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记一次Android逆向之旅(入门向)
2020-07-02 13:53:38

近日市场投放部门的同事找我说,在应用商店输入关键字查看我们APP的排名,这个能不能通过技术自动化实现?本以为是件很简单的事情,结果做的时候遇到了重重阻碍,于是就有了这次逆向之旅。

逆向,听起来就很黑客的词,好像比开发高大上好多倍啊。真正接触到才明白,逆向其实是一个很需要耐心,会查阅资料,又比较依赖运气的一件事。我的这次逆向之旅,虽然没有触及到很深刻的主题,但是如果你是一个新手又对逆向感兴趣,至少可以帮助你尽快进入状态,少走一些弯路。

本次用到的工具主要有:apk查壳神器、apktool.jar、signapk.jar、jeb2、IDA、Xposed,和一台夜神模拟器。相关资源文末有下载链接

这个事情的核心其实就是抓下接口,伪造一个相同的请求,然后就可以用脚本刷接口了。抓包工具一般就是Fiddler或者Charles,然后在手机安装一个证书,就可以抓取HTTPS请求(如果事情这么简单,就不会有接下来的事了)。安装好证书后开始抓包,发现还是失败,并且APP检测到了抓包行为,提示当前网络存在安全隐患(WTF?)。看起来这个APP在本地应该有证书,就是那个X509什么什么的。没办法,正式进入本文的主题:逆向。

APP防逆向目前的手段主要还是混淆+加固。混淆的话没办法还原,只能靠自己去理解,而加固倒是有现成的手段,先去找一个apk查壳神器看看目标APK使用了什么加固手段,再去找找对应的脱壳方法,幸运的是我这次破解的商店没有用到任何加固(也挺不幸运,脱壳的技术暂时了解不到了)。

Step1 解读Smali

apktool.jar 应该广为人知,使用它可以得到apk包内的smali文件和资源文件。使用如下命令即可:

java -jar apktool.jar xxx.apk

执行完之后可以得到一个下图结构的文件夹:

我们这次分析的目标就是smali_xxx文件夹,有多个文件夹是因为当前APP大多使用了MultiDex(PS:这里我不是没试过用dex2jar转成可读性更强的Java Class,但是dex2jar只能解析一个dex,其他dex的文件都丢失了,后边使用jeb2搞定了这个事,但是我们待会再说)。smali文件浩如烟海,如果没有一定的目的性是肯定办不了事的,但我们的目标很明确就是X509Certificate,所以全局搜索它:

看起来有400多个结果分布在50多个文件中,但是这次搜索并不是一无所获,其中 CertificateUtil 以及 checkClientTrusted、checkServerTrusted 引起了我的注意。前者不知道干嘛的,但是后者都是X509TrustManager定义的接口,我们定位到这个文件开头,可以看到确实实现了X509TrustManager:

不知道是否运气太好,一次就破案了,只要我们删除 checkServerTrusted 里的校验,就可以让客户端信任所有的服务端证书,也就可以实现抓包操作了。

一次失败的尝试:修改Smali,回编APK

虽然不了解smali语法,但是还是能大致看懂一些的,随便截个方法体会一下:

大体上没么难懂吧?每一步在干什么写的很清楚,让我们往里面加代码可能比较难,但是删除一些还是比较简单的,我们就想让checkServerTrusted直接返回null,直接改成下面这样:

smali修改完成后,得重新打包成apk,不然怎么安装呢?打包的方法如下:

java -jar apktool.jar b {刚刚反编译出来的路径} 

这个时候得到的apk是没有签名的,以前可以在回编命令加入 -c/--copy-original 保持原有的签名,只要没有修改Manifest文件即可。但是现在这个办法不可用了,在官方issues找到了解释:https://github.com/iBotPeaches/Apktool/issues/2129。所以我们可以通过 signapk.jar 来进行重签名。

// 下载signapk.jar 会同时得到 testkey.x509.pem testkey.pk8
java -jar signapk.jar testkey.x509.pem testkey.pk8 xxx.apk out.apk

但是APP肯定会对签名进行校验的,我们这个方式虽然能正常安装,但依然无法达到抓包的目的,具体原因请继续往下看。这说明通过修改smali文件回编apk的方式比较难搞,也可能做不了,所以我们有了方式2:Xposed。

Step2 Xposed Hook Java

回编译行不通,我们就要找找其他办法,Xposed可以在不修改apk代码的情况下,改变apk的行为,虽然它只能hook java层代码,但就目前而言足够了。首先我们要有一台root过的手机,然后安装Xposed,文末我会分享此次使用的夜神模拟器和对应的Xposed安装器,如果你有Pixel或者Nexus手机那就更好了。

安装的过程很简单,只要提示以下的状态就是安装成功了:

接下来就可以编写代码,新建一个APP工程,加入以下内容:

// app build.gradle
compileOnly 'de.robv.android.xposed:api:82'

// AndroidManifest.xml
<!-- 表明这是一个xposed插件 -->
<!-- 表明这是一个xposed插件 -->
<meta-data
    android:name="xposedmodule"
    android:value="true" />
 <!-- 指定xposed的最小版本 -->
<meta-data
    android:name="xposedminversion"
    android:value="30+" />
 <!-- 插件的描述 -->
<meta-data
    android:name="xposeddescription"
    android:value="xposed插件开发测试" />

