境初始化时，执行如下操作：
A1.自定义so库，里面包含自定义的加密模块、解密模块和Hook模块。
A2.将Hook模块的处理流程入口加入到Android应用入口处；
B.替换Android系统中的网络通信接口，执行如下操作：
B1.在Hook模块中，Hook(操作)Android系统中的Socket相关接口函数，主要是send()和recv()；
其中，HOOK模块用于将原来的程序流程中加入一个接口；Hook(操作)一般包括以下步骤：获取目标函数地址；将原程序(目标程序)指令保存，替换成想要执行的模块；恢复堆栈，再执行上述保存的目标程序原来的指令。
B2.在Hook后的send()函数中加入A1所述自定义的加密模块；
B3.在Hook后的recv()函数中加入A1所述自定义的解密模块；
C.服务端接收和发送数据时，执行如下操作：
C1.在服务端实现自定义的动态库，动态库里面包含服务端加密模块、解密模块和Hook模块；此处的加密模块应与A1中的Android端的解密模块相对应(相同)，解密模块应与A1中的Android端的加密模块相对应(相同)。
C2.Hook服务端的Linux系统中Socket相关接口函数(库函数)，主要是函数send()和函数recv()；
C3.在Hook后的send()函数中加入服务端加密模块。
C4.在Hook后的recv()函数中加入服务端解密模块。
通过上述步骤，实现针对Android应用通信协议进行加密操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种针对Android应用的通信协议加密方法，使得加密后的协议发送的数据是经过加密处理的，可以有效地对Android应用通信协议加密，防止网络通信内容被破解，保护版权，防止他人通过分析网络数据而获取到应用的相关敏感信息。另外，本发明技术方案不需要加入专门的SDK，且能够保证开发者正常的开发不会受到影响。因此，本发明针对Android应用的通信协议加密方法便捷而有效。
附图说明
图1是本发明提供的针对Android应用通信协议加密方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
本发明提供一种针对Android应用的通信协议加密方法，使得加密后的协议发送的数据是经过加密处理的，保护版权，防止他人通过分析网络数据，获取到应用的相关敏感信息。另外，本发明技术方案不需要专门的SDK，且能够保证开发者正常的开发不会受到影响。
本发明的具体实施方式如下：
A.在Android应用网络环境初始化时，执行如下操作：
A1.自定义so库，里面包含自定义的加密模块、自定义的解密模块和自定义的Hook模块；
A2.在Android应用入口处插入静态代码，System.load(“xxx.so”)，使用java的jni机制加载自定义so模块；
A3.在通信加密so模块的JNI_ONLOAD()函数中引入Hook流程；
B.替换Android系统中的网络通信接口，在对Socket相关函数进行Hook时，执行如下操作：
B1.主要是针对Android系统提供的Socket相关系统函数send()和recv()进行Hook；Hook就是修改了系统函数内容，但是不会改变其接口；
B2.在send()函数中加入A1中自定义的加密模块，对向网络发送的数据使用服务端的公钥采用RSA算法进行加密；
B3.在recv()函数中加入A1中自定义的解密模块，对向网络发送的数据使用应用端的私钥进行RSA解密；
C.在与服务端通信时，服务端执行如下操作：
C1.主要是针对Linux系统提供的Socket相关系统函数send()和recv()，进行Hook；
C2.在send()函数中加入A1所述加密模块，对向网络发送的数据使用应用端(手机端)的公钥进行RSA加密。
C3.在recv()函数中加入A1所述解密模块，对向网络发送的数据使用服务端的私钥进行RSA解密。
