Android4.0内存Dex数据动态加载技术
文章链接： http://blog.csdn.net/jiazhijun/article/details/9674251
作者：Jack_Jia 邮箱： [email protected]
英文原版下载地址：http://2013.hackitoergosum.org/presentations/Day1-05.Nifty%20stuff%20that%20you%20can%20still%20do%20with%20Android%20by%20Xavier%20Martin.pdf
一、Android DEX 动态加载技术
在Android开发过程中，开发者可以使用DexClassLoader动态加载另一个DEX文件。
API接口：
DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath,ClassLoader parent)
缺点：需要DEX以文件形式明文存放在存储设备上。
Android4.0版本增加了对内存中DEX数据的动态加载，这样就克服了使用DexClassLoader时DEX以文件形式明文存放在存储设备上的缺点，内存中DEX数据可以来源于解密后的文件或者网络。这样就增加了DEX数据的安全性。但是DexClassLoader并没有暴露该种加载方式。开发者需要在JAVA层实现自己的Dex ClassLoader。
Android相关源代码位置：
JAVA层源代码：libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system\DexFile.java
/*
* Open a DEX file based on a {@code byte[]}. The value returned
* is a magic VM cookie. On failure, a RuntimeException is thrown.
*/
nativeprivatestaticint openDexFile(byte[] fileContents);
开发者可以通过反射调用DexFile实现自己的Dex ClassLoader，但是这种方式DEX数据在JAVA层，比较容易获取，安全度比较低。
开发者可以通过JNI调用底层函数解析：
C++层源代码：dalvik2\vm\native\dalvik_system_DexFile.cpp
const DalvikNativeMethod dvm_dalvik_system_DexFile[] = {
{ "openDexFile", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;I)I",Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile },
{ "openDexFile", "([B)I",Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray },
{ "closeDexFile", "(I)V",Dalvik_dalvik_system_DexFile_closeDexFile },
{ "defineClass", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/ClassLoader;I)Ljava/lang/Class;",Dalvik_dalvik_system_DexFile_defineClass },
{ "getClassNameList", "(I)[Ljava/lang/String;",Dalvik_dalvik_system_DexFile_getClassNameList },
{ "isDexOptNeeded", "(Ljava/lang/String;)Z",Dalvik_dalvik_system_DexFile_isDexOptNeeded },
{ NULL, NULL, NULL },
};
第一步首先获取Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray方法指针：
JNINativeMethod *dvm_dalvik_system_DexFile;
void (*openDexFile)(const u4* args, JValue* pResult);
JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
void *ldvm = (void*)dlopen("libdvm.so", RTLD_LAZY);
dvm_dalvik_system_DexFile = (JNINativeMethod*)dlsym(ldvm, "dvm_dalvik_system_DexFile");
lookup(dvm_dalvik_system_DexFile, "dvm_dalvik_system_DexFile", "([B)I", &openDexFile)
}
int lookup (JNINativeMethod *table, const char *name, const char *sig, void (**fnPtrout)(u4 const *, union JValue *)) {
int i = 0;
while (table[i].name != NULL) {
if ( (strcmp(name, table[i].name) == 0) && (strcmp(sig, table[i].signature) == 0) ) {
*fnPtrout = table[i].fnPtr;
return 1;
}
i++;
}
return 0;
}
第二步调用Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray方法解析Dex数据
ArrayObject *ao; // header+dex content
u4 args[] = { (u4)ao };
JValue pResult ;
jint result ;
openDexFile(args, &pResult);
result = (jint)pResult.l;
return result;
第三步实现JAVA层Dex ClassLoader完成类的加载：
int cookie = openDexFile(...);
Class<?> cls = null;
String as[] = getClassNameList(cookie);
for(int z=0; z<as.length; z++) {
if(as[z].equals("com.immunapp.hes2013.MainActivity")) {
cls=defineClass(as[z].replace('.', '/'), context.getClassLoader(), cookie );
} else {
defineClass(as[z].replace('.', '/'), context.getClassLoader(), cookie );
}
缺点：只能使用在Android4.0以上设备
二、自篡改Davlik字节码（原理：http://blog.csdn.net/androidsecurity/article/details/8833710）
1、搜索内存查找DEX特征（dex\n035）
读取\proc\self\maps文件获取dex map地址
它将以_SC_PAGESIZE内存页对齐, 相对Map开始地址偏移0x28
2、DEX格式解析（http://blog.csdn.net/androidsecurity/article/details/8664778）
3、找到代码正确的位置
第一步定位到具体类，第二步定位到具体方法，获取方法字节码相对data section偏移量。
4、解锁内存
mprotect((unsigned char*)aligned,PROT_WRITE | PROT_READ, len);
5、修改相应的代码
memcpy((unsigned char*)code_off,opcodes, len);