Android Hook框架总结

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title: Android Hook框架总结
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description: android hook框架总结
keywords: Fiddler
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Android Hook框架总结

Java正常方式调用逻辑：

• dvmCallVoidMethod
• dvmCallMethod
• dvmCallMethodV
• dvmInterpret
• dvmMterpStd
• dvmMterpStdRun
• opcode => HANDLE_OPCODE(OP_INVOKE_STATIC)
• GOTO_invoke(invokeStatic)
• GOTO_invokeMethod
• dvmMterp_invokeMethod
• GOTO_TARGET(invokeMethod)
• Pc=methodToCall->insns/methodToCall->nativeFunc

Java反射方式调用逻辑：

Constructor getDeclaredConstructor = clazz. getDeclaredConstructor()
Method m = clazz.getDeclaredMethod()
m.Invoke() =>
Constructor. newInstance =>
Dalvik_java_lang_reflect_Constructor_constructNative =>
dvmInvokeMethod =>
method->nativeFunc/dvmInterpret insns
Method.invoke =>
Method.invokeNative =>
Dalvik_java_lang_reflect_Method_invokeNative =>
dvmInvokeMethod =>
method->nativeFunc/dvmInterpret
nativeFunc => dvmResolveNativeMethod
dfunc = dvmLookupInternalNativeMethod
dfunc()
GOTO_TARGET(invokeMethod, bool methodCallRange, const Method* _methodToCall, u2 count, u2 regs)

Android Hook方式：

• 1.静态修改apk中的函数调用，插入语句(droidbox)
• 2.用反射获取java函数Method类型对应c层结构Method*，修改insns域的dex字节码(未发现)
• 3.修改method->nativeFunc域，自己实现dvmResolveNativeMethod以重新映射(xposed/substrate)

Hook类型

• IXposedHookZygoteInit 在Zygote进程启动初始化时执行hook，framework/system
• IXposedHookLoadPackage 在包加载时刻hook，此时可以hook用户app的函数
• IXposedHookInitPackageResources 在资源操作时刻回调
• IXposedHookCmdInit 在执行am,pm等时回调

Xposed文件结构

• app_process
• Xposed_service.cpp 提供文件操作接口(libc.so尚未加载)
• Libxposed_dalvik.cpp 提供dalvik虚拟机hook接口(jni层实现)
• Libxposed_art.cpp 提供art虚拟机hook接口(jni层实现)
• Libxposed_command.cpp 提供其他通用接口
• Xposed.cpp C++层一些实现，用于app_main
• App_main.cpp app_process入口，用于替换app_process(重写main和AppRuntime) api>=21
• App_main2.cpp app_process入口，用于替换app_process(重写main和AppRuntime) api<21
• Xposedbridge => xposedbridge.jar
• XposedHelpers.java 提供反射能力
• XposedBridge.java xposedbridge入口，代替系统ZygoteInit类，主要的hook逻辑
• XC_MethodHook.java 为插件提供hook接口(java层实现)

问题1：何时加载framework.jar?

ActivityThread.class => const-class ActivityThread => OP_CONST_CLASS.cpp
dvmResolveClass 
    dvmFindClassNoInit
        findClassFromLoaderNoInit
            dvmCallMethod(loadClass)
        dvmFindSystemClassNoInit
            findClassNoInit
            searchBootPathForClass

问题2：为何IXposedHookZygoteInit可以hook framework/system api

XposedBridge.main
    initForZygote
         findAndHookMethod 加载系统jar
    loadModules
        loadModule        
            moduleInstance.initZygote()
            hookLoadPackage(moduleInstance)

问题3：为何IXposedHookLoadPackage可以hook app自身函数

首次加载：

android.app.ActivityThread.bindApplication
handleBindApplication
    ActivityStack.realStartActivityLocked
        scheduleLaunchActivity
            getPackageInfoNoCheck
getPackageInfoNoCheck
    LoadedApk()构造
        LoadedApk.getClassLoader
            ApplicationLoaders.getDefault().getClassLoader(zip,libpath,null)

问题4：何时加载xposedbridge?

