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AndoridAPK反逆向解決方案：梆梆加固原理探尋

一、序言

目前Android市場(chǎng)充斥著大量的盜版軟件，開(kāi)發(fā)者的官方應(yīng)用被“打包黨”們惡意篡改。如何使程序代碼免受盜版篡改就成了開(kāi)發(fā)者面臨的頭等大事，今天我們將分析一個(gè)不錯(cuò)的解決方案---梆梆加固（http://www.secneo.com/appProtect/）。

公司主營(yíng)業(yè)務(wù)：成都做網(wǎng)站、網(wǎng)站制作、移動(dòng)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)等業(yè)務(wù)。幫助企業(yè)客戶真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)宣傳，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。成都創(chuàng)新互聯(lián)是一支青春激揚(yáng)、勤奮敬業(yè)、活力青春激揚(yáng)、勤奮敬業(yè)、活力澎湃、和諧高效的團(tuán)隊(duì)。公司秉承以“開(kāi)放、自由、嚴(yán)謹(jǐn)、自律”為核心的企業(yè)文化，感謝他們對(duì)我們的高要求，感謝他們從不同領(lǐng)域給我們帶來(lái)的挑戰(zhàn)，讓我們激情的團(tuán)隊(duì)有機(jī)會(huì)用頭腦與智慧不斷的給客戶帶來(lái)驚喜。成都創(chuàng)新互聯(lián)推出崇左免費(fèi)做網(wǎng)站回饋大家。

通過(guò)對(duì)App進(jìn)行加固保護(hù)。梆梆可以有效防止移動(dòng)應(yīng)用在運(yùn)營(yíng)推廣過(guò)程中被破解、盜版、二次打包、注入、反編譯等破壞，保障程序的安全性、穩(wěn)定性，對(duì)移動(dòng)應(yīng)用的整體邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，保證了移動(dòng)應(yīng)用的用戶體驗(yàn)。

二、梆梆加固逆向分析過(guò)程

首先我們通過(guò)對(duì)APK加固前后文件結(jié)構(gòu)的比較，來(lái)了解梆梆加固對(duì)APK文件所做的處理。為了使分析過(guò)程足夠簡(jiǎn)單，我新建一個(gè)最簡(jiǎn)單的測(cè)試程序，并上傳到梆梆加固，整個(gè)加固過(guò)程大概需要4天的時(shí)間才可以完成，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的等待過(guò)程。

該測(cè)試程序包含了Activity、Service、ContentProvider、BroadcastRecevier四大組件、Application、普通類、Jni調(diào)用等7類對(duì)象，目的就是全面的了解梆梆的加固效果。

1、apk加固前后靜態(tài)文件結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)對(duì)比分析

（1） 加固前后靜態(tài)文件結(jié)構(gòu)變化（左為加固前，右為加固后）

加固后apk新增以下文件：

                  assets\meta-data\manifest.mf  //APK文件列表SHA1-Digest
                  assets\meta-data\rsa.pub        //RSA公鑰信息
                  assets\meta-data\rsa.sig         //數(shù)字簽名文件
                  assets\classes.jar                    //已加密原classes.dex文件
                  assets\com.example.hellojni    //ARM平臺(tái)二進(jìn)制可執(zhí)行文件
                  assets\com.example.hellojni.x86  //x86功能同上
                  libs\armeabi\libsecexe.so        //ARM平臺(tái)共享庫(kù)文件
                  libs\x86\libsecexe.so               //x86功能同上

加固后修改文件：

                 AndroidMainfest.xml  //（如果應(yīng)用配置有Application信息，則該文件加固前后相同，如果應(yīng)用未配置Application信息，則該文件加固前后不相同，梆梆會(huì)配置Application信息為自己實(shí)現(xiàn)類）
                 classes.dex

對(duì)classes.dex進(jìn)行反編譯，觀察代碼樹(shù)結(jié)構(gòu)變化：（左為加固前，右為加固后）

（2）加固前后動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)變化

運(yùn)行原程序，系統(tǒng)僅創(chuàng)建一個(gè)相關(guān)進(jìn)程，但是加固的程序，系統(tǒng)會(huì)為其同時(shí)創(chuàng)建三個(gè)相關(guān)程序進(jìn)程：

進(jìn)程啟動(dòng)順序：597進(jìn)程創(chuàng)建605進(jìn)程，605進(jìn)程又創(chuàng)建了607進(jìn)程

