Android逆向之旅---动态方式破解apk进阶篇(IDA调试so源码)

Android逆向之旅---动态方式破解apk进阶篇(IDA调试so源码)

来源 https://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/51500328

一、前言

今天我们继续来看破解apk的相关知识，在前一篇：Eclipse动态调试smali源码破解apk 我们今天主要来看如何使用IDA来调试Android中的native源码，因为现在一些app，为了安全或者效率问题，会把一些重要的功能放到native层，那么这样一来，我们前篇说到的Eclipse调试smali源码就显得很无力了，因为核心的都在native层，Android中一般native层使用的是so库文件，所以我们这篇就来介绍如何调试so文件的内容，从而让我们破解成功率达到更高的一层。

二、知识准备

我们在介绍如何调试so文件的时候，先来看一下准备知识：

第一、IDA工具的使用

早在之前的一篇文章：Android中通过静态分析技术破解apk 中使用IDA工具静态分析so文件，通过分析arm指令，来获取破解信息，比如打印的log信息，来破解apk的，在那时候我们就已经介绍了如何使用IDA工具：

这里有多个窗口，也有多个视图，用到最多的就是：

1、Function Window对应的so函数区域：这里我们可以使用ctrl+f进行函数的搜索

2、IDA View对应的so中代码指令视图：这里我们可以查看具体函数对应的arm指令代码

3、Hex View对应的so的十六进制数据视图：我们可以查看arm指令对应的数据等

当然在IDA中我们还需要知道一些常用的快捷键：

1、强大的F5快捷键可以将arm指令转化成可读的C语言，帮助分析

首先选中需要翻译成C语言的函数，然后按下F5：

看到了，立马感觉清爽多了，这些代码看起来应该会好点了。

下面我们还需要做一步，就是还原JNI函数方法名
一般JNI函数方法名首先是一个指针加上一个数字，比如v3+676。然后将这个地址作为一个方法指针进行方法调用，并且第一个参数就是指针自己，比如(v3+676)(v3…)。这实际上就是我们在JNI里经常用到的JNIEnv方法。因为Ida并不会自动的对这些方法进行识别，所以当我们对so文件进行调试的时候经常会见到却搞不清楚这个函数究竟在干什么，因为这个函数实在是太抽象了。解决方法非常简单，只需要对JNIEnv指针做一个类型转换即可。比如说上面提到a1和v4指针：

我们可以选中a1变量，然后按一下y键：

然后将类型声明为：JNIEnv*。

确定之后再来看：

修改之后，是不是瞬间清晰了很多？另外有人（ 貌似是看雪论坛上的）还总结了所有JNIEnv方法对应的数字，地址以及方法声明：

2、Shirt+F12快捷键，速度打开so中所有的字符串内容窗口

有时候，字符串是一个非常重要的信息，特别是对于破解的时候，可能就是密码，或者是密码库信息。

3、Ctrl+S快捷键，有两个用途，在正常打开so文件的IDA View视图的时候，可以查看so对应的Segement信息

可以快速得到，一个段的开始位置和结束位置，不过这个位置是相对位置，不是so映射到内存之后的位置，关于so中的段信息，不了解的同学可以参看这篇文章：Android中so文件格式详解 这篇文章介绍的很很清楚了，这里就不在作介绍了。

当在调试页面的时候，ctrl+s可以快速定位到我们想要调试的so文件映射到内存的地址：

因为一般一个程序，肯定会包含多个so文件的，比如系统的so就有好多的，一般都是在/system/lib下面，当然也有我们自己的so，这里我们看到这里的开始位置和结束位置就是这个so文件映射到内存中：

这里我们可以使用cat命令查看一个进程的内存映射信息：cat /proc/[pid]/maps

我们看到映射信息中有多so文件，其实这个不是多个so文件，而是so文件中对应的不同Segement信息被映射到内存中的，一般是代码段，数据段等，因为我们需要调试代码，所以我们只关心代码段，代码段有一个特点就是具有执行权限x，所以我们只需要找到权限中有x的那段数据即可。

4、G快捷键：在IDA调试页面的时候，我们可以使用S键快速跳转到指定的内存位置

这里的跳转地址，是可以算出来的，比如我现在想跳转到A函数，然后下断点，那么我们可以使用上面说到的ctrl+s查找到so文件的内存开始的基地址，然后再用IDA View中查看A函数对应的相对地址，相加就是绝对地址，然后跳转到即可，比如这里的：

Java_cn_wjdiankong_encryptdemo_MainActivity_isEquals 函数的IDA View中的相对地址(也就是so文件的地址)：E9C

