软件开发 --- 安卓v1 v2 v3签名

简单来说，它们是安卓签名方案不断演进的三代标准，V3 是最新、最安全且推荐使用的方案，但通常需要同时包含 V1 和 V2 签名以保持最佳兼容性。

下面的表格清晰地展示了三者的核心区别：

特性	V1 (JAR Signing)	V2 (APK Signature Scheme v2)	V3 (APK Signature Scheme v3)
引入版本	Android 1.0	Android 7.0 (Nougat)	Android 9.0 (Pie)
签名机制	对 ZIP 条目逐个签名	对整个 APK 进行签名	在 V2 基础上，支持密钥轮换
安全性	较低，可被篡改后重压缩	高，校验整个 APK，防止非法修改	更高，支持安全地更换签名密钥
验证速度	慢，需解压验证每个文件	快，直接验证 APK 二进制块	快，与 V2 类似
主要问题	META-INF 目录不被保护，可被篡改	无法更换签名密钥，密钥丢失则应用无法更新	相对较新，需要一定版本支持
兼容性	所有安卓版本	Android 7.0+	Android 9.0+

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详细解析

1. V1 签名 (JAR 签名)

• 原理：基于传统的 JAR 文件签名方式。它并非直接签名整个 APK 文件，而是将 APK 视为一个 ZIP 文件，对其中的每个文件条目进行单独计算和签名，并将签名信息（如 MANIFEST.MF, CERT.SF, CERT.RSA）存放在 META-INF 目录下。

• 缺点：

  • 安全漏洞：在签名后，APK 的 META-INF 目录本身是不受保护的。攻击者可以在签名后的 APK 中添加或修改此目录下的文件（比如添加一些注释文件），而不会破坏签名。这为“重打包”攻击提供了可能。

  • 性能问题：安装时系统需要解压 APK，然后逐个验证每个文件的摘要，速度较慢。

2. V2 签名 (APK 签名方案 v2)

• 原理：为了解决 V1 的安全问题，Google 在 Android 7.0 引入了 V2 签名。它不再是签名ZIP条目，而是将整个 APK 视为一个二进制文件，在 APK 文件中插入一个特定的签名块，并对这个块之前和之后的内容分别计算摘要并进行签名。

• 优点：

  • 更强的安全性：任何对 APK 的修改（包括 META-INF 目录）都会破坏签名，导致安装失败。极大地增强了完整性保护。

  • 更快的安装速度：安装时无需解压，直接校验整个文件的哈希，速度显著提升。

• 注意：V2 签名是 向后兼容 的。如果一个 APK 只做了 V2 签名，那么在 Android 7.0 以下的设备上无法识别和安装。因此，实际开发中总是 V1 + V2 一起使用，以确保新老设备都能安装。

3. V3 签名 (APK 签名方案 v3)

• 原理：V3 签名在结构上与 V2 签名非常相似，同样采用签名块的形式。它最大的创新是引入了密钥轮换（Key Rotation） 机制。

• 要解决的问题：在 V1 和 V2 方案下，应用整个生命周期都必须使用同一个签名密钥。如果私钥丢失，开发者将无法更新应用（因为新版本用新密钥签名，系统会认为是一个完全不同的应用），这将导致灾难性后果。

• 工作原理：

  • V3 签名块允许包含一个证明链表。

  • 你可以使用旧密钥对新密钥进行签名和授权，证明新密钥是来自同一开发者的合法继承者。

  • 这样，当你需要更换密钥时，系统可以验证新密钥是由旧密钥认证的，从而允许使用新密钥签名的应用更新旧密钥签名的应用。

• 优点：

  • 安全地更换签名密钥，解决了密钥丢失的痛点。

  • 保持了 V2 的所有优点（安全性、性能）。

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总结与最佳实践

1. 演进关系： V1 -> V2 -> V3 是一个不断改进和安全增强的过程。每一代都解决了上一代的主要缺陷。

2. 如何选择：

   • 为了最好的兼容性和安全性：同时勾选 V1、V2、V3。这是目前 Android Studio 和官方工具默认的也是推荐的行为。

     • V1 用于确保兼容 Android 7.0 以下的老设备。

     • V2/V3 用于在 Android 7.0+ 和 9.0+ 的设备上提供更快的安装速度和更强的安全性。

   • 纯 V2/V3 签名的 APK 无法在低版本安卓系统上安装。

   • 只使用 V1 签名是不安全的，不推荐。

3. 查看签名版本：

   • 你可以使用以下命令检查一个 APK 使用了哪些签名方案：

   bash

    

   apksigner verify -v my_app.apk

   输出会显示 Verified using v1 scheme (JAR signing)、Verified using v2 scheme (APK Signature Scheme v2)、Verified using v3 scheme (APK Signature Scheme v3)。

比喻理解：

• V1 签名：像在一份合同每一页都签上名。如果有人偷偷加一页“无关紧要”的纸，很难发现。

• V2 签名：像把整个合同文件用一个玻璃盒封起来并签名。任何打开盒子修改内容的企图都会被发现。

• V3 签名：不仅用了玻璃盒，还允许你指定一个继承人。将来你可以把玻璃盒和签名权一起交给继承人，大家依然认可盒子里东西的合法性。