通過(guò)查看maps文件獲取597進(jìn)程映射文件信息

通過(guò)map文件可以看出，597進(jìn)程為主進(jìn)程，android各組件在該進(jìn)程中運(yùn)行。

605和607進(jìn)程并無(wú)與apk文件相關(guān)文件信息，通過(guò)cmdline查看啟動(dòng)參數(shù)：

初步懷疑該進(jìn)程為assets\com.example.hellojni 可執(zhí)行文件運(yùn)行結(jié)果。

2、梆梆加固保護(hù)效果分析

我們通過(guò)逆向分析加固后的app，來(lái)看看梆梆加固對(duì)app的保護(hù)效果。

程序代碼的第一執(zhí)行點(diǎn)是Application對(duì)象，首先查看TestApplication類對(duì)象。

程序的Util類完成大部分的java層邏輯，

ACall類主要完成對(duì)libsecexe.so JNI的調(diào)用：

查看libsecexe.so文件導(dǎo)出函數(shù)，發(fā)現(xiàn)所有函數(shù)名都經(jīng)過(guò)加密處理，與我們平時(shí)jni調(diào)用產(chǎn)生的函數(shù)名并不同。平時(shí)jni產(chǎn)生的函數(shù)名應(yīng)該為這樣格式Java_com_secapk_wrapper_ACall_{函數(shù)名}

抗靜態(tài)分析：

Util類通過(guò)MyClassLoader完成對(duì)加密classes.jar的動(dòng)態(tài)加載，內(nèi)存中解密classes.jar，完成動(dòng)態(tài)加載。

jni方法對(duì)應(yīng)so函數(shù)名的混淆。

抗動(dòng)態(tài)調(diào)試：

當(dāng)使用IDA動(dòng)態(tài)調(diào)試該程序時(shí)，程序無(wú)法建立連接調(diào)試。

梆梆加固可以有效常用的逆向分析方法。

#p#

三、梆梆加固技術(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)猜想

（1）如何使DexClassLoader動(dòng)態(tài)加載組件具有生命周期？

根據(jù)APK文件是否在AndroidManifest.xml配置Applicaiton信息，梆梆加固會(huì)做不同的處理：

通過(guò)上傳Applicaiton不同配置的APK文件，我們發(fā)現(xiàn)：

當(dāng)APK配置有Applicaition信息時(shí)，梆梆加固重寫(xiě)Application類

當(dāng)APK未配置Application信息時(shí)，梆梆加固新建類，并在AndroidManifest.xml中配置自己Application類

因此Applicaiton就是程序的第一執(zhí)行點(diǎn)。

我們知道DexClassLoader加載的類是沒(méi)有組件生命周期的，也就是說(shuō)即使DexClassLoader通過(guò)對(duì)dex的 動(dòng)態(tài)加載完成了對(duì)組件類的加載，              當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)該組件時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)加載類失敗的異常。我已經(jīng)在“Android APK加殼技術(shù)方案”中提出了一種使DexClassLoader加載組件類具有生命周期的方法。

運(yùn)行加固后的程序并通過(guò)Mat內(nèi)存分析工具查看類加載情況：

如上圖所示，組件類的加載類已經(jīng)被修改為com.secapk.wrapper.MyClassLoader類，可以得出結(jié)論，該方式和我提出方式基本相同，通過(guò)修改系統(tǒng)組件類ClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）如何混淆native方法在so庫(kù)函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系？

 jni方法注冊(cè)方式有兩種：

1、通過(guò)javah產(chǎn)生函數(shù)頭，該種方式產(chǎn)生的方法具有固定的格式。該方式使逆向分析人員比較容易獲取java層native方法對(duì)應(yīng)的本地方法。

2、在JNI_OnLoad方法中手動(dòng)注冊(cè)jni方法，不易查找對(duì)應(yīng)關(guān)系。

使用第二種方式可以實(shí)現(xiàn)混淆java層native方法和so函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. #include   
    2. 
  
  
  
  
  2. #include   
    3. 
  
  
  
  
  3.   
    4. 
  
  
  
  
  4. JNIEXPORT jstring JNICALL abcdefghijklmn( JNIEnv* env,jobject thiz )  
    5. 
  
  
  
  
  5. {  
    6. 
  
  
  
  
  6.     return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");  
    7. 
  
  
  
  
  7. }  
    8. 
  
  
  
  
  8.   
    9. 
  
  
  
  
  9. JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
    10. 
  
  
  
  
  10. {  
    11. 
  
  
  
  
  11.     JNIEnv* env = NULL;  
    12. 
  
  
  
  
  12.     jint result = -1;  
    13. 
  
  
  
  
  13.   
    14. 
  
  
  
  
  14.     if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {  
    15. 
  
  
  
  
  15.         return JNI_ERR;  
    16. 
  
  
  
  
  16.     }  
    17. 
  
  
  
  
  17.     JNINativeMethod gMethods[] = {  
    18. 
  
  
  
  
  18.         { "stringFromJNI", "()Ljava/lang/String;", (void*)abcdefghijklmn },  
    19. 
  
  
  
  
  19.     };  
    20. 
  
  
  
  
  20.     jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/hellojni/HelloJni");  
    21. 
  
  
  
  
  21.       
    22. 
  
  
  
  
  22.     if (clazz == NULL) {  
    23. 
  
  
  
  
  23.         return JNI_ERR;  
    24. 
  
  
  
  
  24.     }  
    25. 
  
  
  
  
  25.     if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])) < 0){  
    26. 
  
  
  
  
  26.         return JNI_ERR;  
    27. 
  
  
  
  
  27.     }  
    28. 
  
  
  
  
  28.     /* success -- return valid version number */  
    29. 
  
