浅析android手游lua脚本的加密与解密
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0.前言
这篇文章是本人在学习android手游安全时总结的一篇关于lua的文章，不足之处欢迎指正，也欢迎大牛前来交流。本文目录如下：
目录
0. 前言
1. lua脚本在手游中的现状
2. lua、luac、luaJIT三种文件的关系
3. lua脚本的保护
3.1 普通的对称加密，在加载脚本之前解密
3.2 将lua脚本编译成luaJIT字节码并且加密打包
3.3 修改lua虚拟机中opcode的顺序
4. 获取lua代码的一般方法
4.1 静态分析so解密方法
4.2 动态调试：ida + idc + dump
4.3 hook so
4.4 分析lua虚拟机的opcode的顺序
5. 三个游戏的lua脚本解密过程
5.1 54捕鱼
5.2 捕鱼达人4
5.3 梦幻西游手游
6. 总结
参考文章
主要用到的工具和环境：
1 win7系统一枚
2 quick-cocos2d-x的开发环境（弄一个开发环境方便学习，而且大部分lua手游都是用的cocos2d-x框架，还有一个好处，可以查看源码关键函数中的特征字符串，然后在IDA定位到关键函数，非常方便）
3 IDA6.8（分析so文件+动态调试so）
4 vs2015（编写解密代码）这里建议用vs2013来编译运行cocos2d-x，vs2015太多坑要填了.....
5 AndroidKiller 1.3.1（反编译apk，其中apktool.exe是最新版）
6 luadec51（反编译luac）
7 luajit-decomp（反编译luaJIT）
等等...
1.lua脚本在手游中的现状
略。
2.lua、luac、luaJIT三种文件的关系
在学习lua手游过程中，本人遇到的lua文件大部分是这3种。其中lua是明文代码，直接用记事本就能打开，luac是lua编译后的字节码，文件头为0x1B 0x4C 0x75 0x61 0x51，lua虚拟机能够直接解析lua和luac脚本文件，而luaJIT是另一个lua的实现版本（不是原作者写的），JIT是指Just-In-Time（即时解析运行），luaJIT相比lua和luac更加高效，文件头是0x1B 0x4C 0x4A。
luac：
luajit：
3.lua脚本的保护
一般有安全意识的游戏厂商都不会直接把lua源码脚本打包到APK中发布，所以一般对lua脚本的保护有下面3种：
3.1 普通的对称加密，在加载脚本之前解密
这种情况是指打包在APK中的lua代码是加密过的，程序在加载lua脚本时解密（关键函数luaL_loadbuffer ），解密后就能够获取lua源码。如果解密后获取的是luac字节码的话，也可以通过反编译得到lua源码，反编译主要用的工具有unluac和luadec51，后面会具体分析。
3.2 将lua脚本编译成luaJIT字节码并且加密打包
因为反编译的结果并不容易查看，所以这种情况能够较好的保护lua源码。这个情况主要是先解密后反编译，反编译主要是通过luajit-decomp项目，它能够将luajit字节码反编译成伪lua代码。
3.3 修改lua虚拟机中opcode的顺序
这种情况主要是修改lua虚拟机源码，再通过修改过的虚拟机将lua脚本编译成luac字节码，达到保护的目的。这种情况如果直接用上面的反编译工具是不能将luac反编译的，需要在程序中分析出相对应的opcode，然后修改lua项目的opcode的顺序并重新编译生成反编译工具，就能反编译了，后面会具体分析。
一般上面的情况都会交叉遇到。
4.获取lua源码的一般方法
这里主要介绍4种方法，都会在第5节中用实例说明。
4.1 静态分析so解密方法
这种方法需要把解密的过程全部分析出来，比较费时费力，主要是通过ida定位到luaL_loadbuffer函数，然后往上回溯，分析出解密的过程。
4.2 动态调试：ida + idc + dump
这里主要通过ida动态调试so文件，然后是定位到luaL_loadbuffer地址，游戏会在启动的时候通过调用luaL_loadbuffer函数加载必要的lua脚本，通过在luaL_loadbuffer下断点 ，断下后就可以运行idc脚本将lua代码导出（程序调用一次luaL_loadbuffer加载一个lua脚本，不写idc脚本的话需要手动导N多遍.....）。
4.3 hook so
跟4.2原理一样，就是通过hook函数luaL_loadbuffer地址，将代码保存，相比4.2的好处是有些lua脚本需要在玩游戏的过程中才加载，如果用了4.2的方法，游戏过程中 中断一次就需要手动运行一次idc脚本，而且往往每次只加载一个lua文件，如果是hook的话，就不需要那么麻烦，直接玩一遍游戏，全部lua脚本就已经保存好了。
4.4 分析lua虚拟机的opcode的顺序
这里主要是opcode的顺序被修改了，需要用ida定位到虚拟机执行luac字节码的地方，然后对比原来lua虚拟机的执行过程，获取修改后的opcode顺序，最后还原lua脚本。
5.三个游戏的lua脚本解密实例
好了，下面用3个例子来说明上面的情况。
5.1 54捕鱼
