Android.Hook框架Cydia篇(脱壳机制作)

注:框架有风险,使用要谨慎.

Cydia Substrate是一个代码修改平台.它可以修改任何主进程的代码,不管是用Java还是C/C++（native代码）编写的.而Xposed只支持HOOK app_process中的java函数,因此Cydia Substrate是一款强大而实用的HOOK工具.

官网地址：http://www.cydiasubstrate.com/

官方教程：http://www.cydiasubstrate.com/id/38be592b-bda7-4dd2-b049-cec44ef7a73b

SDK下载地址：http://asdk.cydiasubstrate.com/zips/cydia_substrate-r2.zip

◆0Hook Java 层



之前讲解过 xposed 的用法为啥还要整这个了,下面简单对比两款框架.想了解之前 xposed 篇的可以看这里:http://drops.wooyun.org/tips/7488

劣势:

[*]没啥错误提醒,排错比较麻烦.
[*]需要对 NDK 开发有一定了解,相对 xposed 模块的开发学习成本高一些.
[*]因为不开源网上(github)上可以参考的模块代码很少.

优势:

[*]可以对 native 函数进行 hook .
[*]与 xposed hook 原理不一样,因为不是开源具体原理我也不清楚. 结果就是一些Anti hook 可能对 xposed 有效而对 Cydia 无效.

使用方法



1.安装框架app：http://www.cydiasubstrate.com/download/com.saurik.substrate.apk

2.创建一个空的Android工程.由于创建的工程将以插件的形式被加载,所以不需要activity.将SDK中的substrate-api.jar复制到project/libs文件夹中.

3.配置Manifest文件


4.创建一个类,类名为Main.类中包含一个static方法initialize,当插件被加载的时候,该方法中的代码就会运行,完成一些必要的初始化工作.

#!java
import com.saurik.substrate.MS;
public class Main { static void initialize() { // ... code to run when extension is loaded }
}

5.hook imei example

#!java
import com.saurik.substrate.MS;
public class Main { static void initialize() { MS.hookClassLoad("android.telephony.TelephonyManager", new MS.ClassLoadHook() { @SuppressWarnings("unchecked") public void classLoaded(Class arg0) { Method hookimei; try { hookimei = arg0.getMethod("getDeviceId", null); } catch (NoSuchMethodException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); hookimei = null; } if (hookimei != null) { final MS.MethodPointer old1 = new MS.MethodPointer(); MS.hookMethod(arg0, hookimei, new MS.MethodHook() { @Override public Object invoked(Object arg0, Object... arg1) throws Throwable { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("hook imei----------->"); String imei = (String) old1.invoke(arg0, arg1); System.out.println("imei-------->" + imei); imei = "999996015409998"; return imei; } }, old1); } } }); }
}

6.在 cydia app 界面中点击 Link Substrate Files 之后重启手机

图片：2015081410002183631.png

7.使用getimei的小程序验证imei是否被改变

#!java
public class MainActivity extends ActionBarActivity { private static final String tag = "MainActivity"; TextView mText ; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); mText = (TextView) findViewById(R.id.text); TelephonyManager mtelehonyMgr = (TelephonyManager) getSystemService(this.TELEPHONY_SERVICE); Build bd = new Build(); String imei = mtelehonyMgr.getDeviceId(); String imsi = mtelehonyMgr.getSubscriberId(); //getSimSerialNumber() 获取 SIM 序列号 getLine1Number 获取手机号 String androidId = Secure.getString(getApplicationContext().getContentResolver(), Secure.ANDROID_ID); String id = UUID.randomUUID().toString(); String model = bd.MODEL; StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("imei = "+ imei); sb.append("nimsi = " + imsi); sb.append("nandroid_id = " + androidId); sb.append("nuuid = " + id); sb.append("nmodel = " + model); if(imei!=null) mText.setText(sb.toString()); else mText.setText("fail"); }

8.关键api介绍

MS.hookClassLoad:该方法实现在指定的类被加载的时候发出通知(改变其实现方式?).因为一个类可以在任何时候被加载,所以Substrate提供了一个方法用来检测用户感兴趣的类何时被加载.

这个api需要实现一个简单的接口MS.ClassLoadHook,该接口只有一个方法classLoaded,当类被加载的时候该方法会被执行.加载的类以参数形式传入此方法.

void hookClassLoad(String name, MS.ClassLoadHook hook);

参数 描述
name	包名+类名,使用java的.符号(被hook的完整类名)
hook	MS.ClassLoadHook的一个实例,当这个类被加载的时候,它的classLoaded方法会被执行.

