Android逆向之旅---靜態分析技術來破解Apk

2015/11/28

從這篇文章開始我們的破解之路,之前的幾篇文章中我們是如何講解怎麼加固我們的Apk,防止被別人破解,那麼現在我們要開始破解我們的Apk,針對於之前的加密方式採用相對應的破解技術,Android中的破解其實大體上可以分為靜態分析和動態分析,對於這兩種方式又可以細分為Java層(smail和dex)和native層(so)。所以我們今天主要來講解如何通過靜態分析來破解我們的apk,這篇文章我們會通過破解Java層和native層的例子來講解。 在開始今天的文章之前,我們需要準備點東西:

第一、首先是基本知識:
1、了解Android中的Apk文件的結構。
2、了解Smail語法和dex文件格式
3、apk的簽名機制

關於這三個知識點,這裡就不做詳細介紹了,不理解的同學可以自行網上學習,有很多資料講解的。

第二、再者就是幾個重要的工具
1、apktool:反編譯的利器
2、dex2jar:將dex轉化成jar ADVERTISEMENT
3、jd-gui:很好的查看jar文件的工具
4、IDA:收費的最全破解利器(分析dex和so都可以) 額外:

上面四個工具是最基本的,但是現在網上也有一些更好的工具:JEB,GDA等。但是這些工具就是豐富了上面四個工具,所以說我們只要上面的四個工具就足夠了。IDA工具我專門給了一個下載地址,其他的工具在我們提供的案例中。 準備工作完了,下面就來看一下今天的破解方式介紹: Android中的破解的靜態分析說重要,也不重要,為什麼這麼說呢? 因為我們到後面會介紹動態分析,那時候我們在破解一個Apk的時候,發現靜態分析的方式幾乎毫無用途,因為現在的程序加固的越來越高級,靜態分析幾乎失效,所以動態分析是必須的,但是要是說靜態分析沒有用,那麼也錯了,因為我們在有些場景下,只有靜態分析能夠開始破解之門,沒有靜態分析之後的結果,動態分析是無法開展的。這個下面會舉例說明。所以說在破解的過程中,靜態分析和動態分析一定會結合在一起的,只有這樣我們才會勇往直前。下面就來看看我們如何通過靜態分析來破解apk. ADVERTISEMENT 。

第一、靜態分析的流程
1. 使用apktool來反編譯apk 在這個過程中,我們會發現有些apk很輕易的被反編譯了,但是有些apk每次反編譯都會報各種錯誤,這個也是正常的,因為加固了嗎。現在網上有很多對apk加密的方式,直接讓反編譯就通不過,比如Androidmanifest文件,dex文件等,因為apktool他需要解析這些重要的資源,一旦這些文件加密了那麼就會終止,所以這裡我們暫且都認為apk都能反編譯的,因為我們今天是主要介紹怎麼通過靜態分析來破解,關於這裡的反編譯失敗的問題,我後面會在用一篇文章詳細介紹,到時候會列舉一些反編譯錯誤的例子。
 2. 得到程序的smail源碼和AndroidManifest.xml文件 我們知道一個Android的程序入口信息都會在AndroidManifest.xml中,比如Application和入口Activity,所以我們肯定會先來分析這個文件,找到我們想要的信息,當然這裡還有一個常用的命令需要記住: adb shell dumpsys activity top 能夠獲取到當前程序的Activity信息 然後我們會分析smail代碼,進行代碼邏輯的修改。
 3. 直接解壓apk文件得到classes.dex文件,然後用dex2jar工具得到jar,用jd-gui工具查看 這裡我們主要很容易的查看代碼,因為我們在第二步中得到了smail源碼,就可以分析程序了,但是我們知道雖然smail語法不是很複雜,至少比彙編簡單,但是怎麼看著都是不方便的,還是看java代碼比較方便,所以我們藉助jd-gui工具查看代碼邏輯,然後在smail代碼中進行修改即可,上面說到的JEB工具,就加強了jd-gui工具的功能,它可以直接將smail源碼翻譯成java代碼,這樣我們就不需要先用jd-gui工具查看,再去smail源碼中修改了,藉助JEB即可。
4、如果程序中有涉及到native層的話,我們可以用IDA打開指定的so文件。我們還是需要先看java代碼,找到指定的so文件,在用IDA來靜態分析so文件。