首先用AndroidKiller 加载，然后查看lib目录下的so文件，发现libcocos2dlua.so文件，基本可以确定是lua脚本编写的了。这里有个小技巧，当有很多so文件的时候，一般最大的文件是我们的目标（文件大是因为集成了lua引擎）。既然有lua引擎，肯定有lua脚本了，接着找lua脚本。资源文件和lua脚本文件都是在assets目录下。发现游戏的资源文件和配置文件都是明文，这里直接修改游戏的配置文件就可以作弊（比如修改升级炮台所需的金币和钻石，就可以达到快速升级炮台的目的），然后并没有发现类似lua脚本的文件。
顺手解压了一下res目录下的liveupdate_precompiled.zip，发现解压失败，看来是加密了（看名字就知道是更新游戏的代码）这里说明一下，一般遇到xxxx_precompiled.zip的这种文件，都是quick-cocos2d-x框架（quick简单来说就是对lua的拓展实现），在quick-cocos2d-x框架下可以用compile_scripts命令将lua文件加密打包成xxxx_precompiled.zip，游戏运行时再解密加载。注意，这种方式打包的lua脚本一般都会被编译成luaJIT，加载的关键函数是loadChunksFromZIP，可以在IDA中直接搜索该函数，如果找不到可以搜索字符串luaLoadChunksFromZIP来定位到函数
OK，了解了原理接下来开始动手分析，将libcocos2dlua.so拖到IDA中加载，函数中直接搜索loadChunksFromZIP，定位后F5。
一直向上回溯（交叉引用 ），来到下图，发现解密的密钥和签名，其中xiaoxian为密钥，XXFISH为签名
进去函数里面看看，其实会发现调用了XXTea算法，这里我们也可以直接分析loadChunksFromZIP函数的源码（所以配置一个cocos2d的开发环境还是非常有必要的）。查看源码里的lua_loadChunksFromZIP函数的原型：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
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接下来直接写解密函数（在cocos2d-x项目里面写的解密函数，很多工具直接可以调用）
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
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解密后的文件如下：
这几个都是更新游戏的代码，是luajit的文件，所以接下来需要反编译。IDA中查看下lua版本和luajit版本，字符串分别搜索lua+空格和luajit+空格：
lua版本为5.1
luajit版本为2.1.0
反编译本人用到的是luajit-decomp，这里需要注意，luajit-decomp默认的lua版本为5.1，luajit版本为2.0.2，我们需要下载对应lua和luajit的版本，编译后替换luajit-decomp下的lua51.dll、luajit.exe、jit文件夹。反编译时需要注意的文件和文件夹：
这里需要下载版本为2.1.0-beta2的luajit，并且编译生成文件后，复制LuaJIT-2.1.0-beta2\src路径下的lua51.dll、luajit.exe文件和jit文件夹覆盖到luajit-decomp目录中。luajit-decomp用的是autolt3语言，原脚本默认是只反编译当前目录下的test.lua文件，所以需要改一下decoder.au3文件的代码。修改后的代码另存为jitdecomp.au3文件，编译后为jitdecomp.exe。并且增加了data目录，目录下有3个文件夹，分别为：
luajit：待反编译的luajit文件
asm：反汇编后的中间结果
out：反编译后的结果
将解密后的文件放到luajit文件夹，运行 jitdecomp.exe，反编译的结果在out目录下，结果如下：
这个反编译工具写得并不好，反编译后的文件阅读起来挺困难的，而且反编译的lua格式有问题，所以不能用lua编辑器格式化代码。
5.2 捕鱼达人4
这个游戏主要是用ida动态调试so文件，然后用idc脚本把lua文件全部dump下来的方法。首先用AndroidKiller加载apk，在lib目录下有3个文件夹，不同的手机cpu型号对应不同的文件夹 。本人的手机加载的目标so文件在armeabi-v7a文件下：
接着，ida加载libcocos2dlua.so文件，定位到函数luaL_loadbuffer，可以在函数中直接搜索，也可以字符串搜索"[LUA ERROR]"来定位到函数中，函数分析如下：
LUALIB_API int luaL_loadbuffer (lua_State *L, const char *buff, size_t size,const char *name)
所以在ARM汇编中，参数R0为lua_State指针，参数R1为脚本内容，R2为脚本大小，R3为脚本的名称，写一段IDC脚本dump数据即可：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 |
|
ida动态调试so文件网上有很多文章，这里就不详细说明了。通过idc脚本获取的部分数据如下：
虽然文件的后缀名是.luac，但其实都是明文的lua脚本。
5.3.梦幻西游手游
AndroidKiller反编译apk，查看lib下存在libcocos2dlua.so，基本上确定是lua写的：