Xposed app_main->main():
    xposed::initialize()        ->  env中加入xposedbridge.jar
    runtime.start(“de.robv.android.xposed.XposedBridge”) -> AndroidRuntime
         startVm()
         onVmCreated()
             xposed:nVmCreated        加载xposedbridge.jar
         startReg()
         XposedBridge.main()

问题5：底层实现hook？

  强制吧函数设置为native，并修改native函数使其返调java函数，实现于libxposed_dalvik.cpp

hookInfo->reflectedMethod = dvmDecodeIndirectRef(dvmThreadSelf(), env->NewGlobalRef(reflectedMethodIndirect));
hookInfo->additionalInfo = dvmDecodeIndirectRef(dvmThreadSelf(), env->NewGlobalRef(additionalInfoIndirect));
SET_METHOD_FLAG(method, ACC_NATIVE);//设置Method->AccessFlag强制为native函数
method->nativeFunc = &hookedMethodCallback;//修改默认回调dvmResolveNativeMethod为自定义函数，该函数原先从系统函数和so中的jni函数中寻找java对应的c层方法，hookedMethodCallback函数则调用dvmCallMethod执行java层方法
method->insns = (const u2*) hookInfo;//该域原用于非native模式下保存dex字节码用于解释执行，现用于存储Method指针
method->registersSize = method->insSize;
method->outsSize = 0;

Xposed Hook框架特点

• 1.兼容性方面，支持selinux，对某些厂商做适配
• 2.提供多种hook功能，可以hook系统api，应用app函数，资源操作，am pm等调用，插件扩展方便
• 3.开源，不断更新，支持art虚拟机，android5.x/6.x

Cydia Substrate Hook框架特点

• 1.hook时机早，因此支持hook so函数
• 2.重定向liblog.so，较易适配
• 3.支持ios、android平台
• 4.不支持dalvik，不支持selinux，不支持api>=5.0

文件：

substrate.h             //c++ header file used in JNI layer hook 
substrate-api.jar       //import package used in java layer hook
substrate-bless.jar     //used to remove properties(private,protect,etc...) in java layer hook
com.saurik.substrate.apk//host apk, we can only develop plugin for it to install package
\lib\armeabi  \lib\x86  //real operation for hooking
libAndroidBootstrap0.so //used to fake /system/lib/liblog.so and pull up libAndroidLoader.so    
libAndroidLoader.so     //used to pull all *.cy.so
        //MSLoadExtensions
libAndroidCydia.cy.so   //still in research
libDalvikLoader.cy.so   //still in research
libsubstrate.so         //provide jni layer hook low-level api
        //MSFindSymbol MSGetImageByName MSCloseFunction MSDebug MSHookFunction
libsubstrate-dvm.so     //provide java layer hook low-level api
        //MSDecodeIndirectReference MSJavaHookClassLoad MSJavaHookBridge MSJavaHookMethod 
        // MSJavaCreateObjectKey MSJavaReleaseObjectKey MSJavaGetObjectKey MSJavaSetObjectKey MSJavaBlessClassLoader
libSubstrateJNI.so      //used by substrate.apk to do c++ layer work
        //getppid readlink grep unlink symlink mkdir kill chown chmod
libSubstrateRun.so      //used by substrate.apk to do patch/unpatch/link/unlink operation
        //patch unpatch link unlink nm rpl
update-binary.so        //used by substrate.apk to recover patch/link operation

Hook框架对比

substrate	框架	xposed框架	dexposed框架
dalvik/art虚拟机支持	dalvik	dalvik/art	dalvik/art
android版本支持	2.x 3.x 4.x	2.x 3.x 4.x 5.x 6.x	2.x 3.x 4.x 5.x 6.x
hook能力	java/c api	java api	java/c api(自身模块)
修改文件	app_process	liblog.so	自身文件
hook时机	app_process启动时	app_process启动前加载so的时刻	未知
hook方式	修改method结构体	重新映射java层对应的jni函数	修改method结构体
c层hook类型	无	inline	未知
是否需要root	是	是	否
使用形式	宿主+插件	宿主+插件	未知
风险	app_process随每个版本变化	加载so较多	未知
ABI	x86/arm	x86/arm	未知
操作系统	ios/android	android