豆瓣app签名算法分析与解密

豆瓣上有很多精品的图片资源，但是豆瓣的网页端写的不咋地，在下发图片链接直接随着html一起下发了，造成了很大的资源浪费，对我们解析数据也带来了不必要的麻烦。
豆瓣app签名算法分析与解密
好的解决方式是数据通过json下发，豆瓣的移动端app就是通过下发json数据实现的通信，看到下面的图，是我抓包后得到的json数据，是不是更加清晰和好解析呢。

但是，豆瓣为了防止api被第三方使用，对api的使用做了校验。本文的目的就是逆向豆瓣app，获取豆瓣的签名算法，让我们可以自由地使用豆瓣API。

工具准备

本文中用到的软件和工具如下
豆瓣app(我们逆向的app)
Fiddler(抓包工具)
jadx(Java反汇编程序)
AndroidStudio(编写app验证)
夜神安卓模拟器
注意，夜神安卓模拟器要用系统版本为5.1的，因为安卓6.0及以上版本的app不再信任我们自行设置的证书，也就没法抓到https请求

Fildder抓包

将必要的软件安装完成后，我们就可以使用Fildder抓包了，但是，为了抓到https请求，我们需要为夜深安卓模拟器安装证书。
3.1 配置fiddler代理
打开Fiddler的option 选项后，在HTTPS选项中选上解密https的选项
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在connection这里把端口号改成你想要的端口号，这里我设置的8887（随便设置，不超过65535，不与其他程序占用的端口冲突即可）

设置完之后，把鼠标移动到右上角的online上面，可以看到我们在局域网的ip(最下面那个ip就是)，这样我们得到fildder为我们建立的代理服务器的地址就是：http://192.168.1.102:8887
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3.2 配置安卓模拟器的代理
打开夜神安卓模拟器，找到设置-WLAN。鼠标长按WiredSSID就会出现下图中的选项

我们点击修改网络，选择高级选项，把代理选到手动模式，再把我们刚刚获得的fildder代理服务器地址写入，然后保存。
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3.3 为安卓模拟器安装证书
我们打开安卓模拟器的浏览器，在地址栏输入我们之前得到的Fiddler的ip地址http://192.168.1.102:8887/

然后点击最下面的蓝色超链接，这样就可以下载Fiddler证书到本地，下载完成后，在系统的状态栏就会有提示信息
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我们单击打开FiddlerRoot.crt(因为我之前下载了多份，所以浏览器自己给加了个编号)。点击之后，可能会让你设置pin码，你自己设置一个数字密码即可。
之后，会弹出下面窗口，证书名称可以随意填，点击确定之后，证书就安装完成了，就可以抓取app的https请求了。
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抓取豆瓣APP的网络请求

我们在安卓模拟器上打开豆瓣app，搜一下我们想要下载的照片
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在Fiddler这里，我们可以看到具体的请求
https://frodo.douban.com/api/v2/elessar/subject/27260217/photos?count=100&os_rom=android&apikey=0dad551ec0f84ed02907ff5c42e8ec70&channel=Yingyongbao_Market&udid=5165b4781e5830a4f29cb0acc89e8553b1e960cd&_sig=MpYKtfAAfO8mabwd5Qa684EvidQ%3D&_ts=1599455970
先过滤掉url中没用的信息，我们可以得到
https://frodo.douban.com/api/v2/elessar/subject/27260217/photos?count=100&apikey=0dad551ec0f84ed02907ff5c42e8ec70&_sig=MpYKtfAAfO8mabwd5Qa684EvidQ%3D&_ts=1599455970
选fildder的webform选项可以看得更清楚一些。里面的apikey是固定的，_sig是加密的验证签名，_ts是以秒为单位的请求时间，和加密有关，count则是请求的图片数量（设置一百也只能请求50个，不过，可以在链接中再加入一个参数start，带start的链接需要你滚动下鼠标，加载图片，然后在fildder里面就能看到了），dfid是追踪用户信息的一个标志，在这里并不需要。
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上面所说的_sig就是我们需要攻克的签名。

反汇编豆瓣APP

我们用强大的jadx来反汇编豆瓣app
选择文件-打开。然后找到豆瓣app的安装包后打开。
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定位签名计算位置

点击搜索图标，我们搜索一下找的_sig是在哪里组装的
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双击进去，可以看到一个叫做ApiSignatureHelper.a的方法获得了_sig的值

Pair a2 = ApiSignatureHelper.a(request);