#!java
MS.hookClassLoad("java.net.HttpURLConnection", new MS.ClassLoadHook() { public void classLoaded(Class _class) { /* do something with _class argument */ } }
);

MS.hookMethod:该API允许开发者提供一个回调函数替换原来的方法,这个回调函数是一个实现了MS.MethodHook接口的对象,是一个典型的匿名内部类.它包含一个invoked函数.

#!java
void hookMethod(Class _class, Member member, MS.MethodHook hook, MS.MethodPointer old);

参数 描述
_class	加载的目标类,为classLoaded传下来的类参数
member	通过反射得到的需要hook的方法(或构造函数). 注意：不能HOOK字段 (在编译的时候会进行检测).
hook	MS.MethodHook的一个实例,其包含的invoked方法会被调用,用以代替member中的代码

◆1Hook Native 层



这块的功能 xposed 就不能实现啦.

整个流程大致如下:

[*]创建工程,添加 NDK 支持
[*]将 cydia 的库和头文件加入工程
[*]修改 AndroidManifest配置文件
[*]修改Android.md
[*]开发模块


[*]指定要hook 的 lib 库
[*]保留原来的地址
[*]替换的函数
[*]Substrate entry point


[*]MSGetImageByName or dlopen
[*]MSFindSymbol or dlsym or nlist 指定方法,得到开始地址
[*]MSHookFunction 替换函数

使用方法



**第零步:添加 ndk 支持,将 cydia 的库和头文件加入工程

有关 ndk 开发的基础可以参考此文: NDK入门篇

图片：2015081410002183631.png

注意要是 xxx.cy.cpp,不要忘记.cy

其实应该是动态链接库名称中的 cy 必须有,所有在 Android.md 中module 处的 .cy 必须带上咯

LOCAL_MODULE := DumpDex2.cy

第一步:修改配置文件


设置 android:hasCode 属性 false,设置android:installLocation属性internalOnly"

第二步:指定要 hook 的 lib 库

#include 
MSConfig(MSFilterExecutable, "/system/bin/app_process") //MSConfig(MSFilterLibrary, "liblog.so")
// this is a macro that uses __attribute__((__constructor__))
MSInitialize { // ... code to run when extension is loaded
}

设置要 hook 的可执行文件或者动态库

第三步: 等待 class

static void OnResources(JNIEnv *jni, jclass resources, void *data) { // ... code to modify the class when loaded
}
MSInitialize { MSJavaHookClassLoad(NULL, "android/content/res/Resources", &OnResources);
}

第四步:修改实现

static jint (*_Resources$getColor)(JNIEnv *jni, jobject _this, ...);
static jint $Resources$getColor(JNIEnv *jni, jobject _this, jint rid) { jint color = _Resources$getColor(jni, _this, rid); return color & ~◆000ff00 | ◆0ff0000;
}
static void OnResources(JNIEnv *jni, jclass resources, void *data) { jmethodID method = jni->GetMethodID(resources, "getColor", "(I)I"); if (method != NULL) MSJavaHookMethod(jni, resources, method, &$Resources$getColor, &_Resources$getColor);
}

下面是步骤是在官网教程基础上对小白同学的一些补充吧.

» file libprocess.so
libprocess.so: ELF 32-bit LSB shared object, ARM, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), not stripped

第五步

复制libsubstrate-dvm.so(注意 arm 和 x86平台的选择)和substrate.h到 jni 目录下.创建SuperMathHook.cy.cpp文件

第六步

配置Android.mk文件

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE:= substrate-dvm
LOCAL_SRC_FILES := libsubstrate-dvm.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := SuperMathHook.cy
LOCAL_SRC_FILES := SuperMathHook.cy.cpp
LOCAL_LDLIBS := -llog
LOCAL_LDLIBS += -L$(LOCAL_PATH) -lsubstrate-dvm //-L指定库文件的目录,-l指定库文件名,-I指定头文件的目录.
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

加入 c 的 lib

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE:= substrate-dvm
LOCAL_SRC_FILES := libsubstrate-dvm.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE:= substrate
LOCAL_SRC_FILES := libsubstrate.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := CydiaN.cy
LOCAL_SRC_FILES := CydiaN.cy.cpp
LOCAL_LDLIBS := -llog
LOCAL_LDLIBS += -L$(LOCAL_PATH) -lsubstrate-dvm -lsubstrate
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

strings 查看下里面的函数.

/data/data/com.jerome.jni/lib # strings libprocess.so <
/system/bin/linker
__cxa_finalize
__cxa_atexit
Jstring2CStr
malloc
memcpy
__aeabi_unwind_cpp_pr0
Java_com_jerome_jni_JNIProcess_getInfoMD5
....

