随着Android移动智能终端的普及,Android应用在改善人们生产生活的同时带来许多安全问题。现阶段针对Android Java层的安全保护技术已初步成熟,但Native层的代码保护还在发展中,因此本文对Android Native层的代码保护技术进行研究,利用替换混淆和控制流混淆技术,设计并实现面向Android Native层的代码保护方案。本文对整数这个常见的数据类型设计一种拆分方式,通过改变数据在内存中的长度增加整数参与运算过程的复杂度,并将拆分算法应用到数组下标替换和操作数替换中。对于逻辑运算的操作符,则自主设计指令替换模板实现指令替换,增加运算指令理解难度。对于控制流混淆提出两种混淆方案。一种方案是实现虚假分支伪造混淆,重点设计该技术的不透明谓词生成过程。相较于其他的利用单一理论的生成算法,本文结合混沌和数论理论,自主提出基于同余方程和背包问题的不透明谓词生成算法,增加不透明谓词生成过程的复杂性和输出结果的不可预测性。另一种方案是实现平展控制流,将顺序执行的指令流程收束到一个switch-case结构中,利用控制变量指挥程序按照正常逻辑执行。根据上述提出的混淆算法,本文设计并实现一套面向Android Native层的代码混淆系统,提供数组下标替换、整型操作数替换、指令替换、平展控制流和虚假分支伪造混淆模块。这些模块既可以单独对目标代码进行混淆,又可以结合使用,丰富混淆策略。最后对自行提出的不透明谓词算法和混淆系统进行测试分析,增加与OLLVM混淆方案的对照实验。结果表明,本文提出的方案在保证混淆后程序正常执行的基础上,具有良好的算法输出随机性和混淆强度,代码膨胀率有时能够达到150%,CPU占用率接近未混淆时的时间开销,健壮性超过99.99%,优于OLLVM混淆策略。