下面通过实例对本发明做进一步说明。本实施例为某应用进行通信协议加密处理，首先在Android客户端找到该应用的主类(通过Android客户端中的AndroidManifest.xml配置文件中可以定位到主类。一般一个Android应用只有一个主类。其名称不定，可以根据AndroidManifest.xml中的android:name＝"android.intent.action.MAIN"这个标签来确定主类)，然后在里面加入静态代码，本实施例采用的静态代码为：System.loadLibrary(“libRsaSocket.so”)。可以引入我们自定义的的so库(so可以利用java的jni机制自己编程实现，包括我们自定义的加解密模块和Hook模块)。在so库中，进行Hook Socket相关函数send()和recv()，这里需要只对这个应用的进程和它的子进程通信数据进行加密。在我们Hook后的send()和recv()系统函数，会调用我们的加解密模块，在我们的加密模块中对数据加密，加密算法采用的是RSA算法。这样做是为了保证不影响其他应用的正常工作。使用成熟的RSA算法对发送数据进行加密，对接收数据进行解密。
静态代码在程序启动时自动执行，不需要其他代码的调用。静态代码需要static关键字来修饰。这里也可以使用非静态代码，但是那样需要修改原来代码的逻辑，会让过程变得复杂。
接下来在服务端也要进行相关函数的Hook，在Linux中，Socket的相关函数也是send()和recv()函数，对这两个函数做和Android客户端(手机端)相同的操作，这样能够保证加密传输的数据能够被服务端无歧义的识别。进而能够保证两端的数据传输正常功能不会受到影响。
采用上述加密方法对Android应用的通信协议进行加密之后，我们通过网络抓包可以看到，传输的数据都是经过加密后的，攻击者无法通过分析网络通信数据来得到有价值的数据。此外，由于我们是对系统函数进行Hook来保证传输数据的加密，这样对于开发者不需要调用我们的接口，能够与开发者进行无缝结合。
需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种针对Android应用的通信协议加密方法，包括对Android应用网络环境进行初始化、替换Android系统中的网络通信接口、在服务端通过自定义动态库接收和发送数据；具体包括如下步骤：
A.在Android客户端，对Android应用的网络环境进行初始化时，执行如下操作：
A1.自定义so库，所述自定义so库包含自定义的加密模块、解密模块和Hook模块；
A2.将Hook模块的处理流程入口加入到Android应用入口处；
B.替换Android系统中的网络通信接口，执行如下操作：
B1.在Hook模块中，对Android系统中的Socket接口函数执行Hook操作；所述Socket接口函数包括函数send()和函数recv()；
B2.在执行Hook操作之后的send()函数中加入A1所述自定义的加密模块；
B3.在执行Hook操作之后的recv()函数中加入A1所述自定义的解密模块；
C.服务端接收和发送数据时，执行如下操作：
C1.在服务端实现自定义的动态库，所述自定义的动态库包括服务端加密模块、服务端解密模块和Hook模块；所述服务端加密模块与A1所述Android端的解密模块相同，所述服务端解密模块与A1所述Android端的加密模块相同；
C2.对服务端的Linux系统中的Socket函数执行Hook操作；所述Socket接口函数包括函数send()和函数recv()；
C3.在执行Hook操作之后的send()函数中加入服务端加密模块；
C4.在执行Hook操作之后的recv()函数中加入服务端解密模块；
通过上述步骤，实现针对Android应用通信协议进行加密操作。
2.如权利要求1所述通信协议加密方法，其特征是，步骤A2具体在Android应用入口处插入静态代码，使用java的jni机制加载所述自定义so库，在所述自定义so库的JNI_ONLOAD()函数中加入Hook模块的处理流程。
3.如权利要求1所述通信协议加密方法，其特征是，所述插入静态代码使用函数System.load(“xxx.so”)实现。
4.如权利要求1所述通信协议加密方法，其特征是，步骤B2在send()函数中加入A1中自定义的加密模块，对向网络发送的数据使用服务端的公钥进行RSA加密；步骤B3在recv()函数中加入A1中自定义的解密模块，对向网络发送的数据使用应用端的私钥进行RSA解密。
5.如权利要求1所述通信协议加密方法，其特征是，步骤C2具体在send()函数中加入A1中自定义的加密模块，对向网络发送的数据使用应用端的公钥进行RSA加密；步骤C3在recv()函数中加入A1所述解密模块，对向网络发送的数据使用服务端的私钥进行RSA解密。
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