文件头(File Header)

Dex文件头主要包括校验和以及其他结构的偏移地址和长度信息。

字段名称 偏移值 长度 描述
magic 0x0 8 'Magic'值,即魔数字段,格式如”dex/n035/0”,其中的035表示结构的版本。
checksum 0x8 4 校验码。
signature 0xC 20 SHA-1签名。
file_size 0x20 4 Dex文件的总长度。
header_size 0x24 4 文件头长度,009版本=0x5C,035版本=0x70。
endian_tag 0x28 4 标识字节顺序的常量,根据这个常量可以判断文件是否交换了字节顺序,缺省情况下=0x78563412。
link_size 0x2C 4 连接段的大小,如果为0就表示是静态连接。
link_off 0x30 4 连接段的开始位置,从本文件头开始算起。如果连接段的大小为0,这里也是0。
map_off 0x34 4 map数据基地址。
string_ids_size 0x38 4 字符串列表的字符串个数。
string_ids_off 0x3C 4 字符串列表表基地址。
type_ids_size 0x40 4 类型列表里类型个数。
type_ids_off 0x44 4 类型列表基地址。
proto_ids_size 0x48 4 原型列表里原型个数。
proto_ids_off 0x4C 4 原型列表基地址。
field_ids_size 0x50 4 字段列表里字段个数。
field_ids_off 0x54 4 字段列表基地址。
method_ids_size 0x58 4 方法列表里方法个数。
method_ids_off 0x5C 4 方法列表基地址。
class_defs_size 0x60 4 类定义类表中类的个数。
class_defs_off 0x64 4 类定义列表基地址。
data_size 0x68 4 数据段的大小,必须以4字节对齐。
data_off 0x6C 4 数据段基地址

魔数字段

魔数字段,主要就是Dex文件的标识符,它占用4个字节,在目前的源码里是 “dex\n”,它的作用主要是用来标识dex文件的,比如有一个文件也以dex为后缀名,仅此并不会被认为是Davlik虚拟机运行的文件,还要判断这 四个字节。另外Davlik虚拟机也有优化的Dex,也是通过个字段来区分的,当它是优化的Dex文件时,它的值就变成”dey\n”了。根据这四个字 节,就可以识别不同类型的Dex文件了。

跟在“dex\n”后面的是版本字段,主要用来标识Dex文件的版本。目前支持的版本号为“035\0”,不管是否优化的版本,都是使用这个版本号。

检验码字段

主要用来检查从这个字段开始到文件结尾,这段数据是否完整,有没有人修改过,或者传送过程中是否有出错等等。通常用来检查数据是否完整的算法,有 CRC32、有SHA128等,但这里采用并不是这两类,而采用一个比较特别的算法,叫做adler32,这是在开源zlib里常用的算法,用来检查文件 是否完整性。该算法由MarkAdler发明,其可靠程度跟CRC32差不多,不过还是弱一点点,但它有一个很好的优点,就是使用软件来计算检验码时比较 CRC32要快很多。可见Android系统,就算法上就已经为移动设备进行优化了。

Java中可使用java.util.zip.Adler32类做校验操作

SHA-1签名字段

dex文件头里,前面已经有了面有一个4字节的检验字段码了,为什么还会有SHA-1签名字段呢?不是重复了吗?可是仔细考虑一下,这样设计自有道理。因 为dex文件一般都不是很小,简单的应用程序都有几十K,这么多数据使用一个4字节的检验码,重复的机率还是有的,也就是说当文件里的数据修改了,还是很 有可能检验不出来的。这时检验码就失去了作用,需要使用更加强大的检验码,这就是SHA-1。SHA-1校验码有20个字节,比前面的检验码多了16个字 节,几乎不会不同的文件计算出来的检验是一样的。设计两个检验码的目的,就是先使用第一个检验码进行快速检查,这样可以先把简单出错的dex文件丢掉了, 接着再使用第二个复杂的检验码进行复杂计算,验证文件是否完整,这样确保执行的文件完整和安全。

SHA(Secure Hash Algorithm, 安全散列算法)是美国国家安全局设计,美国国家标准与技术研究院发布的一系列密码散列函数。SHA-1看起来和MD5算法很像,也许是Ron Rivest在SHA-1的设计中起了一定的作用。SHA-1的内部比MD5更强,其摘要比MD5的16字节长4个字节,这个算法成功经受了密码分析专家 的攻击,也因而受到密码学界的广泛推崇。这个算法在目前网络上的签名,BT软件里就有大量使用,比如在BT里要计算是否同一个种子时,就是利用文件的签名 来判断的。同一份8G的电影从几千BT用户那里下载,也不会出现错误的数据,导致电影不播放。

map_off字段

这个字段主要保存map开始位置,就是从文件头开始到map数据的长度,通过这个索引就可以找到map数据。map的数据结构如下:

名称 大小 说明
size 4字节 map里项的个数
list 变长 每一项定义为12字节,项的个数由上面项大小决定。

map数据排列结构定义如下:

