移动应用作为移动互联网行业发展过程中的一个重要角色,被诸多的行业所采用,其中,Android应用程序的普及极为广泛,由此衍生而来的安全问题也层出不穷——软件漏洞、应用盗版、恶意软件等多类问题,不仅仅威胁着传统桌上设备,也同样在Android移动端出现。相对地,在Android应用保护方面的研究也在持续发展中。出于在程序运行稳定性等方面的考虑,一些厂家拒绝使用加壳手段来保护应用程序,为此,研究者引入了代码混淆技术——通过代码或者数据变形、加密等手段,达到对移动应用的保护。Google官方提供了针对源码的混淆工具Proguard,但该工具只能作用于标识符,攻击者可以通过逆向工具对标识符进行重命名帮助理解代码。因此,研究者提出了基于Dalvik字节码指令的混淆技术,只需要利用开发者提供的APK文件,就能加密常量字符串和调整控制流,达到混淆目的。本文在对现有研究成果分析的基础上,深入分析Android运行机制和Dalvik字节码特征,提出了结合1)结构识别的布局混淆;2)函数分割的控制流混淆;3)字节存储的字符串混淆等多个维度的Dalvik字节码混淆方法。其中,结构识别的布局混淆主要是:对关键标识符进行重命名,防止其给逆向分析者提示。函数分割的控制流混淆主要是:将函数基于控制流图进行分割后再进行控制流跳转,解决当前控制流混淆因为局限于函数内部而易遭受猜测攻击问题。字节存储的字符串混淆主要是:隐藏代码中的关键字符串,提出利用在Native代码中反射修改密钥的方式解决当前逆向分析者运行Smali虚拟机还原字符串问题。本文从这三个维度全面保护应用程序,加大逆向者的代码分析难度。接着,本文充分考虑了在Android运行机制下字节码混淆的实现问题,结合APK中的应用程序配置文件,提取其中的组件标识符帮助布局混淆进行结构识别,解决了错误混淆组件类和方法标识符问题,结合寄存器类型推导技术和控制流图深度遍历解决寄存器类型冲突问题。最后,本文根据所提出的方法实现了其对应的原型系统。在测试方面,利用多组样本文件,对系统功能性、安全性和性能开销分别进行分析评估,实验结果表明,该混淆系统对于Android应用程序的保护具有可行性和有效性。