Android框架攻击之Fragment注入

为了适应越来越大的设备屏幕，Android在3.X后引入了Fragment概念，作用是可以在一个屏幕上同时显示多个Activity，以达到充分利用屏幕的目的。关于Fragment的使用说明，可以阅读《Android Fragment完全解析，关于碎片你所需知道的一切》。其中，Fragment有一个很强大的功能，就是可以动态加载。这样可以让整个界面的开发更加灵活，可以根据不同的场景动态加加载不同的Activity。

回到今天的主题——利用Fragment实现注入攻击。从3.X后，android工程师重构PreferenceActivity的实现，采用Fragment实现界面的加载。通过阅读源码可以发现，PreferenceActivity的onCreate里，需要读取Intent的多个extra内容，常量都定义在PreferenceActivity里（那堆EXTRA_XXXX就是了），其中有两个常量分别是EXTRA_SHOW_FRAGMENT=":android:show_fragment"和EXTRA_SHOW_FRAGMENT_ARGUMENTS=":android:show_fragment_args"，这两个参数可以决定当前的PreferenceActivity首次显示的Fragment。过程比较简单，就是先拿到fragment_class和fragment_args，然后通过反射生成一个Fragment实例，并动态加载。关键源码如下所示：

 mSinglePane = hidingHeaders || !onIsMultiPane();
         String initialFragment = getIntent().getStringExtra(EXTRA_SHOW_FRAGMENT);
        Bundle initialArguments = getIntent().getBundleExtra(EXTRA_SHOW_FRAGMENT_ARGUMENTS);
         int initialTitle = getIntent().getIntExtra(EXTRA_SHOW_FRAGMENT_TITLE, 0);
         int initialShortTitle = getIntent().getIntExtra(EXTRA_SHOW_FRAGMENT_SHORT_TITLE, 0);

先获取initalFragment和initialArguments两个参数，之后在switchToHeaderInner里完成实例化：

 private void switchToHeaderInner(String fragmentName, Bundle args, int direction) {
         getFragmentManager().popBackStack(BACK_STACK_PREFS,
                 FragmentManager.POP_BACK_STACK_INCLUSIVE);
         Fragment f = Fragment.instantiate(this, fragmentName, args);
         FragmentTransaction transaction = getFragmentManager().beginTransaction();
         transaction.setTransition(FragmentTransaction.TRANSIT_FRAGMENT_FADE);
         transaction.replace(com.android.internal.R.id.prefs, f);
         transaction.commitAllowingStateLoss();
     }

到此为止，我们可以通过设置Intent的extral，实现动态修改PreferenceActivity的初次显示的Fragment。

我们知道，在Android系统里，App与App是互相隔离的，互相之间不能访问对方的私有数据。App与App之间（更准确地说应该是组件与组件之间）的通讯，统一使用Intent。通过Intent可以很方便的唤起其他App的Activity，达到功能重用的目的。比如平时使用ZAKER，你需要在微信圈里分享，通过这种方式就可以直接跳到微信的分享界面了。但使用这种方式的前提是目标Activity是exported的。

结合上面的两个关键点，我们是否可以寻找一个exported的PreferenceActivity的子类，并通过精心设置Intent的extral的值，以实现打开那些没有exported的界面呢？如果这些界面涉及安全方面信息的话，又会怎样呢？

Setting几乎每个Android设备都有的。Setting是以system_uid方式签名，所以具备行使system的权力。它的主界面com.android.settings.Settings就是继承自PreferenceActivity，而且肯定是exported。我们以此作为入口，尝试寻找Setting里有哪些重要的Fragment，并尝试把它加载进来，主要目的是希望可以跳过某些需要用户交互的限制。比如说ChooseLockPassword$ChooseLockPasswordFragment这个Fragment，这个类主要是负责锁屏界面的密码设定和修改。同时，这个类会根据之前传入的initialArguments做不同的逻辑，关键代码如下所示：

 Intent intent = getActivity().getIntent();
            final boolean confirmCredentials = intent.getBooleanExtra("confirm_credentials", true);
            if (savedInstanceState == null) {
                updateStage(Stage.Introduction);
                if (confirmCredentials) {
                    mChooseLockSettingsHelper.launchConfirmationActivity(CONFIRM_EXISTING_REQUEST,
                            null, null);
                }
            } else {
                mFirstPin = savedInstanceState.getString(KEY_FIRST_PIN);
                final String state = savedInstanceState.getString(KEY_UI_STAGE);
                if (state != null) {
                    mUiStage = Stage.valueOf(state);
                    updateStage(mUiStage);
                }
            }

如果传入的参数当中，key为"confirm_credentials"为true，就会调起旧密码验证的流程。如果为false，就可以跳过旧密码验证而直接进入密码修改的流程。测试代码如下所示：

 Intent intent = new Intent();
         intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK);
         intent.setClassName("com.android.settings", "com.android.settings.Settings");
         intent.putExtra(":android:show_fragment", "com.android.settings.ChooseLockPassword$ChooseLockPasswordFragment");
         intent.putExtra("confirm_credentials", false);

         startActivity(intent);

正常的密码修改流程是"设置"->"安全"->"屏幕锁定"->"确认你的PIN"，如所下图所示：

如果运行DEMO，则直接进入如下界面：

这样你直接输入密码，就可以把原来的密码覆盖掉了。

这个BUG存在于3.X到4.3中的所有版本，4.4已经fix了。4.4强制所有PreferenceActivity必须要实现isValidFragment方法，详细见这里

个人总结：

应该说，这种修复方式，只是起到一个提醒的作用，最终的安全还是交由开发者承担。另外，目前很多应用都是基于2.X的，所以要兼容在4.4上跑而不crash，只要在PreferenceActivity的子类都补充加上isValidFragment方法就可以了。但对于4.4之前的版，如果存在这种权限泄露的问题，还是需要单独处理的。下面给出兼容2.X~4.4修复的代码示例：

 public final class MyPreferenceActivity extends PreferenceActivity {

     private boolean doValidcheck(String fragmentName) throws IllegalArgumentException{
         //TODO 做合法性检查

         return true;
     }

     //添加上这个方法，以使2.x~4.3的代码在4.4上可以正常运行
     protected boolean isValidFragment(String fragmentName) {
         return doValidcheck(fragmentName);
     }

     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         //在onCreate前就做合法性判断
         String fragmentname = getIntent().getStringExtra(":android:show_fragment");
         doValidcheck(fragmentname);

         super.onCreate(savedInstanceState);
     }
 }