第二、用到的技術
上面介紹了靜態分析的流程,下面來看一下靜態分析的幾個技術,我們在靜態分析破解Apk的時候,首先需要找到突破點,找到關鍵的類和方法,當然這裡就需要經驗了,不是有方法可循的。但是我們會藉助一些技術來加快破解。
1. 全局查找關鍵字符串和日誌信息 這個技術完全靠眼,我們在運行程序之後,會看到程序中出現的字符串,比如文本框,按鈕上的文本,toast顯示的信息等,都可能是重要信息,然後我們可以在jd-gui工具中全局搜索這個字符串,這樣就會很快的定位到我們想要找的邏輯地方:

 

當然我們還有一個重要點就是Android中的Log信息,因為在一個大的項目中,會有多人開發,所以每個模塊每個人開發,每個人都會調試信息,所以就會添加一些log信息,但是不是所有的人都會記得在項目發布的時候關閉項目中的所有log信息,這個也是我們在項目開發的過程中不好的習慣。這時候我們就可以通過程序運行起來之後,會列印一些log信息,那麼我們可以通過這些信息獲取突破點,Android中的log可以根據一個應用來進行過濾的,或者我們可以通過log信息中的字符串在jd-gui中進行全局搜索也是可以的。

 

2. 代碼的注入技術 

在第一種方式中我們通過全局搜索一些關鍵的字符串來找突破點,但是這招有時候不好使,所以這時候我們需要加一些代碼了來觀察信息了,這裡有一個通用的方法就是加入我們自己的log代碼,來追蹤代碼的執行邏輯,因為這裡講的是靜態分析技術,所以就用代碼注入技術來跟蹤執行邏輯,後面介紹了動態分析技術之後,那就簡單了,我們可以隨意的打斷點來進行調試。這裡的添加代碼,就是修改smail代碼,添加我們的日誌信息即可,在下面我們會用例子來進行講解,這個也是我們最常用的一種技術。

 

3. 使用系統的Hook技術,注入破解程序進程,獲取關鍵方法的執行邏輯 

關於Android中的進程注入和Hook技術,這裡就不做詳細介紹了,不了解這些技術的同學可以轉戰: 這兩篇文章介紹了這兩項技術,但是我們在實際操作過程中不用這兩篇文章中用到的方式,因為這兩篇文章只是介紹原理,技術還不是很成熟,關於這兩個技術,網上有兩個框架很成熟,也很實用,就是人們熟知的:Cydia和Xposed,關於這兩個框架的話,網上的資料太多了,而且用起來也很容易,這裡就不做太多的詳細介紹了。 我們在實際的破解的過程中,這種方式用的有點少,因為這種方式效率有點低,所以只有在特定的場景下會使用。

 

4. 使用IDA來靜態分析so文件 

這裡終於用到了IDA工具了,本人是感覺這個工具太強大了,他可以查看so中的代碼邏輯,我們看到的的可能是彙編指令,所以這裡就有一個問題了,破解so的時候,我們還必須掌握一項技能,就是能看懂彙編指令,不然用IDA來破解程序,會很費經的,關於彙編指令,大學的時候,我們接觸過了,但是我們當時感覺這東西又難,而且用的地方也很少,所以就沒太在意,其實不然呀,真正懂彙編的人才是好的程式設計師:

 

 

看到些彙編指令,頭立馬就大了,不過這個用多了,破解多了,還是可以的。我們可以看到左邊欄中有我們的函數,我們可以找到指定函數的定義的地方進行查看即可。其實IDA最強大的地方是在於他動態調試so文件,下一篇文章會介紹怎麼動態調試so文件。當然IDA可也是可以直接查看apk文件的:

 

 

可以查看apk文件中的所有文件,我們可以選擇classes.dex文件:

 