在assets\HashRes目录下，存在很多被加密的文件，这里存放的是lua脚本和游戏的其他资源文件
接着找lua脚本的解密过程，用ida加载libcocos2dlua.so文件，搜索luaL_loadbuffer函数，定位到关键位置，这里就是解密的过程了：
分析解密lua文件过程如下：
这里需要实现Lrc4解密的相关函数，还有Lzma解压函数需要自己实现，其他几个都是cocos2d平台自带的函数，直接调用就可以了。上面的流程图实现的函数如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 |
|
解密函数过程如下：
decrypt()实现代码如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 |
|
Lrc4结构如下:
| 1 2 3 4 5 6 7 |
|
其他函数的具体实现请看DecryptData_Mhxy.cpp文件，这里就不贴代码了。解密后的文件如下：
可以看出，解密后的文件为luac字节码，但是这里直接用反编译工具是不能反编译luac字节码的，因为游戏的opcode被修改过了，我们需要找到游戏opcode的顺序，然后生成一个对应opcode的luadec.exe文件才能反编译。下表为修改前后的opcode：
lua虚拟机的相关内容就不说明了，百度很多，这里说明下如何还原opcode的顺序。首先需要定位到opmode的地方，IDA搜索字符串"LOADK"，定位到opname的地方，交叉引用到代码，找到opmode：
off_B02CEC为opname的地址，byte_A67C00为opmode的地址，进入opmode地址查看：
这里没有把全部数据截图出来，可以看出，这里的opmode跟原opmode是不对应的。原opmode在lua源码中的lopcodes.c文件中：
源码用了宏，计算出来的结果就是上表中opmode的结果。这里对比opmode就可以快速对比出opcode，因为opmode不相等，那么opcode也肯定不相等，到这一步，已经能还原部分opcode了，因为有一些opmode是唯一的。比如下面几个：
如SETLIST，原opcode为34，opmode为0x14，找到的opmode的第8个字节也为0x14，则实际上SETLIST的opcode为8。
接下来就需要定位到luaV_execute函数，然后对比源码来还原其他的opcode，直接IDA搜索字符串"initial value must be a number"可以定位到luaV_execute 函数，再F5一下。接着打开lua源码中的lvm.c文件，找到luaV_execute函数，就可对比还原了。lua源码和IDA F5后的代码其实差别还是有的，而且源码用了大量的宏，所以源码只是用来参考、理解lua虚拟机的解析过程，本人在还原的过程中，会再打开一个没有修改opcode的libcocos2dlua.so文件，这样对比查找就方便多了。
最后修改lua源码 lopcodes.h中的opcode、lopcodes.c的opname和opmode，重新编译并生成luadec51 .exe（需要将lua源码中的src目录放到luadec51的lua目录下才能编译），就OK了，写个批处理文件就可以批量反编译。一个文件反编译的结果：
6.总结
总结一下解密lua的流程，拿到APK，首先反编译，查看lib目录下是否有libcocos2dlua.so，存在的话很大可能这个游戏就是lua编写，lib目录下文件最大的就是目标so文件，一般情况就是libcocos2dlua.so。接着再看assets文件夹有没有可疑的文件，cocos2dx框架都会把游戏的资源文件放到这个文件夹下，包括lua脚本。其次分析lua加密的方式并选择解密脚本的方式，如果可以ida动态调试，本人一般都会选择用idc脚本dump代码。最后如果得到的不是lua明文，还需要再反编译一下。
不足之处：第一个是此文是本人逆向lua手游时的总结，而且本人逆向的手游可能不是很多，所以有些观点比较片面，不足之处请指正。第二个就是文章是事后写的，并且写文章的时间比较仓促，所以有些步骤写得可能不详细，欢迎讨论。如果有必要，会写一篇《如何一步一步还原梦幻手游opcode》，但是如果看过lua源码，对lua比较熟悉的话，找出来我想应该不是问题的。第三个就是luajit的反编译并不完美，用的是luajit-decomp反编译工具，工具作者也说只是满足了他自己的需求，所以如果可以的话，想自己实现一个luajit的反编译工具，而且梦幻luac的反编译好像部分代码也反编译失败了，可能自己遗漏了点什么吧，就先这样吧.....（2018/07/10 增加：梦幻西游手游lua代码反编译失败的修复 请点这里）
参考文章
腾讯游戏安全中心《Lua游戏逆向及破解方法介绍》 http://gslab.qq.com/portal.php?mod=view&aid=173
云风《Lua源码欣赏》http://download.csdn.net/download/nomoonon/8551481
Kaitiren的专栏《Quick-cocos2d-x 与Cocos2dx 区别》http://blog.csdn.net/kaitiren/article/details/35276177
littleNA《梦幻手游部分Luac反编译失败的解决方法》 https://litna.top/2018/07/08/梦幻手游部分Luac反编译失败的解决方法/