脱壳机模块发开



网上流传的 IDA dump 脱壳流程大致如下:

[*]对/system/lib/libdvm.so 方法JNI_OnLoad/dvmLoadNativeCode/dvmDexFileOpenPartial下断点分析
[*]IDA 附加 app (IDA6.5以及之后版本)
[*]Ctrl+s 查看基地址+偏移
[*]IDA 分析寻找 dump 点
[*]F8/F9执行到dex完全被解密到内存中时候进行 dump

现在目标就是通过 Cydia 的模块来自动化完成这个功能.这里咱选择对dvmDexFileOpenPartial函数进行 hook.至于为什么要选择这里了?这就需要分析下 android dex优化过程


Android会对每一个安装的应用的dex文件进行优化,生成一个odex文件.相比于dex文件,odex文件多了一个optheader,依赖库信息（dex文件所需要的本地函数库）和辅助信息（类索引信息等）.

dex的优化过程是一个独立的功能模块来实现的,位于http://androidxref.com/4.4.3_r1.1/xref/dalvik/dexopt/OptMain.cpp#57 其中extractAndProcessZip()函数完成优化操作.

http://androidxref.com/4.1.1/xref/dalvik/dexopt/OptMain.cpp

OptMain中的main函数就是加载dex的最原始入口

#!c
int main(int argc, char* const argv[])
{ set_process_name("dexopt"); setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0); if (argc > 1) { if (strcmp(argv[1], "--zip") == 0) return fromZip(argc, argv); else if (strcmp(argv[1], "--dex") == 0) return fromDex(argc, argv); else if (strcmp(argv[1], "--preopt") == 0) return preopt(argc, argv); } ... return 1;
}

可以看到,这里会分别对3中类型的文件做不同处理,我们关心的是dex文件,所以接下来看看fromDex函数：

#!c
static int fromDex(int argc, char* const argv[])
{
...
if (dvmPrepForDexOpt(bootClassPath, dexOptMode, verifyMode, flags) != 0) { ALOGE("VM init failed"); goto bail;
}
vmStarted = true;
/* do the optimization */
if (!dvmContinueOptimization(fd, offset, length, debugFileName, modWhen, crc, (flags & DEXOPT_IS_BOOTSTRAP) != 0))
{ ALOGE("Optimization failed"); goto bail;
}
...
}

这个函数先初始化了一个虚拟机,然后调用dvmContinueOptimization函数 /dalvik/vm/analysis/DexPrepare.cpp,进入这个函数：

#!c
bool dvmContinueOptimization(int fd, off_t dexOffset, long dexLength, const char* fileName, u4 modWhen, u4 crc, bool isBootstrap)
{ ... /* * Rewrite the file. Byte reordering, structure realigning, * class verification, and bytecode optimization are all performed * here. * * In theory the file could change size and bits could shift around. * In practice this would be annoying to deal with, so the file * layout is designed so that it can always be rewritten in place. * * This creates the class lookup table as part of doing the processing. */ success = rewriteDex(((u1*) mapAddr) + dexOffset, dexLength, doVerify, doOpt, &pClassLookup, NULL); if (success) { DvmDex* pDvmDex = NULL; u1* dexAddr = ((u1*) mapAddr) + dexOffset; if (dvmDexFileOpenPartial(dexAddr, dexLength, &pDvmDex) != 0) { ALOGE("Unable to create DexFile"); success = false; } else { ...
}

这个函数中对Dex文件做了一些优化（如字节重排序,结构对齐等）,然后重新写入Dex文件.如果优化成功的话接下来调用dvmDexFileOpenPartial,而这个函数中调用了真正的Dex文件.在具体看看这个函数/dalvik/vm/DvmDex.cpp

#!c
/* * Create a DexFile structure for a "partial" DEX. This is one that is in * the process of being optimized. The optimization header isn't finished * and we won't have any of the auxillary data tables, so we have to do * the initialization slightly differently. * * Returns nonzero on error. */
int dvmDexFileOpenPartial(const void* addr, int len, DvmDex** ppDvmDex)
{ DvmDex* pDvmDex; DexFile* pDexFile; int parseFlags = kDexParseDefault; int result = -1; /* -- file is incomplete, new checksum has not yet been calculated if (gDvm.verifyDexChecksum) parseFlags |= kDexParseVerifyChecksum; */ pDexFile = dexFileParse((u1*)addr, len, parseFlags); if (pDexFile == NULL) { ALOGE("DEX parse failed"); goto bail; } pDvmDex = allocateAuxStructures(pDexFile); if (pDvmDex == NULL) { dexFileFree(pDexFile); goto bail; } pDvmDex->isMappedReadOnly = false; *ppDvmDex = pDvmDex; result = 0;
bail: return result;
}

