Android trap攻防思路整理

Android trap攻防

                                                                     图/文 h_one

0x01 反编译出错

1.插入无效指令是部分逆向工具崩溃

原理:大部分逆向工具都是线性读取字节码并解析, 如dex2jar,baksmali,apktool等,当遇到无效字节码时,就会引起反编译工具解析失败


例如:新版的dex2jar 遇到这种情况任然没法转化成jar,在新版本的baksmail和apktool已修复此问题
Android trap攻防思路整理_第1张图片

010editor查看,红色框中就是加入的陷阱类,绕过方法很简单,只要将这个三个类删除,重编译即可


2.利用apk包本质上是zip/jar包进行保护

a.伪加密

Android4.2.x前的一种保护方 式,通过APK(压缩文件)进行伪加密,其修改原理是修改连续4位字节标记为“P K 01 02”后的第5字节(ps:一般在文件末尾有多处),奇数表示加密偶数不加密,这种保护方式一般只会出现在一些cm里,因为:
1.对系统不兼容;
2.伪加密 处理后的apk市场也无法对其进行安全检测,部分市场会拒绝这类APK上传市场


b. 文件名长度操作

Android平台对文件名的长度是没有限制的,但是操作系统要求不能大于255;于是可以构建超长字符的类名达到反编译错误目的


3.axml文件保护

目的:防止/检测二次打包

android在解析AXML文件时,是用属性的资源id,而不是资源名当android系统遇到非法资源id时,并不会做解析,所以可以对axml文件解析添加无用的属性。但是对于破解者来说,一般会在Java层增加log信息,然后打包apk, 此时如apktool之类的逆向工具,就会无法解析无效属性,或进入trap类(检测二次打包)


0x02 运行环境检测

环境检测主要包括

  1. ▏运行在调试状态下
  2. ▏系统代码被hook
  3. ▏以及运行环境在模拟器中

目的:为了保护关键代码被逆向分析,一般放在应用程序初始化过程中,如init_array,或jni_onload函数里进行检查代码执行。、


1.调试检测

对调试器的检测idagdb,strace, ltrace,android_server等调试工具)

a.父进程检测

b.当前运行进程检测

例如,对android_server进程检测。针对这种检测只需将android_server改名就可绕过

[objc]  view plain  copy
  1. pid_t GetPidByName(const charchar *as_name) {  
  2.         DIR *pdir = NULL;  
  3.         struct dirent *pde = NULL;  
  4.         FILEFILE *pf = NULL;  
  5.         char buff[128];  
  6.         pid_t pid;  
  7.         char szName[128];  
  8.         // 遍历/proc目录下所有pid目录    
  9.         pdir = opendir("/proc");  
  10.         if (!pdir) {  
  11.                 perror("open /proc fail.\n");  
  12.                 return -1;  
  13.         }  
  14.         while ((pde = readdir(pdir))) {  
  15.                 if ((pde->d_name[0] < '0') || (pde->d_name[0] > '9')) {  
  16.                         continue;  
  17.                 }  
  18.                 sprintf(buff, "/proc/%s/status", pde->d_name);  
  19.                 pf = fopen(buff, "r");  
  20.                 if (pf) {  
  21.                         fgets(buff, sizeof(buff), pf);  
  22.                         fclose(pf);  
  23.                         sscanf(buff, "%*s %s", szName);  
  24.                         pid = atoi(pde->d_name);  
  25.                         if (strcmp(szName, as_name) == 0) {  
  26.                                 closedir(pdir);  
  27.                                 return pid;  
  28.                         }  
  29.                 }  
  30.         }  
  31.         closedir(pdir);  
  32.         return 0;  
  33. }  


c.读取进程状态(/proc/pid/status)

