Android數字證書具體應用機制

android手機操作系統作為一款比較流行的開源系統在手機領域占據著舉足輕重的地位。 在android系統中，所有安裝到系統的應用程序都必有一個android數字證書，此數字證書用於標識應用程序的作者和在應用程序之間建立信任關系,如果一個permission的protectionLevel為signature，那麼就只有那些跟該permission所在的程序擁有同一個數字證書的應用程序才能取得該權限。

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android使用Java的數字證書相關的機制來給apk加蓋數字證書，要理解android數字證書，需要先了解以下數字證書的概念和Java的數字證書機制。

基礎概念：數字證書：

數字證實是采用數字手段來證實用戶身份的一種方法。數字證書含有兩部分數據：一部分是對應主體（單位或個人）的信息，另一部分是這個主體所對應的公鑰。即數字證書保存了主體和它的公鑰的一一對應關系，用於自我認證（向其他的用戶證明自己的身份）。

Java數字證書工具。

Java中的keytool.exe可以用來創建數字證書，所有的數字證書是以一條一條(采用別名區別)的形式存入證書庫的中，證書庫中的一條證書包含該條證書的私鑰，公鑰和對應的數字證書的信息。證書庫中的一條證書可以導出數字證書文件，數字證書文件只包括主體信息和對應的公鑰。

每一個證書庫是一個文件組成，它有訪問密碼，在首次創建時，它會自動生成證書庫，並要求指定訪問證書庫的密碼。

在創建證書的的時候，需要填寫證書的一些信息和證書對應的私鑰密碼。這些信息包括 CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx，它們的意思是：

CN(Common Name名字與姓氏)

OU(Organization Unit組織單位名稱)

O(Organization組織名稱)

L(Locality城市或區域名稱)

ST(State州或省份名稱)

C(Country國家名稱）

可以采用交互式讓工具提示輸入以上信息，也可以采用參數

-dname "CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx"來自動創建。

例如這條命令：

keytool -genkey -alias testCA -keyalg RSA -keysize 1024 -keystore testCALib -validity 3650

在數字證書庫testCALib中創建了一個別名為testCA,使用RSA算法加密的，有效期為3650天的數字證書。

證書生成以後，我們可以使用命名將數字證書導出為一個文件。

keytool -export -alias testCA -file testCA.cer -keystore testALib -rfc

有關keytool的其他用法可以查詢keytool的幫助文檔。

數字證書生成以後，我們需要使用生成的數字證書給程序包簽名，這個是使用jarsigner 工具。例如，如果我們有一個android的程序包calendar.apk.，我們就可以使用剛生成的testCA給改程序包簽名。

jarsigner -keystore testCALib calendar.apk testCA.

android數字證書概述：

android系統要求每一個安裝進系統的應用程序都是經過數字證書簽名的，數字證書的私鑰則保存在程序開發者的手中。android將數字證書用來標識應用程序的作者和在應用程序之間建立信任關系，兒不是用來決定最終用戶可以安裝哪些應用程序。這個數字證書並不需要權威的數字證書簽名機構認證，它只是用來讓應用程序包自我認證的。

android數字證書包含以下幾個要點：

(1)所有的應用程序都必須有數字證書，android系統不會安裝一個沒有數字證書的應用程序

(2)android程序包使用的數字證書可以是自簽名的，不需要一個權威的數字證書機構簽名認證

(3)如果要正式發布一個android ，必須使用一個合適的私鑰生成的數字證書來給程序簽名，而不能使用adt插件或者ant工具生成的調試證書來發布。

(4)數字證書都是有有效期的，android只是在應用程序安裝的時候才會檢查證書的有效期。如果程序已經安裝在系統中，即使證書過期也不會影響程序的正常功能。

(5)android使用標准的Java工具 Keytool and Jarsigner 來生成數字證書，並給應用程序包簽名。

android系統不會安裝運行任何一款未經數字簽名的apk程序，無論是在模擬器上還是在實際的物理設備上。android的開發工具(ADT插件和Ant)都可以協助開發者給apk程序簽名，它們都有兩種模式：調試模式(debug mode)和發布模式(release mode)。

在調試模式下，android的開發工具會在每次編譯時使用調試用的數字證書給程序簽名，開發者無須關心。

當要發布程序時，開發者就需要使用自己的數字證書給apk包簽名，可以有兩種方法。

(1)在命令行下使用JDK中的和Keytool(用於生成數字證書)和Jarsigner(用於使用數字證書簽名)來給apk包簽名

(2)使用ADT Export Wizard進行簽名(如果沒有數字證書可能需要生成數字證書)

簽名策略：

同一個開發者的多個程序盡可能使用同一個數字證書，這可以帶來以下好處。

(1)有利於程序升級，當新版程序和舊版程序的數字證書相同時，android系統才會認為這兩個程序是同一個程序的不同版本。如果新版程序和舊版程序的數字證書不相同，則android系統認為他們是不同的程序，並產生沖突，會要求新程序更改包名。

(2)有利於程序的模塊化設計和開發。android系統允許擁有同一個數字簽名的程序運行在一個進程中，android程序會將他們視為同一個程序。所以開發者可以將自己的程序分模塊開發，而用戶只需要在需要的時候下載適當的模塊。

(3)可以通過權限(permission)的方式在多個程序間共享數據和代碼。android提供了基於數字證書的權限賦予機制，應用程序可以和其他的程序共享概功能或者數據給那那些與自己擁有相同數字證書的程序。如果某個權限(permission)的protectionLevel是signature，則這個權限就只能授予那些跟該權限所在的包擁有同一個數字證書的程序。

另一個需要考慮的是android數字證書的有效期：

(1)數字證書的有效期要包含程序的預計生命周期，一旦數字證書失效，持有改數字證書的程序將不能正常升級。

(2)如果多個程序使用同一個數字證書，則該數字證書的有效期要包含所有程序的預計生命周期。

(3)android Market強制要求所有應用程序數字證書的有效期要持續到2033年10月22日以後。