如何提取鸿蒙HAP文件中的数字签名

概述

在鸿蒙系统的安全体系中,数字签名是应用可信分发的核心。HAP 文件在结构上引入了嵌入式 JSON 签名数据,用于标识开发者身份并确保应用内容未被篡改。这种结构化的签名形式避免了复杂的二进制解析,使验证过程更直观,也便于跨平台工具实现。

系统在安装或更新应用时,会从 HAP 文件中提取这段签名信息,对开发证书进行解析与验证,从而完成应用来源确认与完整性校验。

签名数据定位

HAP 文件的签名部分嵌入在文件的尾部。提取程序通过特定的字符串模式确定签名区域的起止位置:

std::string start_pattern = R"({"version-name":)";
std::string end_pattern   = R"("issuer":"app_gallery"})";

程序以二进制模式读取整个文件内容:

std::ifstream file(file_path_, std::ios::binary);
std::string bytes{std::istreambuf_iterator<char>(file),
                  std::istreambuf_iterator<char>()};

接着根据模式匹配提取签名数据段:

auto pos_start = bytes.find(start_pattern);
auto pos_end   = bytes.find(end_pattern);
auto content_size = pos_end - pos_start + end_pattern.size();
std::string content = bytes.substr(pos_start, content_size);

这种方式不依赖固定偏移量,而是通过内容特征定位签名数据,适应不同版本的 HAP 文件结构。

签名解析与证书加载

签名数据以 JSON 格式存储,包含应用元信息及证书内容。程序通过 JSON 指针直接获取开发者证书字段:

auto j = json::parse(content);
const auto cert_key = "/bundle-info/development-certificate"_json_pointer;
std::string certificate = j[cert_key].get<std::string>();

证书数据为 PEM 编码格式,利用 OpenSSL 的内存接口加载:

BIO* bio = BIO_new_mem_buf(certificate.c_str(), -1);
X509* cert = PEM_read_bio_X509(bio, nullptr, nullptr, nullptr);
BIO_free(bio);

这种内存方式避免了创建临时文件,提高了处理性能和安全性。

证书信息提取

加载后的证书结构中包含签名验证所需的全部信息,包括颁发者、持有者、有效期、签名算法及公钥长度等。程序使用 OpenSSL 接口完成解析:

std::string signer = get_name(X509_get_subject_name(cert));
std::string issuer = get_name(X509_get_issuer_name(cert));

ASN1_TIME* not_before = X509_get_notBefore(cert);
ASN1_TIME* not_after  = X509_get_notAfter(cert);
std::string valid_from = asn1time_to_string(not_before);
std::string valid_to   = asn1time_to_string(not_after);

std::string algorithm = get_algorithm_name(cert);
int key_size = get_key_size(cert);

在名称解析过程中,对 X509_NAME 对象逐项遍历并转换为 UTF-8 编码,保证包含中文等国际字符时仍能正确显示:

int count = X509_NAME_entry_count(name);
for (int i = 0; i < count; i++) {
    X509_NAME_ENTRY* entry = X509_NAME_get_entry(name, i);
    ASN1_STRING* data = X509_NAME_ENTRY_get_data(entry);
    unsigned char* utf8 = nullptr;
    ASN1_STRING_to_UTF8(&utf8, data);
    // 组合输出 “字段=值”
    OPENSSL_free(utf8);
}

通过这些步骤可构建出完整的签名信息结构,为验证提供数据基础。

总结

HAP 文件的数字签名机制将结构化数据与传统加密技术相结合,实现了高效、安全、可扩展的应用认证体系。
通过字符串模式定位、JSON 数据解析与 X509 证书解析,系统能够快速提取签名信息,并准确还原开发者身份与证书属性。

需要注意的是,数字签名主要用于验证应用来源与完整性,但对于防止逆向分析、内存篡改、调试注入等运行时威胁,仍需要更深入的安全防护措施。仅依靠签名无法完全覆盖应用生命周期中的攻击面。

在这方面,Virbox Protector 提供了更全面的解决思路。它通过指令级混淆、代码虚拟化、反调试与完整性检测等技术,为应用构建多层防线。与单纯的加密不同,Virbox Protector 能将关键逻辑转化为虚拟机指令执行,从而显著提升逆向分析难度。 此外,它可在程序运行时检测调试器、修改工具或注入行为,一旦发现异常即可触发防护机制,阻止潜在攻击的继续进行。

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在构建可信软件体系的过程中,签名验证确保了应用的来源可信,而加固保护则保证了运行过程的行为可信。二者结合,才能形成完整的安全闭环,为鸿蒙生态中的应用提供真正意义上的防护屏障。

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