 

但是這裡我們可能會遇到一個問題,就是如果應用程式太大的話,這個打開的過程中會很慢的,有可能IDA停止工作,所以要慢慢等啦:

 

 

打開之後,我們可以看到我們的類和方法名,這裡還可以支持搜索類名和方法名Ctrl+F,也可以查看字符串內容(Shirt+F12):

 

我們發現IDA也是一個分析Java代碼的好手,所以說這個工具太強大了啦啦~~ 上面講解了靜態分析的破解技術,那麼下面就開始使用一個例子來看看靜態分析的技術。

 

第一、靜態分析Java(smail)代碼 

首先我們拿到我們需要破解的Apk,使用apktool.jar工具來反編譯: 

java -jar apktool.jar d xxx.apk

 

 

這個apk很是容易就被反編譯了,看來並沒有進行任何的加固。那就好辦了,我們這裡來改一下他的AndroidManifest.xml中的信息,改成可調式模式,這個是我們後面進行動態調試的前提,一個正式的apk,在AndroidManifest.xml中這個值是false的。 


我們看看他的AndroidManifest.xml文件: 

 

 

我們把這個值改成true.在回編譯,這時候我們就可以動態調試這個apk了,所以在這點上我們可以看到,靜態分析是動態分析的前提,這個值不修改的話,我們是辦法進行後續的動態調試的。

 修改成功之後,我們進行回編譯: 

cd C:UsersjiangweiDesktop靜態分析apktool_2.0.0rc4

del debug.sig.apk java -jar apktool.jar b -d 123 -o debug.apk

java -jar .signsignapk.jar .sign estkey.x509.pem .sign estkey.pk8 debug.apk debug.sig.apk

del debug.apk

adb uninstall com.shuqi.controller

adb install debug.sig.apk

adb shell am start -n com.shuqi.controller/.Loading

pause

 

這裡是為了簡單,寫了一個批處理,首先進入到目錄,然後使用命令進行回編譯: 

java -jar apktool.jar b -d sq -o debug.apk 

sq是之前反編譯的目錄,debug.apk是回編譯之後的文件 這時候,debug.apk是不能安裝運行的,因為沒有簽名,Android中是不允許安裝一個沒有簽名的apk 下面還要繼續簽名,我們用系統自帶的簽名文件即可簽名: 

java -jar .signsignapk.jar .sign estkey.x509.pem .sign estkey.pk8

debug.apk debug.sig.apk 

註:其實我們在用IDE工具開發android項目的時候,工具就是用這個簽名文件進行簽名的,只是這個過程IDE幫我們做了。

 

後面就是直接安裝這個apk,然後運行這個Apk。這個過程中我們只需要知道應用的包名和入口Activity名稱即可,這個信息我們在AndroidManifest.xml中也是可以獲取到的,當然我們用:adb shell dumpsys activity top命令也可以得到:

 

 

回編譯之後,我們運行程序,發現有問題,就是點擊程序的icon,沒反應,運行不起來,我們在查看log中的異常信息,發現也沒有拋出任何異常,那麼這時候,我們就判斷,他內部肯定做了什麼校驗工作,這個一般回編譯之後的程序運行不起來的話,那就是內部做校驗了,一般做校驗的話,有兩種:

 

1、對dex做校驗,防止修改dex的 

2、對apk的簽名做校驗,防止重新打包 

那我們就需要從新看看他的代碼,來看看是不是做了校驗:

 

我們在分析代碼的時候,肯定先看看他有沒有自己定義Application,如果有定義的話,就需要看他自己的Application類,這裡我們看到他定了自己的Application: 

com.shuqi.application.ShuqiApplication 

我們解壓apk,得到dex,然後dex2jar進行轉化,得到jar,再用jd-gui查看這個類:

 

這裡我們看到他的代碼做混淆了,但是一些系統回調方法肯定不能混淆的,比如onCreate方法,但是這裡我們一般找的方法是: 