/*
*Direct-mapped "map_list".
*/typedef struct DexMapList {u4 size; /* #of entries inlist */DexMapItem list[1]; /* entries */
}DexMapList;

每一个map项的结构定义如下:

/*
*Direct-mapped "map_item".
*/typedef struct DexMapItem {u2 type; /* type code (seekDexType* above) */u2 unused;u4 size; /* count of items ofthe indicated type */u4 offset; /* file offset tothe start of data */
}DexMapItem;

DexMapItem结构定义每一项的数据意义:类型、类型个数、类型开始位置。

其中的类型定义如下:

/*map item type codes */
enum{kDexTypeHeaderItem = 0x0000,kDexTypeStringIdItem = 0x0001,kDexTypeTypeIdItem = 0x0002,kDexTypeProtoIdItem = 0x0003,kDexTypeFieldIdItem = 0x0004,kDexTypeMethodIdItem = 0x0005,kDexTypeClassDefItem = 0x0006,kDexTypeMapList = 0x1000,kDexTypeTypeList = 0x1001,kDexTypeAnnotationSetRefList = 0x1002,kDexTypeAnnotationSetItem = 0x1003,kDexTypeClassDataItem = 0x2000,kDexTypeCodeItem = 0x2001,kDexTypeStringDataItem = 0x2002,kDexTypeDebugInfoItem = 0x2003,kDexTypeAnnotationItem = 0x2004,kDexTypeEncodedArrayItem = 0x2005,kDexTypeAnnotationsDirectoryItem = 0x2006,
};

从上面的类型可知,它包括了在dex文件里可能出现的所有类型。可以看出这里的类型与文件头里定义的类型有很多是一样的,这里的类型其实就是文件头里定义 的类型。其实这个map的数据,就是头里类型的重复,完全是为了检验作用而存在的。当Android系统加载dex文件时,如果比较文件头类型个数与 map里类型不一致时,就会停止使用这个dex文件

string_ids_size/off字段

这两个字段主要用来标识字符串资源。源程序编译后,程序里用到的字符串都保存在这个数据段里,以便解释执行这个dex文件使用。其中包括调用库函数里的类名称描述,用于输出显示的字符串等。

string_ids_size标识了有多少个字符串,string_ids_off标识字符串数据区的开始位置。字符串的存储结构如下:

/** Direct-mapped "string_id_item".*/
typedef struct DexStringId {u4  stringDataOff;      /* file offset to string_data_item */
} DexStringId;

可以看出这个数据区保存的只是字符串表的地址索引。如果要找到字符串的实际数据,还需要通过个地址索引找到文件的相应开始位置,然后才能得到字符串数据。 每一个字符串项的索引占用4个字节,因此这个数据区的大小就为4*string_ids_size。实际数据区中的字符串采用UTF8格式保存。

例如,如果dex文件使用16进制显示出来内容如下:
063c 696e 6974 3e00
其实际数据则是”<init>\0”

另外这段数据中不仅包括字符串的字符串的内容和结束标志,在最开头的位置还标明了字符串的长度。上例中第一个字节06就是表示这个字符串有6个字符。

关于字符串的长度有两点需要注意的地方:

1、关于长度的编码格式

dex文件里采用了变长方式表示字符串长度。一个字符串的长度可能是一个字节(小于256)或者4个字节(1G大小以上)。字符串的长度大多数都是小于 256个字节,因此需要使用一种编码,既可以表示一个字节的长度,也可以表示4个字节的长度,并且1个字节的长度占绝大多数。能满足这种表示的编码方式有 很多,但dex文件里采用的是uleb128方式。leb128编码是一种变长编码,每个字节采用7位来表达原来的数据,最高位用来表示是否有后继字节。

它的编码算法如下:

/** Writes a 32-bit value in unsigned ULEB128 format.* Returns the updated pointer.*/
DEX_INLINE u1* writeUnsignedLeb128(u1* ptr, u4 data)
{while (true) {u1 out = data & 0x7f;if (out != data) {*ptr++ = out | 0x80;data >>= 7;} else {*ptr++ = out;break;}}return ptr;
}

它的解码算法如下:

/** Reads an unsigned LEB128 value, updating the given pointer to point* just past the end of the read value. This function tolerates* non-zero high-order bits in the fifth encoded byte.*/
DEX_INLINE int readUnsignedLeb128(const u1** pStream) {const u1* ptr = *pStream;int result = *(ptr++);if (result > 0x7f) {int cur = *(ptr++);result = (result & 0x7f) | ((cur & 0x7f) << 7);if (cur > 0x7f) {cur = *(ptr++);result |= (cur & 0x7f) << 14;if (cur > 0x7f) {cur = *(ptr++);result |= (cur & 0x7f) << 21;if (cur > 0x7f) {/** Note: We don't check to see if cur is out of* range here, meaning we tolerate garbage in the* high four-order bits.*/cur = *(ptr++);result |= cur << 28;}}}}*pStream = ptr;return result;
}

根据上面的算法分析上面例子字符串,取得第一个字节是06,最高位为0,因此没有后继字节,那么取出这个字节里7位有效数据,就是6,也就是说这个字符串是6个字节,但不包括结束字符“\0”。