上面看到so文件映射到内存的基地址：74FE4000

那么跳转地址就是：74FE4000+E9C=74FE4E9C

注意：

一般这里的基地址只要程序没有退出，在运行中，那么他的值就不会变，因为程序的数据已经加载到内存中了，基地址不会变的，除非程序退出，又重新运行把数据加载内存中了，同时相对地址是永远不会变的，只有在修改so文件的时候，文件的大小改变了，可能相对地址会改变，其他情况下不会改变，相对地址就是数据在整个so文件中的位置。

这里我们可以看到函数映射到内存中的绝对地址了。

注意：

有时候我们发现跳转到指定位置之后，看到的全是DCB数据，这时候我们选择函数地址，点击P键就可以看到arm指令源码了：

5、调试快捷键：F8单步调试，F7单步进入调试

上面找到函数地址之后，我们可以下断点了，下断点很简单，点击签名的绿色圈点，变成红色条目即可，然后我们可以点击F9快捷键，或者是点击运行按钮，即可运行程序：

其中还有暂停和结束按钮。我们运行之后，然后在点击so的native函数，触发断点逻辑：

这时候，我们看到进入调试界面，点击F8可以单步调试，看到有一个PC指示器，其实在arm中PC是一个特殊的寄存器，用来存储当前指令的地址，这个下面会介绍到。

好了到这里，我们就大致说了一下关于IDA在调试so文件的时候，需要用到的快捷键：

1、Shift+F12快速查看so文件中包含的字符串信息

2、F5快捷键可以将arm指令转化成可读的C代码，这里同时可以使用Y键，修改JNIEnv的函数方法名

3、Ctrl+S有两个用途，在IDA View页面中可以查看so文件的所有段信息，在调试页面可以查看程序所有so文件映射到内存的基地址

4、G键可以在调试界面，快速跳转到指定的绝对地址，进行下断点调试，这里如果跳转到目的地址之后，发现是DCB数据的话，可以在使用P键，进行转化即可，关于DCB数据，下面会介绍的。

5、F7键可以单步进入调试，F8键可以单步调试

第二、常用的ARM指令集知识

我们在上面看到IDA打开so之后，看到的是纯种的汇编指令代码，所以这就要求我们必须会看懂汇编代码，就类似于我们在调试Java层代码的时候一样，必须会smali语法，庆幸的是，这两种语法都不是很复杂，所以我们知道一些大体的语法和指令就可以了，下面我们来看看arm指令中的寻址方式，寄存器，常用指令，看完这三个知识点，我们就会对arm指令有一个大体的了解，对于看arm指令代码也是有一个大体的认知了。

1、arm指令中的寻址方式

1>. 立即数寻址
也叫立即寻址，是一种特殊的寻址方式，操作数本身包含在指令中，只要取出指令也就取到了操作数。这个操作数叫做立即数，对应的寻址方式叫做立即寻址。例如：
MOV R0,#64   ；R0  ← 64
2>. 寄存器寻址
寄存器寻址就是利用寄存器中的数值作为操作数，也称为寄存器直接寻址。
例如：ADD R0，R1， R2   ；R0  ← R1 + R2
3>. 寄存器间接寻址
寄存器间接寻址就是把寄存器中的值作为地址，再通过这个地址去取得操作数，操作数本身存放在存储器中。
例如：
LDR R0，[R1] ；R0 ←[R1]
4>. 寄存器偏移寻址
这是ARM指令集特有的寻址方式，它是在寄存器寻址得到操作数后再进行移位操作，得到最终的操作数。
例如：
MOV R0，R2，LSL  #3   ；R0 ← R2 * 8 ，R2的值左移3位，结果赋给R0。
5>. 寄存器基址变址寻址
寄存器基址变址寻址又称为基址变址寻址，它是在寄存器间接寻址的基础上扩展来的。它将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）中的值与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个地址，通过这个地址取得操作数。
例如：
LDR R0，[R1，#4] ；R0 ←[R1 + 4]，将R1的内容加上4形成操作数的地址，取得的操作数存入寄存器R0中。
6>. 多寄存器寻址
这种寻址方式可以一次完成多个寄存器值的传送。例如：
LDMIA  R0，{R1，R2，R3，R4} ；R1←[R0]，R2←[R0+4]，R3←[R0+8]，R4←[R0+12]
7>. 堆栈寻址
堆栈是一种数据结构，按先进后出（First In Last Out，FILO）的方式工作，使用堆栈指针（Stack Pointer, SP）指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。
堆栈寻址举例如下：
STMFD  SP！，｛R1－R7, LR｝ ；将R1－R7, LR压入堆栈。满递减堆栈。
LDMED  SP！，｛R1－R7, LR｝ ；将堆栈中的数据取回到R1－R7, LR寄存器。空递减堆栈。