  
  
  
  29.     result = JNI_VERSION_1_4;  
    30. 
  
  
  
  
  30.     return result;  
    31. 
  
  
  
  
  31. }  
    32.

以上代碼中的字符串都是明文（比如“stringFromJNI”），如果這些文明字符串都換成密文的話，再通過(guò)運(yùn)行時(shí)解密，相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系更不易看出。

（3）如何使DexClassLoader加載加密的dex文件？

雖然不了解梆梆加固是怎么做的，不過(guò)通過(guò)分析它的運(yùn)行邏輯，我推測(cè)了一種可行的實(shí)現(xiàn)方案：了解該方案需要對(duì) Android DexClassLoader的整個(gè)加載流程需要有清 晰的了解。

首先推斷assets\classes.jar是一個(gè)加密的jar包。

正常的DexClassLoader加載的流程如下：會(huì)有一個(gè)DexOpt產(chǎn)生odex過(guò)程

但是梆梆加固后的應(yīng)用DexClassLoader加載過(guò)程并沒(méi)有該過(guò)程的log信息。

推斷加密的jar包里面含有odex文件，如果不是odex文件的話，DexClassLoader肯定會(huì)在運(yùn)行時(shí)釋放未加密的odex文件到目錄，這樣的話被保護(hù)的邏輯也就泄露了。

DexClassLoader加載過(guò)程會(huì)在java層和C層產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，java層并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的數(shù)據(jù)， 所有的數(shù)據(jù)都在c層，我們可用通過(guò)底層代碼完成dex數(shù)據(jù)的解析。底層dex分析是可以支持byte[]數(shù)組的，解密 odex數(shù)據(jù)，傳遞過(guò)去就行了。這樣java層就可以調(diào)用了。

以下是大概偽代碼實(shí)現(xiàn)步驟：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. int loadDex(char * dexFileName)
    2. 
  
  
  
  
  2. {
    3. 
  
  
  
  
  3.     char *dvm_lib_path = "/system/lib/libdvm.so";
    4. 
  
  
  
  
  4. void * handle;
    5. 
  
  
  
  
  5. DvmGlobals gDvm;
    6. 
  
  
  
  
  6.     handle = dlopen( dvm_lib_path, int mode);
    7.

1、讀取dexFileName文件內(nèi)容并解密到byte數(shù)組。

2、調(diào)用dexFileParse函數(shù)解析byte數(shù)組為DexFile

\dalvik\libdex\DexFile.c

DexFile* dexFileParse(const u1* data, size_t length, int flags)//dlsym(handle, "dexFileParse");

3、調(diào)用allocateAuxStructures轉(zhuǎn)換DexFile為DvmDex，（由于該方法為static方法，因此需要按照其邏輯自行實(shí)現(xiàn)）

\dalvik\vm\DvmDex.c

static DvmDex* allocateAuxStructures(DexFile* pDexFile)

4、添加DvmDex到gDvm.userDexFiles

\dalvik\vm\Init.c

struct DvmGlobals gDvm; //gDvm = dlsym(handle, "gDvm");

5、修改MyDexClassLoader中的mDexs對(duì)象的mCookie值，mCookie主要用于映射底層DvmDex數(shù)據(jù)DexClassLoader.mDexs[0].mCookie值

（4）so如何實(shí)現(xiàn)程序的反調(diào)試？

同linux反調(diào)試基本原理相同，這里提供一種方式就是在JNI_Onload中調(diào)用ptrace方 法，ptrace被廣泛用于調(diào)試（比如IDA）和進(jìn)程代碼注入（比如LBE,金山等權(quán)限管理功能實(shí)現(xiàn)），一個(gè)進(jìn)程只能被一個(gè)進(jìn)程ptrace，如果你自己 調(diào)用ptarce，這樣其它程序就無(wú)法通過(guò)ptrace調(diào)試或者 向您程序進(jìn)程注入代碼。

ptrace(PTRACE_TRACEME,0 ,0 ,0);

通過(guò)本人實(shí)驗(yàn)，該種方式可以實(shí)現(xiàn)so的反調(diào)試。

三、總結(jié)

通過(guò)以上分析，梆梆加固的確可以有效防止移動(dòng)應(yīng)用在運(yùn)營(yíng)推廣過(guò)程中被破解、盜版、二次打包、注入、反編譯等破壞，不過(guò)如果Android惡 意軟件也通過(guò)這種方式加固保護(hù)，這將會(huì)給移動(dòng)安全分析人員帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)榘踩治鋈藛T經(jīng)常使用的代碼靜態(tài)邏輯分析和動(dòng)態(tài)調(diào)試分析在該情況下都失效了。

梆梆官方聲稱不會(huì)對(duì)惡意軟件進(jìn)行加固，的確在加固的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在安全軟件掃描信息和云測(cè)試處理流程，不過(guò)這些措施只能減少而不能徹底杜絕惡意軟件通過(guò)梆梆加固保護(hù)。如何不被惡意軟件利用是梆梆需要解決的問(wèn)題。


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