从第一代到第五代，App加固技术详解

App加固技术功能发展

通过这几年的发展APP加固技术，不断得到快速迭代发展，加固的强度也在不断的提升。加固技术的发展主要经历：动态加载、内存不落地加载、指令抽取、指令转换、虚拟机保护。下面就分别对这些技术实现进行解析。

动态加载

Android动态加载加固技术用于保护App应用的逻辑不被逆向与分析，最早普遍在恶意软件中使用，它主要基于Java虚拟机提供的动态加载技术。由于动态加载技术主要依赖于java的动态加载机制，所以要求关键逻辑部分必须进行解压，并且释放到文件系统。这种动态加载技术不足之处在于：1.这一解压释放机制就给攻击者留下直接获取对应文件的机会；2.可以通过hook虚拟机关键函数，进行dump出原始的dex文件数据。

不落地加载

Android不落地加载技术，它是在动态加载技术的基础进行改进。它通过借鉴第一代加固的动态加载技术中，关键逻辑部分必须释放到文件系统的缺陷，它主要新增文件级别的加解密。

文件级别的加解密技术主要有两种实现方案：1.通过拦截系统的IO相关函数，在这些系统的函数中进行透明加解密。2.直接调用虚拟机提供的函数，进行不落地的加载。这种文件级别的加解密不足之处在于：1.由于在App启动时需处理大量加解密操作，它会造成App启动卡顿假死或黑屏现象，用户体验感较差；2.由于它的内存是连续的，通过hook关键函数就可以获取到连续完整的dex数据。

指令抽取

android的指令抽取，主要在于函数基本的抽取保护。通过使用android虚拟机自带的解释器进行执行代码。将原始App中dex文件的函数内容进行清除，并将单独移动到一个加密文件中，在App运行的时候，再将函数内容重新恢复到对应的函数体。

这一指令抽取技术的不足之处在于：1.使用大量的虚拟机内部结构，会出现兼容性问题；2.使用android虚拟机进行函数内容的执行，无法对抗自定义虚拟机；3.它跟虚拟机的JIT优化出现冲突，达不到最佳的性能表现。

指令转换/VMP

它主要通过实现自定义Android虚拟机的解释器，由于自定义解释器无法对Android系统内的其他函数进行直接调用，所有必须使用java的jni接口进行调用。

这种实现技术主要有两种实现：1.dex文件内的函数被标记为native，内容被抽离并转换为一个符合jni要求的动态库。2.dex文件内的函数被标记为native，内容被抽离并转换为自定义的指令格式。并通过实现自定义接收器，进行执行代码。它主要通过虚拟机提供的jni接口和虚拟机进行交互。这一指令转换技术实现方案不足之处在于：在攻击者面前，攻击者可以直接将这个加固技术方案当做黑盒，通过实现自定义的jni接口对象进行内部调试分析，从而得到完整的原始dex文件。

虚拟机源码保护

通过利用虚拟机技术保护（www.dingxiang-inc.com）App中的所有代码，包括java、Kotlin、C/C++等多种代码，虚拟机技术主要是通过把核心代码编译成中间的二进制文件，随后生成独特的虚拟机源码，保护执行环境和只有在该环境下才能执行的运行程序。通过基于llvm工具链实现ELF文件的vmp保护。通过虚拟机保护技术，让ELF文件拥有独特的可变指令集，大大提高了指令跟踪，逆向分析的强度和难度。

 

App加固后的功能实现

字符串加密：将App的源代码中敏感字符串做随机加密处理。在运行时进行对字符串动态解密，这样就可以避免攻击者，通过利用工具进行静态逆向分析发现关键字符串信息，从而快速定位到应用中的业务代码。

控制流平坦化：将so文件中C\C++代码中的执行控制逻辑变换为平坦的控制逻辑，从抽象语法树层面进行深度混淆，使得其在常用反编译工具中，极大的降低反编译逆向代码的可读性，增加逆向代码的分析难度。

指令替换：对代码中的运算表达式进行等效转换，使其在常用反编译工具中，提高破解者逆向分析门槛，有效的保护核心算法的原始逻辑。

局部变量名称混淆：对源代码中的变量名称进行做混淆操作，混淆后变量名称变成无任何意义的名称。这给分析者加大了分析强度。

符号混淆：对App应用中的类名称、函数名称进行混淆操作，增大直接用工具分析难度，让反编译逆向工具，无法直接通过类名称、函数名称进行快速定位App的核心代码。

混淆多样化：采用在混淆过程中引入随机性技术，在相同的混淆策略下，每次混淆后的代码均不一致，进一步提升攻击者通过利用工具进行静态分析的难度。

不透明谓词：将代码中分支跳转判断条件，由原来的确定值变为表达式，增加程序逻辑的复杂性、降低代码的可读性。

防动态调试：对App应用进行防调试保护、检测到配置防动态调试功能的类、方法、函数被IDA逆向工具进行动态调试时候，App应用进行自动退出运行操作，有利于保护App应用直接被动态调试，从而提高攻防对抗的门槛。

防动态注入：对App应用进行防动态注入保护，当利用zygote或ptrace技术进行App应用的注入操作时，App应用进行自动退出运行操作，以此进行防御攻击方对App应用的非法操作，避免动态分析执行代码，从而达到动态保护App应用安全。

HOOK检测：对App进行防HOOK保护，检测到配置防hook保护功能的类名、方法名、函数名在被frida、xposed等工具动态hook时候，App进行自动退出操作，以此进行提高防御App安全性，保护App不被注入攻击，抵御恶意侵入。

代码段检验：对App应用中的代码段进行完整性校验，发现代码段被篡改，App应用进行自动退出运行，防止App应用中的代码逻辑被篡改，以此进行动态保护App的源代码安全性。

完整性校验：对App中指定的函数级进行完整性校验，当应用被重新签名和代码的完整性遭到破坏时候，检测点进行触发App程序闪退，以此抵御主流的调试器调试分析，从而达到动态保护程序安全。

通过实现源到源的虚拟化保护，加强了源代码的安全性。通过多样化静态防护手段，实现控制流混淆；字符串加密；符号混淆等多样化手段全方位保护代码，大大的提高代码静态逆向能力，让被逆向的代码无法被理解。通过强大动态防护手段，防止代码逻辑被篡改；保护源代码对抗主流调试器，避免源代码被动态分析执行，防HOOK技术保护代码不被注入攻击，提高动态逆向分析的门槛。

App加固技术总结

通过App加固技术不仅可以提高对逆向后的代码阅读难度、而且有利于降低App被破解、插入病毒、木马、后门程序等恶意代码的风险，同时也能增强用户隐私数据、交易数据的安全性。通过App加固技术，也是为了更好应对国家对App安全合规监管检测的标准，降低App被第三方媒体曝光，从而严重影响企业品牌形象和信誉，为企业和开发者的业务正常发展保驾护航。

随着加固技术的快速发展和攻防对抗技术的快速迭代，而虚拟机源码保护技术作为当前主流的加固技术，相信在未来很长一段时间，它会一直占据主导且领先的地位，因为通过对源码的虚拟化保护，从而能够为App提供足够强度的保护。