2、关于长度的意义

由于字符串内容采用的是UTF-8格式编码,表示一个字符的字节数是不定的。即有时是一个字节表示一个字符,有时是两个、三个甚至四个字节表示一个字符。 而这里的长度代表的并不是整个字符串所占用的字节数,表示这个字符串包含的字符个数。所以在读取时需要注意,尤其是在包含中文字符时,往往会因为读取的长 度不正确导致字符串被截断。

Android Dex文件结构相关推荐

  1. android 定义集合长度,Android Dex文件结构解析

    Java源文件通过Java编译器生成CLASS文件,再通过dx工具转换为classes.dex文件. DEX文件从整体上来看是一个索引的结构,类名.方法名.字段名等信息都存储在常量池中,这样能够充分减 ...

  2. 一篇胎死腹中的Android文章——Dex文件结构解析

    前言 国庆的时候,为了理解DexDiff算法,花了几天时间研究了下Dex的文件结构,算是有个整体的把握,这篇文章是在姜维的 <Android逆向之旅-解析编译之后的Dex文件格式>基础上, ...

  3. Android[art]-Android dex,odex,oat,vdex,art文件结构学习总结

    参考学习博客: Android Dex文件格式(一):https://blog.csdn.net/p312011150/article/details/80501690 dex文件解析(第三篇) :h ...

  4. Android APK文件结构 完整打包编译的流程 APK安装过程 详解

    Android apk文件结构 打包编译的流程 Android官网 配置构建 流程 Configure your build The build process APK文件结构 assets res ...

  5. 【移动安全高级篇】————6、Android DEX安全攻防战

    英文原版:http://www.strazzere.com/papers/DexEducation-PracticingSafeDex.pdf 该文章发表于Black Hat 2012,虽然内容不够新 ...

  6. dex文件结构(三):dex文件差分包分成

    作者:hackest 链接:https://www.jianshu.com/p/5a2e33a61ba2 当程序越来越大之后,出现了一个 dex 包装不下的情况,通过 MultiDex 的方法解决了这 ...

  7. .dex文件结构学习笔记(4)

    接下来就是对dexFileParse函数进行分析.这个函数的代码如下: /** Parse an optimized or unoptimized .dex file sitting in memor ...

  8. com.android.dex.DexIndexOverflowException: Cannot merge new index 66299 into a non-jumbo instruction

    打包时控制台输出: Error:Execution failed for task ':app:transformClassesWithDexForAll32Release'. > com.an ...

  9. Android Studio:64K问题com.android.dex.DexIndexOverflowException: method ID not in [0, 0xffff]: 65536

    问题 AS安装报错: com.android.dex.DexIndexOverflowException: method ID not in [0, 0xffff]: 65536at com.andr ...

最新文章

  1. android phone驱动_一文带你掌握 Android 系统架构
  2. pdf 中的java运行,java - 从pdf文件读取特定位置的itext在intellij中运行,并提供所需的输出,但是可执行jar抛出错误 - 堆栈内存溢出...
  3. boost::fusion::vector用法的测试程序
  4. 设计模式到底离我们有多远
  5. windows rt_如何在Windows RT上轻松将网站添加到Flash白名单
  6. 又一中国机械狗来了:腾跃呼啦圈、原地起跳顶飞皮球,还能自主充电
  7. 前端:JS/35/二级联动菜单,select对象,select对象的属性,option对象,option对象属性,实例:省份列表与城市列表的联动
  8. C++自由存储空间:new
  9. windows oracle 宕机,windows上的oracle一次宕机恢复
  10. zynq开发系列5:通过AXI GPIO的中断实现PL端按键控制PS端LED
  11. ghost64怎么装linux,CentOS 7.5上安装Node.js搭建Ghost个人博客
  12. 机器学习(周志华)知识点总结——第3章 线性模型(后期上传word/PDF)
  13. 锁屏对对碰_锁屏应用
  14. 内核流浪猫流浪狗宠物领养平台H5源码
  15. SpringBoot静态资源处理(九)
  16. 般若波罗蜜多心经(观音心经)注解
  17. 六十分之七——焦虑路上的涅槃
  18. 关于定位一直在香港的解决方式
  19. 前端如何实现一个滚动的文本字幕
  20. 我用 Python 画了一盘粽子送给大家

热门文章

  1. 最新:2022年中国科技核心期刊目录公布(附完整版目录)
  2. 整数阶乘尾部0的个数
  3. hibernate4.x自动建表时候创建外键失败ERROR: HHH000389: Unsuccessful: alter table ORDERS_NOPK1 add index
  4. 学认地形图坐标网和注记
  5. 什么样的经历,才能领悟成为架构师?
  6. hadoop(XShell) 出现错误ERROR: Cannot set priority of namenode process 7927
  7. U盘文件损坏怎么恢复
  8. 微信卖保险,仅1%用户能看到
  9. 成为java高级程序员需要掌握哪些
  10. Maven简明教程(4)---依赖关系(理论篇)