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再点进去看看，可以看到这个类的实现非常简单,Pair是安卓里面的一个只有两个值的数据结构，ApiSignatureHelper.a的作用就是计算_sig的值。

public class ApiSignatureHelper {
    static Pair a(Request request) {
        if (request == null) {
            return null;
        }
        String header = request.header(com.douban.push.internal.api.Request.HEADER_AUTHORIZATION);
        if (!TextUtils.isEmpty(header)) {
            header = header.substring(7);
        }
        return a(request.url().toString(), request.method(), header);
    }

    public static Pair a(String str, String str2, String str3) {
        String decode;
        if (TextUtils.isEmpty(str)) {
            return null;
        }
        String str4 = FrodoApi.a().e.b;
        if (TextUtils.isEmpty(str4)) {
            return null;
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(str2);
        String encodedPath = HttpUrl.parse(str).encodedPath();
        if (encodedPath == null || (decode = Uri.decode(encodedPath)) == null) {
            return null;
        }
        if (decode.endsWith("/")) {
            decode = decode.substring(0, decode.length() - 1);
        }
        sb.append(StringPool.AMPERSAND);
        sb.append(Uri.encode(decode));
        if (!TextUtils.isEmpty(str3)) {
            sb.append(StringPool.AMPERSAND);
            sb.append(str3);
        }
        long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis() / 1000;
        sb.append(StringPool.AMPERSAND);
        sb.append(currentTimeMillis);
        return new Pair(HMACHash1.a(str4, sb.toString()), String.valueOf(currentTimeMillis));
    }
}

看完代码后我们可以知道，最后是使用了HMAC Hash算法，把str4作为key，把sb.toString()作为加密内容进行的加密。

public class HMACHash1 {
    public static final String a(String str, String str2) {
        try {
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(str.getBytes(), LiveHelper.HMAC_SHA1);
            Mac instance = Mac.getInstance(LiveHelper.HMAC_SHA1);
            instance.init(secretKeySpec);
            return Base64.encodeToString(instance.doFinal(str2.getBytes()), 2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

但是由于HMAC Hash是一个不可逆的加密算法，我们是不能根据_sig来反推加密密钥的。
所以我们能做的就是直接获取这个加密密钥。
我们追一下str4的来源：

String str4 = FrodoApi.a().e.b;

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可以清晰地看到，这个值是ZenoConfig在构造函数初始化时候传入的，是第三个参数。
我们再追究下哪里调用了这个构造函数。

可以看到，这个值是从这里来的

String d2 = FrodoUtils.d();

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我们再追踪一下

在这里，我们终于到了计算值密钥的位置。

    @SuppressLint({"PackageManagerGetSignatures"})
    public static void a(boolean z) {
        if (TextUtils.isEmpty(b)) {
            b = "74CwfJd4+7LYgFhXi1cx0IQC35UQqYVFycCE+EVyw1E=";
        }
        if (TextUtils.isEmpty(c)) {
            c = "bHUvfbiVZUmm2sQRKwiAcw==";
        }
        if (z) {
            try {
                String encodeToString = Base64.encodeToString(AppContext.a().getPackageManager().getPackageInfo(AppContext.a().getPackageName(), 64).signatures[0].toByteArray(), 0);
                b = AES.a(b, encodeToString);
                c = AES.a(c, encodeToString);
            } catch (PackageManager.NameNotFoundException e2) {
                e2.printStackTrace();
            }
        }
    }

在这段代码中，将c作为密文

c = "bHUvfbiVZUmm2sQRKwiAcw=="

将apk签名作为密钥，经过AES加密得到最终的加密密钥，作为前面提到的HMAC Hash算法中的加密密钥

String encodeToString = Base64.encodeToString(AppContext.a().getPackageManager().getPackageInfo(AppContext.a().getPackageName(), 64).signatures[0].toByteArray(), 0);

获取豆瓣APP的签名

上面我们定位到了计算HMAC Hash算法密钥的位置，这个位置是由AES加密获取到一个结果，作为HMAC Hash算法密钥的，但是AES加密的文本我们可以直接找到，就是

bHUvfbiVZUmm2sQRKwiAcw==

但我们还不知道AES加密密钥是什么。熟悉安卓开发的人应该知道，这句话是用来获取当前应用的签名的，这是安卓的一种防篡改的安全机制。只要我们修改了包，签名就会变化，所以，我们不能直接修改豆瓣APP的安装包。

AppContext.a().getPackageManager().getPackageInfo(AppContext.a().getPackageName(), 64).signatures[0].toByteArray()

不过，其他应用也可以获取已安装应用的签名信息，只需要把对应app的包名填入即可。

Application application=(Application)getApplicationContext();
PackageInfo packageInfo=application.getPackageManager().getPackageInfo("com.douban.frodo",PackageManager.GET_SIGNATURES);
String sign=Base64.encodeToString(packageInfo.signatures[0].toByteArray(),0);