State属性值T 表示调试状态TracerPid 属性值正在调试此进程的pid,在非调试情况下State为S或R, TracerPid等于0

Android trap攻防思路整理_第2张图片


d.读取 /proc/%d/wchan

下图中第一个红色框值非调试状态值第二个红色框值为调试状态值

Android trap攻防思路整理_第3张图片

[objc]  view plain  copy
  1. static void get_process_status(pid_t pid,const char* info,charchar *outline)  
  2. {  
  3.       FILEFILE *fp;  
  4.       char filename;  
  5.       char line = {0};  
  6.       snprintf( filename, sizeof(filename), "/proc/%d/status", pid );  
  7.       fp = fopen( filename, "r" );  
  8.       if ( fp != NULL )  
  9.       {  
  10.                 while ( fgets( line, sizeof(line), fp ) )  
  11.                 {  
  12.                         if ( strstr( line, info ) )  
  13.                               strcpy(outline,line);  
  14.                 }  
  15.                 fclose( fp ) ;  
  16.       }  
  17.       return ;  
  18. }  
  19. static int getProcessStatus(int pid)  
  20. {  
  21.       char readline = {0};  
  22.       int result = STATUS_ELSE;  
  23.       get_process_status(pid,"State",readline);  
  24.       if(strstr(readline,"R"))        
  25.                 result = STATUS_RUNNING;  
  26.       else if(strstr(readline,"S"))  
  27.                 result = STATUS_SLEEPING;  
  28.       else if(strstr(readline,"T"))  
  29.                 result = STATUS_TRACING;  
  30.       return result;  
  31. }  
  32. static int getTracerPid(int pid)  
  33. {  
  34.       char readline = {0};  
  35.       int result = INVALID_PID;  
  36.       get_process_status(pid,"TracerPid",readline);  
  37.       charchar *pidnum = strstr(readline,":");  
  38.       result = atoi(pidnum + 1);  
  39.       return result;  
  40. }  
  41. static int getWchanStatus(int pid)  
  42. {  
  43.       FILEFILE *fp= NULL;  
  44.       char filename;  
  45.       char wchaninfo = {0};  
  46.       int result = WCHAN_ELSE;  
  47.       char cmd = {0};  
  48.       sprintf(cmd,"cat /proc/%d/wchan",pid);  
  49.       LOGANTI("cmd= %s",cmd);  
  50.       FILEFILE *ptr;         if((ptr=popen(cmd, "r")) != NULL)  
  51.       {  
  52.                 if(fgets(wchaninfo, 128, ptr) != NULL)  
  53.                 {  
  54.                         LOGANTI("wchaninfo= %s",wchaninfo);  
  55.                 }  
  56.       }  
  57.       if(strncasecmp(wchaninfo,"sys_epoll\0",strlen("sys_epoll\0")) == 0)  
  58.                 result = WCHAN_RUNNING;  
  59.       else if(strncasecmp(wchaninfo,"ptrace_stop\0",strlen("ptrace_stop\0")) == 0)  
  60.                 result = WCHAN_TRACING;  
  61.       return result;  
  62. }  


e. ptrace 自身或者fork子进程相互ptrace(梆梆加固之类的反调试)

[objc]  view plain  copy
  1. ptrace me  
  2. if (ptrace(PTRACE_TRACEME, 010) < 0) {  
  3. printf("DEBUGGING... Bye\n");  
  4. return 1;  
  5. }  
  6. void anti_ptrace(void)  
  7. {  
  8.     pid_t child;  
  9.     child = fork();  
  10.     if (child)  
  11.       wait(NULL);  
  12.     else {  
  13.       pid_t parent = getppid();  
  14.       if (ptrace(PTRACE_ATTACH, parent, 00) < 0)  
  15.             while(1);  
  16.       sleep(1);  
  17.       ptrace(PTRACE_DETACH, parent, 00);  
  18.       exit(0);  
  19.     }  
  20. }  


f. 防止内存dump

利用Inotify机制,对/proc/pid/mem/proc/pid/pagemap文件进行监视。inotify API提供了监视文件系统的事件机制可用于监视个体文件,或者监控目录。具体原理可参考:http://man7.org/linux/man- pages/man7/inotify.7.html 
伪代码:

