技术干货 | 插件 APK 保护方案介绍，化解 Android 生态中的安全漏洞风险
导读：插件化是 Android 技术领域里关注度较高的技术框架，插件化框架给 Android 开发者带来了很多便利，但是针对插件 APK 的保护也需要开发者重点关注。本文通过对插件化框架的背景以及原理的介绍，分享了易盾目前对插件 APK 的保护方案。
文 | 尹彬彬
网易易盾
前言
插件化是 Android 技术领域里关注度较高的技术框架，自从 2012 年插件化概念被首次提出，到现在各种插件化方案百花争艳，插件化的热度一直居高不下。
在插件化框架中，插件依赖于宿主应用，宿主应用通过动态加载、反射等方式将插件包加载使用。作为一种特殊的应用场景，对插件的保护自然不同于一般的加固保护场景。目前市面上大多是针对非插件 APK 的加固保护方案，针对插件 APK 的保护方案目前还比较欠缺，因此亟需一种针对插件 APK 的加固保护方案。
本文将简要阐述插件化技术的背景、原理和应用场景，同时会介绍如何对插件包这种场景做加固保护。
插件化技术背景
何为「插件化」，顾名思义，就是把一些核心复杂依赖度高的业务模块封装成独立的插件，然后根据不同业务需求进行组合，动态替换，可对插件进行管理、更新等操作。
在插件化中有两个基础概念：
宿主：所谓宿主，就是需要能提供运行环境，给资源调用提供上下文环境，一般也就是我们主 APK ，要运行的应用，它作为应用的主工程，实现了一套插件的加载和管理的框架，插件都是依托于宿主的 APK 而存在的。
插件：插件可以想象成每个独立的功能模块封装为一个小的APK ，可以通过在线配置和更新实现插件APK在宿主APK中的上线和下线，以及动态更新等功能。
那么为何要使用插件化技术？简单来说有以下这几点好处：
插件动态更新，用户无需重新安装宿主 APK 就能升级应用功能；
按需加载不同的插件，实现灵活的功能配置；
宿主与插件分开编译，无需频繁更新，减少版本上线成本开销。
下面是比较出名的几个开源的插件化框架，按照出现的时间排序。大致可以看出插件化技术的发展脉络，根据实现原理可以将这几个框架划分成了三代。
第一代：dynamic-load-APK 最早使用 ProxyActivity 这种静态代理技术，由 ProxyActivity 去控制插件中 PluginActivity 的生命周期。该种方式缺点明显，插件中的 activity 必须继承 PluginActivity，开发时要小心处理 context。而 DroidPlugin 通过 Hook 系统服务的方式启动插件中的 Activity，使得开发插件的过程和开发普通的 APP 没有什么区别，但是由于 Hook 过多系统服务，异常复杂且不够稳定。
第二代：为了同时达到插件开发的低侵入性和框架的稳定性，在实现原理上都是趋近于选择尽量少的 Hook，并通过在 manifest 中预埋一些组件实现对四大组件的插件化。另外各个框架根据其设计思想都做了不同程度的扩展，其中 Small 更是做成了一个跨平台，组件化的开发框架。
第三代：VirtualApp 比较厉害，能够完全模拟 APP 的运行环境，能够实现 APP 的免安装运行和双开技术。Atlas 是阿里开源出来的一个结合组件化和热修复技术的 APP 基础框架，其广泛的应用与阿里系的各个 APP，号称是一个容器化框架。
插件化核心原理
插件化方案主要是解决下面三个问题：
插件中代码的加载和与宿主的互相调用。
插件中资源的加载和与宿主的互相访问。
插件中四大组件的调用与生命周期的管理。
针对插件四大组件的处理上，插件化主要存在两大流派：插桩代理方案，Hook 方案。
插桩代理方案
简要概括下，就是在宿主的包中通过定义代理组件来对插件中的组件进行代理，由宿主的组件类同步插件中组件的生命周期，相当于对插件中组件功能进行转发。
Hook 方案
通过 Hook 系统 Framework 层与组件启动相关的接口，并在 Manifest 文件中注册预先占位组件，达到欺上瞒下的效果，启动的是宿主中占位的组件，实际执行的代码逻辑是插件中相应组件的逻辑，由于宿主中占位的组件被注册过，被 Hook 代理的插件组件生命周期和原生组件基本上是一致的。不过 Hook 方案因为要兼容不同的 Android 系统版本，需要做各个版本的适配，兼容性存在一定的风险。
插件化应用场景
APP 插件
随着项目的不断前进，当 APP 规模发展到一定阶段后，业务逻辑日趋复杂，实现模块化的开发成为一种刚需。插件化方案提供了一种解决的思路。将 APP 中部分独立的功能封装成模块，作为插件 APK 进行加载。一方面可以使业务模块化，不同模块互不干扰，另外，模块在不同的 APP 中可以进行复用，减少代码重复建设。
游戏插件
游戏作为娱乐 APP，其中的功能模块同样有着降低耦合、减少复杂度的需求。比如登录、支付、人脸识别等功能模块，这些模块作为通用功能也可以插件化，使得游戏开发者可以专心于游戏业务逻辑的实现。另外像目前云游戏概念也比较火，开发者通过在项目中嵌入云游戏模块，可以快速上线不同的云游戏插件，无需频繁发版就可以让玩家有更丰富的游戏体验。
双开应用
双开应用可以算是插件化技术的延伸场景，作为插件的 APK 可以实现在双开应用里多开运行。这时的宿主 APP 即双开 APP 替代系统对插件 APK 实现免安装运行，以及与原系统应用的数据隔离（双开）。
插件 APK 保护方案
插件包由于是被宿主动态加载启动的，其启动时机是由宿主是否调用加载插件相应逻辑进行触发的，与正常 APP 有完整的系统启动流程不同。传统的整体加固方案是通过代理 Application 获得执行入口，然后通过内存加载原始 Dex 对 APK 进行保护，这种方案显然无法应用在插件包 APK 的保护中。
目前易盾在插件化场景下，采用自研 VMP 方案来对保护插件 APK 中的代码。VMP 方案是把待保护的插件核心代码进行 Naitve 化，使之转换到易盾自定义的虚拟机中去执行，保护粒度到方法级，这样不受插件 APP 启动时机的影响。
例如在某游戏合作过程中，他们除了对宿主做加固外，还希望对支付插件等核心模块进行高强度的保护，避免关键的支付逻辑被黑灰产破解利用，最终使用了易盾插件化保护方案，下图是 VMP 方案的保护效果（非实际代码，仅作演示）：
保护前：
保护后：
经过保护后可以看到针对这个类的代码已经完全被 Native 化保护了，避免被反编译及逆向分析。易盾自研 VMP 方案具有安全强度高、兼容性较好的特点，加固后的插件使用方式与未加固的插件包基本一致，不会增加开发者额外的接入成本。
结语
插件化框架给 Android 开发者带来了很多便利，但是针对插件 APK 的保护也需要开发者重点关注。本文通过对插件化框架的背景以及原理的介绍，并给出了易盾目前对插件 APK 的保护方案。有兴趣的开发者可以联系试用。
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