这样我们就获取到了我们需要的字串

    public final static String SIGN="MIICUjCCAbsCBEty1MMwDQYJKoZIhvcNAQEEBQAwcDELMAkGA1UEBhMCemgxEDAOBgNVBAgTB0Jl\n" +
            "aWppbmcxEDAOBgNVBAcTB0JlaWppbmcxEzARBgNVBAoTCkRvdWJhbiBJbmMxFDASBgNVBAsTC0Rv\n" +
            "dWJhbiBJbmMuMRIwEAYDVQQDEwlCZWFyIFR1bmcwHhcNMTAwMjEwMTU0NjExWhcNMzcwNjI3MTU0\n" +
            "NjExWjBwMQswCQYDVQQGEwJ6aDEQMA4GA1UECBMHQmVpamluZzEQMA4GA1UEBxMHQmVpamluZzET\n" +
            "MBEGA1UEChMKRG91YmFuIEluYzEUMBIGA1UECxMLRG91YmFuIEluYy4xEjAQBgNVBAMTCUJlYXIg\n" +
            "VHVuZzCBnzANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOBjQAwgYkCgYEAg622fxLuwQtC8KLYp5gHk0OmfrFiIisz\n" +
            "kzPLBhKPZDHjYS1URhQpzf00T8qg2oEwJPPELjN2Q7YOoax8UINXLhMgFQkyAvMfjdEOSfoKH93p\n" +
            "v2d4n/IjQc/TaDKu6yb53DOq76HTUYLcfLKOXaGwGjAp3QqTqP9LnjJjGZCdSvMCAwEAATANBgkq\n" +
            "hkiG9w0BAQQFAAOBgQA3MovcB3Hv4bai7OYHU+gZcGQ/8sOLAXGD/roWPX3gm9tyERpGztveH35p\n" +
            "aI3BrUWg2Vir0DRjbR48b2HxQidQTVIH/HOJHV0jgYNDviD18/cBwKuLiBvdzc2Fte+zT0nnHXMy\n" +
            "E6tVeW3UdHC1UvzyB7Qcxiu4sBiEO1koToQTWw==\n";

不过，这个加密密钥其实是固定的，我们直接把jadx反编译后的代码，移植到这里，计算出这个加密密钥，以后就不需要再重复计算了，最后，我们得到的结果是bf7dddc7c9cfe6f7
这就是HMAC Hash算法需要的加密密钥
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HMAC Hash加密逻辑分析

在得到HAMC Hash的加密密钥之后，我们再看一下，被HMAC Hash算法加密的字符串是怎么得到的。

    //str：API的地址，不包括后面参数，举例：str="https://frodo.douban.com/api/v2/elessar/subject/27260217/photos"
    //str2:请求方法，这里是GET,举例：str2="GET"
    //str3: str3=null;
    public static Pair a(String str, String str2, String str3) {
        String decode;
        if (TextUtils.isEmpty(str)) {
            return null;
        }
        String str4 = FrodoApi.a().e.b;//HMAC Hash密钥，在前面我们得到的结果是：bf7dddc7c9cfe6f7
        if (TextUtils.isEmpty(str4)) {
            return null;
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(str2);
        String encodedPath = HttpUrl.parse(str).encodedPath();
        if (encodedPath == null || (decode = Uri.decode(encodedPath)) == null) {
            return null;
        }
        if (decode.endsWith("/")) {
            decode = decode.substring(0, decode.length() - 1);
        }
        sb.append(StringPool.AMPERSAND);
        sb.append(Uri.encode(decode));
        if (!TextUtils.isEmpty(str3)) {
            sb.append(StringPool.AMPERSAND);
            sb.append(str3);
        }
        long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis() / 1000;//当前时间，取秒，也被当作被加密的内容了
        sb.append(StringPool.AMPERSAND);
        sb.append(currentTimeMillis);
        return new Pair(HMACHash1.a(str4, sb.toString()), String.valueOf(currentTimeMillis));
    }