[objc]  view plain  copy
  1. void __fastcall anitInotify(int flag)  
  2. {  
  3.       MemorPagemap = flag;  
  4.       char *pagemap = "/proc/%d/pagemap";  
  5.       char *mem = "/proc/%d/mem";  
  6.       pagemap_addr = (charchar *)malloc(0x100u);  
  7.       mem_addr = (charchar *)malloc(0x100u);  
  8.       ret = sprintf(pagemap_addr, &pagemap, pid_);  
  9.       ret = sprintf(mem_addr, &mem, pid_);  
  10.       if ( !MemorPagemap )  
  11.       {  
  12.                 ret = pthread_create(&th, 0, (void *(*)(void *)) inotity_func, mem_addr);  
  13.                 if ( ret >= 0 )  
  14.                    ret = pthread_detach(th);  
  15.       }  
  16.       if ( MemorPagemap == 1 )  
  17.       {  
  18.                 ret = pthread_create(&newthread, 0, (void *(*)(void *)) inotity_func, pagemap_addr);  
  19.                 if(ret > 0)  
  20.                   ret = pthread_detach(th);  
  21.       }  
  22. }  
  23. void __fastcall __noreturn inotity_func(const char *inotity_file)  
  24. {  
  25.       const charchar *name; // r4@1  
  26.       signed int fd; // r8@1  
  27.       bool flag; // zf@3  
  28.       bool ret; // nf@3  
  29.       ssize_t length; // r10@3  
  30.       ssize_t i; // r9@7  
  31.       fd_set readfds; // @2  
  32.       char event; // @1  
  33.       name = inotity_file;  
  34.       memset(buffer, 00x400u);  
  35.       fd = inotify_init();  
  36.       
  37.       inotify_add_watch(fd, name, 0xFFFu);  
  38.       while ( 1 )  
  39.       {  
  40.                 do  
  41.                 {  
  42.                     memset(&readfds, 00x80u);  
  43.                 }  
  44.                 while ( select(fd + 1, &readfds, 000) <= 0 );  
  45.                 length = read(fd, event, 0x400u);  
  46.                 flag = length == 0;  
  47.                 ret = length < 0;  
  48.                 if ( length >= 0 )  
  49.                 {  
  50.                         if ( !ret && !flag )  
  51.                       {  
  52.                               i = 0;  
  53.                               do  
  54.                               {  
  55.                                         inotity_kill((int)&event);  
  56.                                         i += *(_DWORD *)&event + 16;  
  57.                               }  
  58.                               while ( length > i );  
  59.                         }  
  60.                 }  
  61.                 else  
  62.                 {  
  63.                         while ( *(_DWORD *)_errno() == 4 )  
  64.                         {  
  65.                               length = read(fd, buffer, 0x400u);  
  66.                               flag = length == 0;  
  67.                               ret = length < 0;  
  68.                               if ( length >= 0 )  
  69.                         }  
  70.                 }  
  71.       }  
  72. }  


g. 对read做hook

因为一般的内存dump都会调用到read函数,所以对read做内存hook,检测read数据是否在自己需要保护的空间来阻止dump


h. 设置单步调试陷阱

[objc]  view plain  copy
  1. int handler()  
  2. {  
  3.     return bsd_signal(50);  
  4. }  
  5. int set_SIGTRAP()  
  6. {  
  7.     int result;  
  8.     bsd_signal(5, (int)handler);  
  9.     result = raise(5);  
  10.     return result;  
  11. }  


2. 模拟器检测

用户层行为数据检测模拟器特有属性值,以及模拟器体系结构特征
  1. ▏电池状态和电流,模拟器默认电话号码检测,检测设备IDS 是不是“000000000000000”, 检测imsid是不是“310260000000000“,手机运营商等
  2. ▏API Demo,Dev tool一般模拟器上才有的应用,检测安装应用,短信箱,通信录,相册等
  3. 读取/system/build.prop文件
  4. 调用__system_property_get反射调用Systemproperty.get获取系统属性值
  5. ▏通过执行shell命令检测模拟器,如getprop
  6. 检查模拟器特有文件如 /dev/socket/qemud","/dev/qemu_pipe","/sysrtem/bin/qemud",/dev/qemu_pipe,/dev/qemu_trace等
  7. ▏模拟器cpu信息值差异,如hardware,Revision等
  8. ▏系统属性值等(android.os.build)
  9. 基于Qemu二进制翻译技术(ps:真机具有真正的物理CPU,在执行一段指令的时候只能一条一条的去执行指令(编译器没有对指令进行优化的前提下)。模拟器没有真正的物理CPU,所以,他在执行一段指令的时候,这段指令已经被人为的优化掉)http://www.dexlabs.org/blog/btdetect
  10. 通过观察低级别的缓存行为。检测方法: 默认情况下,Android模拟器提供了Android SDK是基于QEMU,仿真器不具备分裂缓存。而在真实设备上存在两个不同的缓存,一个用于数据访问,一个用于指令。https://bluebox.com/technical/android-emulator-detection-by-observing-low-level-caching-behavior/