这个函数的前两个参数非常关键,第一个参数是dex文件的起始地址,第二个参数是dex文件的长度,有了这两个参数,就可以从内存中将这个dex文件dump下来了,这也是在此函数下断点的原因.该函数会调用dexFileParse()对dex文件进行解析

所以在dexFileParse函数处来进行 dump 也是可行的.但是因为这个函数的原型是

DexFile* dexFileParse(const u1* data, size_t length, int flags)

其返回值为一个结构体指针struct DexFile { ... },要 hook 这个函数得把结构体从 android 源码中扣出来或者直接改镜像.

找到dvmDexFileOpenPartial函数在 libdvm.so 对应的名称

#!bash
» strings libdvm_arm.so|grep dvmDexFileOpenPartial
_Z21dvmDexFileOpenPartialPKviPP6DvmDex
» strings libdvm_arm.so|grep dexFileParse
_Z12dexFileParsePKhji

有了上述理论基础,现在可以正式开发模块了.大致流程如下

[*]指定要hook 的 lib 库
[*]Original method template 原函数模板
[*]Modified method 替换的函数
[*]Substrate entry point


[*]MSGetImageByName or dlopen 载入lib得到 image
[*]MSFindSymbol or dlsym or nlist 指定方法,得到开始地址
[*]MSHookFunction 替换函数

完整代码


#!c
#include "substrate.h"
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFLEN 1024
#define TAG "DEXDUMP"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, __VA_ARGS__)
//get packagename from pid
int getProcessName(char * buffer){ char path_t[256]={0}; pid_t pid=getpid(); char str[15]; sprintf(str, "%d", pid); memset(path_t, 0 , sizeof(path_t)); strcat(path_t, "/proc/"); strcat(path_t, str); strcat(path_t, "/cmdline"); //LOG_ERROR("zhw", "path:%s", path_t); int fd_t = open(path_t, O_RDONLY); if(fd_t>0){ int read_count = read(fd_t, buffer, BUFLEN); if(read_count>0){ int processIndex=0; for(processIndex=0;processIndexpClassLookup里面,当然也更新了索引</p>
</blockquote>

#!c
//Substrate entry point
MSInitialize
{ LOGD("Cydia Init"); MSImageRef image; //载入lib image = MSGetImageByName("/system/lib/libdvm.so"); if (image != NULL) { void * dexload=MSFindSymbol(image,"_Z12dexFileParsePKhji"); if(dexload==NULL) { LOGD("error find _Z12dexFileParsePKhji"); } else{ //替换函数 //3.MSHookFunction MSHookFunction(dexload,(void*)&myDexFileParse,(void **)&oldDexFileParse); } } else{ LOGD("ERROR FIND LIBDVM"); }
}

脱壳机模块改进二

[*]加入encode
[*]优化输出
[*]...

github 地址如下,里面已经有一个编译好但是没有签名的 apk 了...

https://github.com/WooyunDota/DumpDex

图片：2015081410002183631.png

如果提取的是 encode 版的,需要 decode 一下:

base64 -D -i com.ali.tg.testapp_606716.dex.encode.dex -o my.dex

一些错误排除

NDK Symbol 'NULL' could not be resolved

NDK环境没有配好,没有找到stddef.h

图片：2015081410002183631.png

jni.h头文件找不到

也是NDK环境未配置好,或者编译器 BUG.先强行编译一次若问题未解决就检查下 NDK 环境.

如果遇到一些成员 ref 到两种头文件中,需要配置下 include.我在使用 mkdir 的时候 mode_t 就 ref 到 ndk 和 osx 的头文件中导致编译失败.解决办法下加入了include:

android-ndk-r10d/platforms/android-17/arch-arm/usr/include/sys

Android Studio 1.3已经开始支持 NDK,完全抛弃 eclipse 的时日即将到来.

◆3参考



http://www.cnblogs.com/goodhacker/p/4014617.html

http://www.cnblogs.com/goodhacker/p/4014617.html

http://www.cnblogs.com/baizx/p/4254359.html

http://www.gitzx.com/android-cydiasubstrate/

从源码中跟踪Dex的加载流程

https://github.com/bunnyblue/DexExtractor

Android逆向之动态调试总结

dex文件的优化解析及装载

Android系统ODEX文件格式解析

DexClassLoader4.4.2动态加载分析（磁盘加载分析）

Android4.0内存Dex数据动态加载技术