这样配置一下,Xposed就可以识别我们的工程是一个插件,在那个安装器里选择模块,就可以激活我们的插件。

接下来就可以写我们的hook方法了,在工程中随便建一个类,实现 IXposedHookLoadPackage 接口,在 assets 目录下新建 xposed_init 文件,然后把这个类的class路径加入其中。IXposedHookLoadPackage 接口只有一个方法 handleLoadPackage,这里就是我们功能实现的地方。就我们的需求而言,这个非常简单:

public class HookXXXStore implements IXposedHookLoadPackage {
    @Override
    public void handleLoadPackage(XC_LoadPackage.LoadPackageParam lpparam) throws Throwable {
        XposedBridge.log("HookLogic >> current package:" + lpparam.packageName);
        if (lpparam.packageName.equals("com.xxx.market")) {
            XposedHelpers.findAndHookMethod("a.a.a.cis", lpparam.classLoader, "checkServerTrusted", X509Certificate[].class, String.class, new XC_MethodReplacement() {
                @Override
                protected Object replaceHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                    XposedBridge.log("直接替换checkServerTrusted方法,返回null");
                    return null;
                }
            });
        }
    }
}

简单明了不需要解释吧?传进去class、方法名、参数,再加一个回调,注意是 XC_MethodReplacement,直接替换原方法的实现,class名、方法名刚刚截图里都有。把这个脚本跑起来,重启一下就可以生效了。然后把抓包工具跑起来,原APP跑起来,就可以看到抓包的数据了。

Step3 破解sign验签

抓包看数据可不是我们的目的,我们不仅想看到,还希望能自己写脚本调用接口。但是接口一般都会有个验签步骤,就是把Header中的参数拼接起来,再通过一定的加密算法生成一个字符串,客户端和服务端采用相同的手段,比对一下生成的字符串是否一致。所以我们必须知道这个sign的规则才能“伪装”自己就是APP,来刷接口数据。

从smali寻找蛛丝马迹的过程就不说了,搜索sign然后找可疑目标就好。不过这次找到之后smali文件读起来就比较费劲了,刚刚是因为我们知道那个方法的作用,不需要了解实现就能改,现在我们必须知道它取了哪些Header,又怎么排序怎么加密的,smali读起来像看天书,你们感受一下:

满眼都是goto goto,这不是考验耐心了,是直接击垮耐心。所以我选择使用jeb2直接看对应的java代码。jeb2使用更简单,直接把源apk丢进去就可以了。这里就是关键代码:

要搞清楚里面的arg8、arg10、v1、v0比较容易,重点是关键参数arg7是另一个类处理的,而具体实现是在native完成的:

就好像眼看着就得到答案了,答案又埋在了更深的地方。关键是Xposed面对native是无力的,c语言本来就已经搁置很久,而且so库还会做混淆,为破解增加了无限压力。最后我采用了一种共生的方式完成了这个任务,那就是在安装了这个软件的手机上,调用它的so库来实现功能,好处是不需要了解它具体的实现,缺点是离不开Android平台了。

找到so是一回事,确定一个方案却是另一回事。如果不先看一下so,没准还以为自己可以读懂呢?这时候IDA就派上用场了,它可以打开so,还可以转成c语言代码,甚至可以动态调试(如果不是IDA和我的模拟器连接比较困难,总是卡在某个错误中,也许能动态调试出结果呢)。

Step4 IDA分析so库

分析so库不仅为了找寻答案,也是来解释一下为什么我说换了签名之后就不能抓包了(其实也不是不能抓包,主要是拿不到需要的数据)。我们使用IDA打开这个so,主要关注签名用到的 .c 方法,还有传入了Context的 .a 方法。我们先看 .a 方法:

这里先是拿到了包名信息,这个“伪装”起来很容易,接下来还根据Signature做了签名的校验:

虽然不大明白,但大致就是对Signature简单处理一下,再md5加密,和一个特定的字符串对比,通过之后才能走下面的初始化流程,得到加密需要用到的key等字段。

接下来 .c 方法就很简单了,有了加密的key,调用加密算法进行加密即可。

Step5 共生的方式调用so库

我们的探索就先到此,解释一下怎么通过共生的方式达到我们的目的。Context有个createPackageContext方法,可以创建另外一个包的上下文,它有两个标记位,CONTEXT_INCLUDE_CODE和CONTEXT_IGNORE_SECURITY,表示可以执行对方的代码以及忽略安全警告。我们只要把这个context给到so,就可以实现我们的功能了:

Context context = mContext.createPackageContext("com.xxx.market", Context.CONTEXT_INCLUDE_CODE | Context.CONTEXT_IGNORE_SECURITY);
XxxTools.a(context);

接下来就可以正常地进行抓包、解析数据,实现我们需要的功能了。

总结和展望

之所以中断探索的过程,不是说到了so就不能破解了,通过强大的frida工具可以同时 hook java 和 native 的代码,而且native的校验也都是比较容易绕过去的。难点在于使用frida要懂一些python脚本,还要掌握一点JS的知识,理解native的代码还需要有一些c语言基础,虽然深度要求不高,但是广度上需要掌握很多东西,这些都需要长时间的接触,而不是突然遇到就能突然掌握的。frida的配置也比较繁琐,整体而言对我们这个简单的需求有点杀鸡焉用牛刀的感觉。

因此本文仅仅是一个引子,告诉你有哪些工具,每个工具的作用,如果你对逆向有兴趣,可以从使用这些工具入手,慢慢深入。将这些工具集中在一起介绍一下,如果能减少你入门探索的时间,让你感受到逆向的门槛好像也没那么高,而由此带来一点点信心上的提升,那这篇文章的价值就实现了。


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创建时间:2020-04-28 18:20:39
飞机酱是一个Android开发攻城狮,除了要攻陷Android外,还会进攻数据结构、算法、网络、计算机系统等方面的知识。关注我,一起学IT吧。
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