0x03防app运行环境被hook(*)

hook代码肯定是在app自身模块加载之前运行的,那么在app的maps表里会首先加载hook框架的dex,我们只要对此dex做简单的校验,就会检测到app被注入了。
编码思路

遍历maps表查看子串是否存在“[email protected]”的字符串,若存在--获取该模块的startAddr和endAddr, 然后检验此odex的头部是否为真正的dex文件


0x4抗静态分析(ida F5 以及执行流程图)

1.arm 指令插花

Android trap攻防思路整理_第4张图片


2.通过栈修改程序调用过程

STDFD保存寄存器值到栈上LDMFD将栈上数据赋值到寄存器中,这个过程修改了函数返回的地址

Android trap攻防思路整理_第5张图片


0x05如何绕过app环境检测

1.调试过程中修改代码

hook检测点path检测点的函数代码函数返回值修改等),修改源码改变字段属性主要针对模拟器仿真修改函数返回值,例如绕过签名校验等)
eg:
ida patch 线程退出函数: patch 地址48D9668A处的函数调用

Android trap攻防思路整理_第6张图片

a.在数据窗口定位到机器码位置

b.F2 编辑机器码 00 00 0A EF (movs R0, R0)

c.F2保存修改

Android trap攻防思路整理_第7张图片


2.fopen函数相关的检测

由于/proc/pid/status,/proc/pid/wchan,/proc/pid/mem等都是针对文件状态的检测入口点函数一般都为fopen, 我们可以事先拦截fopen,查看app是否有这方面的防护。
以某某app为例:如下图此app fopen了这些文件,我们就能猜测这是对调试检测

绕过方法在指定目录下(/data/local/tmp)新建一文件alimolisec, hook fopen函数检测到文件名子串有/proc/self时,就重定位打开alimolisec文件
[objc]  view plain  copy
  1. FILEFILE * MyOpen( const charchar * filename, const charchar * mode ) {  
  2.       FILEFILE *file = NULL;  
  3.       if (strstr(filename, "/proc/self")){  
  4.                 LOGI("fileName:%s", filename);  
  5.                 file = oldFopen("/data/local/tmp/hone", mode );  
  6.       }else  
  7.                 file = oldFopen( filename, mode );  
  8.       return file;  
  9. }  


0x06 CM中的那些壳子

加固手法:


1.不替换源classes.dex,也没有做任何加密的处理,对classes.dex中的Activity,service, receiver等的oncreate,onReceive加密替换壳首先拿到执行权在自身so里完成对源dex还原


2.不替换源classes.dex,也没有做任何加密的处理, 修改原Dex的Class_Data,MyContentProvider,Application,Activity,service类的入口函数 onCreate方法标记为native方,但是原始字节码仍然未加密保存在dex文件中


3.对classes.dex整包加密,使用壳加载器内存解密classes.dex替换原始成源classes.dex


4.对classes.dex整包加密,并将原dex拆分成两部分在内存中分两块区域存储(阿里移动安全比赛加固)。


脱壳手法:

1.对部分整包加密的可以通过运行时内存dump部分通过拦截dvmDexFileOpenPartial函数即可获取完整dex。(dex连续)


2.对于修改了dex的Class_data和classes.dex做了拆分的,可以通过找到dex对应的pDvmDex 结构重建dex(dex不连续或不完整的)



0x07 android平台常用的hook框架

cydia substrate

原理:框架注入zygote进程采用inline hook修改目标函数前N字节跳转到自定义函数入口备份目标函数前N个字节跳转回目标函数


Xposed

原理:替换app_process将需要hook的java函数替换成JNI函数,所有需要HOOK的函数首先由xposedCallHandler处理xposedCallHandler负责调用注册的beforeHookMethodafterHookedMethod函数


adbi

原理:利用ptrace()函数attach到一个进程上,然后在其调用序列中插入一个调用dlopen()函数的步骤,将一个事先预先备好的.so文件加载到要hook的进程内存中,最终由这个加载的.so文件在初始化函数中hook指定的函数



参考文档

http://man7.org/linux/man-pages/man7/inotify.7.html
http://www.dexlabs.org/blog/btdetect
https://bluebox.com/technical/android-emulator-detection-by-observing-low-level-caching-behavior/
https://github.com/crmulliner/adbi

http://www.cydiasubstrate.com/


转载地址:http://blog.csdn.net/zihao2012/article/details/44238273#0-tsina-1-93113-397232819ff9a47a7b7e80a40613cfe1


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