2、ARM中的寄存器

R0-R3:用于函数参数及返回值的传递
R4-R6, R8, R10-R11:没有特殊规定，就是普通的通用寄存器
R7:栈帧指针(Frame Pointer).指向前一个保存的栈帧(stack frame)和链接寄存器(link register， lr)在栈上的地址。
R9:操作系统保留
R12:又叫IP(intra-procedure scratch )
R13:又叫SP(stack pointer)，是栈顶指针
R14:又叫LR(link register)，存放函数的返回地址。
R15:又叫PC(program counter)，指向当前指令地址。

3、ARM中的常用指令含义

ADD 加指令
SUB  减指令
STR 把寄存器内容存到栈上去
LDR 把栈上内容载入一寄存器中
.W 是一个可选的指令宽度说明符。它不会影响为此指令的行为，它只是确保生成 32 位指令。Infocenter.arm.com的详细信息
BL 执行函数调用，并把使lr指向调用者(caller)的下一条指令，即函数的返回地址
BLX 同上，但是在ARM和thumb指令集间切换。
CMP 指令进行比较两个操作数的大小

4、ARM指令简单代码段分析

C代码：

#include <stdio.h>
int func(int a, int b, int c, int d, int e, int f)
{
    int g = a + b + c + d + e + f;
    return g;
}

对应的ARM指令：

add r0, r1  将参数a和参数b相加再把结果赋值给r0
ldr.w r12, [sp]  把最的一个参数f从栈上装载到r12寄存器
add r0, r2  把参数c累加到r0上
ldr.w r9, [sp, #4]  把参数e从栈上装载到r9寄存器
add r0, r3  累加d累加到r0
add r0, r12  累加参数f到r0
add r0, r9  累加参数e到r0

三、构造so案例

好了，关于ARM指令的相关知识，就介绍这么多了，不过我们在调试分析的时候，肯定不能做到全部的了解，因为本身ARM指令语法就比较复杂，不过幸好大学学习了汇编语言，所以稍微能看懂点，如果不懂汇编的同学那就可能需要补习一下了，因为我们在使用IDA分析so文件的时候，不会汇编的话，那是肯定行不通的，所以我们必须要看懂汇编代码的，如果遇到特殊指令不了解的同学，可以网上搜一下即可。

上面我们的准备知识做完了，一个是IDA工具的时候，一个是ARM指令的了解，下面我们就来开始操刀了，为了方便开始，我们先自己写一个简单的Android native层代码，然后进行IDA进行分析即可。

这里可以使用AndroidStudio中进行新建一个简单工程，然后创建JNI即可：

这里顺便简单说一下AndroidStudio中如何进行NDK的开发吧：

第一步：在工程中新建jni目录

第二步：使用javah生成native的头文件

注意：

javah执行的目录，必须是类包名路径的最上层，然后执行：

javah 类全名

注意没有后缀名java哦

第三步：配置项目的NDK目录

选择模块的设置选线：Open Module Settings：

设置NDK目录即可

第四步：copy头文件到jni目录下，然后配置gradle中的ndk选项

这里只需要设置编译之后的模块名，就是so文件的名称，需要产生那几个平台下的so文件，还有就是需要用到的lib库，这里我们看到我们用到了Android中打印log的库文件。

第五步：编译运行，在build目录下生成指定的so文件，copy到工程的libs目录下即可

好了，到这里我们就快速的在AndroidStudio中新建了一个Native项目，这里关于native项目的代码不想解释太多，就是Java层

传递了用户输入的密码，然后native做了校验过程，把校验结果返回到Java层即可：

  

具体的校验过程这里不再解释了。我们运行项目之后，得到apk文件，那么下面我们就开始我们的破解旅程了

四、开始破解so文件

开始破解我们编译之后的apk文件

第一、首先我们可以使用最简单的压缩软件，打开apk文件，然后解压出他的so文件

我们得到libencrypt.so文件之后，使用IDA打开它：

我们知道一般so中的函数方法名都是：Java_类名_方法名

那么这里我们直接搜：Java关键字即可，或者使用jd-gui工具找到指定的native方法

双击，即可在右边的IDA View页面中看到Java_cn_wjdiankong_encryptdemo_MainActivity_isEquals 函数的指令代码：