至此，豆瓣的加密算法分析完成，接下来就是实现它

代码实现

在上面分析的代码中，有一些是安卓特有的API，但是为了让程序能run everywhere,我对其中的一些数据结构做了替换，对一些API进行了移植（感谢安卓是开源的）
由于数据结构Pair仅仅是Android中的一个类，所以，为了在别的地方用Java的地方也能用，我们可以移植，也可以用hashMap代替

public class SignatureHelper {
    private static final char[] HEX_DIGITS = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
    private static final String DEFAULT_ENCODING = "UTF-8";
    public static final String AMPERSAND = "&";
    private final static int NOT_FOUND = -1;
//    public final static String SIGN="MIICUjCCAbsCBEty1MMwDQYJKoZIhvcNAQEEBQAwcDELMAkGA1UEBhMCemgxEDAOBgNVBAgTB0Jl\n" +
//            "aWppbmcxEDAOBgNVBAcTB0JlaWppbmcxEzARBgNVBAoTCkRvdWJhbiBJbmMxFDASBgNVBAsTC0Rv\n" +
//            "dWJhbiBJbmMuMRIwEAYDVQQDEwlCZWFyIFR1bmcwHhcNMTAwMjEwMTU0NjExWhcNMzcwNjI3MTU0\n" +
//            "NjExWjBwMQswCQYDVQQGEwJ6aDEQMA4GA1UECBMHQmVpamluZzEQMA4GA1UEBxMHQmVpamluZzET\n" +
//            "MBEGA1UEChMKRG91YmFuIEluYzEUMBIGA1UECxMLRG91YmFuIEluYy4xEjAQBgNVBAMTCUJlYXIg\n" +
//            "VHVuZzCBnzANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOBjQAwgYkCgYEAg622fxLuwQtC8KLYp5gHk0OmfrFiIisz\n" +
//            "kzPLBhKPZDHjYS1URhQpzf00T8qg2oEwJPPELjN2Q7YOoax8UINXLhMgFQkyAvMfjdEOSfoKH93p\n" +
//            "v2d4n/IjQc/TaDKu6yb53DOq76HTUYLcfLKOXaGwGjAp3QqTqP9LnjJjGZCdSvMCAwEAATANBgkq\n" +
//            "hkiG9w0BAQQFAAOBgQA3MovcB3Hv4bai7OYHU+gZcGQ/8sOLAXGD/roWPX3gm9tyERpGztveH35p\n" +
//            "aI3BrUWg2Vir0DRjbR48b2HxQidQTVIH/HOJHV0jgYNDviD18/cBwKuLiBvdzc2Fte+zT0nnHXMy\n" +
//            "E6tVeW3UdHC1UvzyB7Qcxiu4sBiEO1koToQTWw==\n";

    public static Map getVerifyMap(String str, String str2, String str3) {
        Map map=new HashMap();
        String decode;
        if (TextUtils.isEmpty(str)) {
            return null;
        }
        String str4 = "bf7dddc7c9cfe6f7";
        if (TextUtils.isEmpty(str4)) {
            return null;
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(str2);
        String encodedPath = encodedPath(str);
        System.out.println(encodedPath);
        if (encodedPath == null || (decode = encodedPath) == null) {
            return null;
        }
        if (decode.endsWith("/")) {
            decode = decode.substring(0, decode.length() - 1);
        }
        sb.append(AMPERSAND);
        sb.append(uriEncode(decode,null));
        if (!TextUtils.isEmpty(str3)) {
            sb.append(AMPERSAND);
            sb.append(str3);
        }
        long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis() / 1000;
        sb.append(AMPERSAND);
        sb.append(currentTimeMillis);
        try {
            map.put("_sig", URLEncoder.encode(HMACHash1.a(str4, sb.toString()),"utf-8"));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        map.put("_ts",String.valueOf(currentTimeMillis));
        return map;
    }

    public static String uriEncode(String s, String allow) {
        if (s == null) {
            return null;
        }
        StringBuilder encoded = null;

        int oldLength = s.length();
        int current = 0;
        while (current  current) {
                // Append allowed characters leading up to this point.
                encoded.append(s, current, nextToEncode);
            } else {
                // assert nextToEncode == current
            }

            current = nextToEncode;
            int nextAllowed = current + 1;
            while (nextAllowed > 4]);
                    encoded.append(HEX_DIGITS[bytes[i] & 0xf]);
                }
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                throw new AssertionError(e);
            }

            current = nextAllowed;
        }
        return encoded == null ? s : encoded.toString();
    }

    private static boolean isAllowed(char c, String allow) {
        return (c >= 'A' && c = 'a' && c = '0' && c 
注意事项
豆瓣为了防止抓包，还对UA进行了校验，在计算出正确地址后，如果想要请求API，需要把UA设置成（这里的UA也可以在fildder里面看到）
api-client/1 com.douban.frodo/6.42.2(194) Android/22 product/shamu vendor/OPPO model/OPPO R11 Plus  rom/android  network/wifi  platform/mobile nd/1
关于完整工程：

完整工程是一个servlet程序，用idea导入即可，测试部分在图示位置



完整工程上传到了GitHub上，仅限于研究使用，如不能运行请看注意事项

项目地址：https://github.com/bestyize/DoubanAPI