1、首先看這個類有沒有靜態方法和靜態代碼塊,因為這類的代碼會在對象初始化之前運行,可能在這裡加載so文件,或者是加密校驗等操作 

2、再看看這個類的構造方法 

3、最後再看生命周期方法

 

我們這裡看到他的核心代碼在onCreate中,調用了很多類的方法,猜想這裡的某個方法做工作了? 這時候我們就來注入我們的代碼來跟蹤是哪個方法出現問題了,這裡有的同學有疑問,其實就這幾個方法,直接一個一個看不就結了,哎,我們這篇文章就是要介紹靜態分析技術,當然就需要做案例啦。 下面來看看我們怎麼添加我們的日誌信息,其實很簡單,就是添加日誌,需要修改smail文件,我們在去查看smail源碼:

 

 

關於smail語法,本人認為不是很難,所以大家自己網上去搜一些資料學習一下即可,這裡我們可以很清晰的看到調用了這些方法,那麼我們就在每個方法加上我們的日誌信息,這裡加日誌有兩種方式,一種就是直接在這裡調用系統的log方法,但是有兩個問題:

 

1、需要導入包,在smail中修改 

2、需要定義一個兩個參數,一個是tag,msg,才能正常的列印log出來 

明顯這個方法有點麻煩,這裡我們就自己定義一個MyLog類,然後反編譯,得到MyLog的smail文件,添加到這個ShuqiApplication.smail的root目錄下,然後在代碼中直接調用即可,至於為何要放到root目錄下,這樣在代碼中調用就不需要導入包了,比如SuqiApplication.smail中的一些靜態方法調用:

 

 

編寫日誌類MyLog,這裡就不粘貼代碼了,我們新建一個項目之後,反編譯得到MyLog.smail文件,放到目錄中: 

 

 

我們得到這個文件的時候,一定要注意,把MyLog.smail的包名信息刪除,因為我們放到root目錄下的,意味著這個MyLog類是沒有任何包名的,這個需要注意,不然最後加的話,也是報錯的。 

我們在ShuqiApplication的onCreate方法中插入我們的日誌方法: 

 invoke-static {}, LMyLog;->printV

 

 

但是我們在加代碼的時候,需要注意的是,要找對地方加,所謂找對地方,就是在上個方法調用完之後添加,比如: 

invoke-virtual,invoke-static 

等,而且這些指令後面不能有: 

move-result-object, 

因為這個指令是獲取方法的返回值,所以我們一般是這麼加代碼的: 

加好了我們的日誌代碼之後,下面我們就回編譯執行,在這個過程可能會遇到samil語法錯誤,這個就對應指定的文件修改就可以了,我們得到回編譯的apk之後,可以在反編譯一下,看看他的java代碼:

 

 

我們看到了,我們添加的代碼,在每個方法之後列印信息。 下面我們運行程序,同時開啟我們的log的tag:adb logcat -s JW

 

 

看到我們列印的日誌了,我們發現列印了三個log,這裡需要注意的是,這裡雖然列印了三個log,但是都是在不同的進程中,所以說一個進程中的log的話,只列印了一個,所以我們判斷,問題出現在vr.h這個方法

 

 

我們查看這個方法源碼:

 

 

果然,這個方法做了簽名驗證,不正確的話,直接退出程序。那麼我們現在要想正常的運行程序的話,很簡單了,直接注釋這行代碼:vr.h(this) 

然後回編譯,在運行,果然不報錯了,這裡就不再演示了:

 

 

好了,上面就通過注入代碼,來跟蹤問題,這個方法是很常用,也是很實在的。 


第二、靜態分析Native代碼 

下面繼續來介紹一下,如何使用IDA來靜態分析native代碼,這裡一定要熟悉彙編指令,不然看起來很費勁的。 我們在反編譯之後,看到他的onCreate方法中有一個加載so的代碼

 

 

看看這個代碼:

 

 

獲取密碼的方法,是native的,我們就來看看那個getDbPassword方法,用IDA打開libpsProcess.so文件:

 

 

我們看看這個函數的實現,我們一般直接看BL/BLX等信息,跳轉邏輯,還有就是返回值,我們在函數的最後部分,發現一個重點,就是:BL __android_log_print 這個是在native層調用log的函數,我們在往上看,發現:tag是System.out.c 

我們運行程序看起log看看,但是我們此時也可以在java層添加日誌的:我們全局搜索這個方法,在yi這個類中調用的

 

我們修改yi.smail代碼:

 

 

回編譯,在運行程序,開啟log:

 

adb logcat -s JW

adb logcat -s System.out.c

 

 

發現,返回的密碼java層和native層是一樣的。說明我們靜態分析native還是有效的。 好了,到這裡我們今天的內容就介紹完了,當然還有很多靜態分析apk的方法,這裡只是介紹了本人用到的技術。

 

1、如何搞定apktool工具反編譯出錯的問題 

這個我在開始的時候也說了,這裡出錯的原因大部分是apk進行加固了,所以後面我會專門介紹一下如何解決這樣的問題

 

2、如何搞定讓一個Apk可以調試 

我們在上面看到一個apk想要能調試的話,需要修改android:debug的值,但是有時候,我們會遇到修改失敗,導致程序不能運行,後面會專門介紹有幾種方式來讓一個發布後的apk可以調試

 

這篇文章我們介紹了如何使用靜態方式去破解一個apk,我們在破解一個apk的時候,其實就是改點代碼,然後能夠運行起來,達到我們想要的功能,一般就是:

 

1、注釋特定功能,比如廣告展示等 

2、得到方法的返回值,比如獲取用戶的密碼 

3、添加我們的代碼,比如加入我們自己的監測代碼和廣告等 我們在靜態分析代碼的時候,需要遵循的大體路線: 

1、首先能夠反編譯,得到AndroidManifest.xml文件,找到程序入口代碼 

2、找到我們想要的代碼邏輯,一般會結合介面分析,比如我們想得讓用戶登錄成功,我們肯定想要得到用戶登錄介面Activity,這時候我們可以用adb shell dumpsys activity top命令得到Activity名稱,然後用Eclipse自帶的程序當前視圖分析工具:得到控制項名稱,或者是在代碼中獲取layout布局文件,一般是setContentView方法的調用地方,然後用布局文件結合代碼得到用戶登錄的邏輯,進行修改 

3、在關鍵的地方通過代碼注入技術來跟蹤代碼執行邏輯 

4、注意方法的返回值,條件判斷等比較顯眼的代碼 

5、對於有些apk中的源碼,可能他有自己的加密算法,這時候我們需要獲取到這個加密方法,如果加密方法比較複雜的話,我們就需要大批的測試數據來獲取這個加密方法的邏輯,一般是輸入和輸出作為一個測試用例,比如阿里安全第一屆比賽的第一題就可以用靜態分析的方式破解,它內部就是一個加密算法,我們需要用測試數據來破解。 

6、對於那些System.loadLibrary加載so文件的代碼,我們只需要找到這個so文件,然後用IDA打開進行靜態分析,因為有些apk中把加密算法放到了so中了,這時候我們也可以通過測試數據來獲取加密算法。 

7、通過上面的例子,我們可以總結一個方式,就是現在很多apk會做一些校驗工作,一般在代碼中包含:「signature」字符串信息,所以我們可以全局搜索一下,也許可以獲取一些重要信息。

 

 

這篇文章總算是講解完了,其實早就想用寫破解的文章了,因為破解比加固有意思,至少破解成功了有成就感。這篇文章主要介紹了如何通過靜態分析方式破解,介紹了一些工具的時候,破解流程和破解技巧。最常用的就是代碼注入技術和全局搜索關鍵字符串等方式,但是我們可以看到,現在市面上的很多apk,光通過靜態分析是無法滿足我們的破解需求了,所以動態分析方式就來了,而且動態方式破解難度會很大,需要掌握的東西也很多,我後面會分幾篇文章來一一介紹動態破解的技巧和常見的問題。但是靜態方式破解也是很重要的。當然也是動態分析的前提,所以我們既然玩破解,那麼這兩種技術都必須很好的掌握。

 

 

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