我们可以简单的分析一下这段指令代码：

1>、PUSH {r3-r7,lr} 是保存r3,r4,r5,r6,r7,lr 的值到内存的栈中，那么最后当执行完某操作后，你想返回到lr指向的地方执行，当然要给pc了，因为pc保留下一条CPU即将执行的指令，只有给了pc，下一条指令才会执行到lr指向的地方

pc：程序寄存器，保留下一条CPU即将执行的指令
lr: 连接返回寄存器，保留函数返回后，下一条应执行的指令

这个和函数最后面的POP {r3-r7,pc}是相对应的。

2>、然后是调用了strlen,malloc,strcpy等系统函数，在每次使用BLX和BL指令调用这些函数的时候，我们都发现了一个规律：就是在调用他们之前一般都是由MOV指令，用来传递参数值的，比如这里的R5里面存储的就是strlen函数的参数，R0就是is_number函数的参数，所以我们这样分析之后，在后面的动态调试的过程中可以得到函数的入口参数值，这样就能得到一些重要信息

3>、在每次调用有返回值的函数之后的命令，一般都是比较指令，比如CMP，CBZ，或者是strcmp等，这里是我们破解的突破点，因为一般加密再怎么牛逼，最后比较的参数肯定是正确的密码(或者是正确的加密之后的密码)和我们输入的密码(或者是加密之后的输入密码)，我们在这里就可以得到正确密码，或者是加密之后的密码：

到这里，我们就分析完了native层的密码比较函数：Java_cn_wjdiankong_encryptdemo_MainActivity_isEquals

如果觉得上面的ARM指令看的吃力，可以使用F5键，查看他的C语言代码：

我们这里看到其实有两个函数是核心点：

1>is_number函数，这个函数我们看名字应该猜到是判断是不是数字，我们可以使用F5键，查看他对应的C语言代码：

这里简单一看，主要是看return语句和if判断语句，看到这里有一个循环，然后获取_BYTE*这里地址的值，并且自增加一，然后存到v2中，如果v3为'\0'的话，就结束循环，然后做一次判断，就是v2-48是否大于9，那么这里我们知道48对应的是ASCII中的数字0，所以这里可以确定的是就是：用一个循环遍历_BYTE*这里存的字符串是否为数字串。

2>get_encrypt_str函数，这个函数我们看到名字可以猜测，他是获取我们输入的密码加密之后的值，再次使用F5快捷键查看：

这里我们看到，首先是一个if语句，用来判断传递的参数是否为NULL，如果是的话，直接返回，不是的话，使用strlen函数获取字符串的长度保存到v2中，然后使用malloc申请一块堆内存，首指针保存到result，大小是v2+1也就是传递进来的字符串长度+1，然后就开始进入循环，首指针result，赋值给i指针，开始循环，v3是通过v1-1获取到的，就是函数传递进来字符串的地址，那么v6就是获取传递进来字符串的字符值，然后减去48，赋值给v7，这里我们可以猜到了，这里想做字符转化，把char转化成int类型，继续往下看，如果v6==48的话，v7=1，也就是说这里如果遇到字符'0'，就赋值1，在往下看，看到我们上面得到的v7值，被用来取key_src数组中的值，那么这里我们双击key_src变量，就跳转到了他的值地方，果不其然，这里保存了一个字符数组，看到他的长度正好是18，那么这里我们应该明白了，这里通过传递进来的字符串，循环遍历字符串，获取字符，然后转化成数字，在倒序获取key_src中的字符，保存到result中。然后返回。

好了，到这里我们就分析完了这两个重要的函数的功能，一个是判断输入的内容是否为数字字符串，一个是通过输入的内容获取密码内容，然后和正确的加密密码：ssBCqpBssP 作比较。

第二、开始使用IDA进行调试设置

那么下面我们就用动态调试来跟踪传入的字符串值，和加密之后的值，这里我们看到没有打印log的函数，所以很难知道具体的参数和寄存器的值，所以这里需要开始调试，得知每个函数执行之后的寄存器的值，我们在用IDA进行调试so的时候，需要以下准备步骤：

1、在IDA安装目录下获取android_server命令文件

在IDA安装目录\dbgsrv\android_server，这个文件是干嘛的呢？他怎么运行呢？下面来介绍一下：

我们是否还记得之前一篇文章：Android中run-as命令带来的安全问题  这篇文章中我们介绍了Android中的调试原理，其实是使用gdb和gdbserver来做到的，gdb和gdbserver在调试的时候，必须注入到被调试的程序进程中，但是非root设备的话，注入别的进程中只能借助于run-as这个命令了，所以我们知道，如果要调试一个应用进程的话，必须要注入他内部，那么IDA调试so也是这个原理，他需要注入(Attach附加)进程，才能进行调试，但是IDA没有自己弄了一个类似于gdbserver这样的工具，那就是android_server了，所以他需要运行在设备中，保证和PC端的IDA进行通信，比如获取设备的进程信息，具体进程的so内存地址，调试信息等。

所以我们把android_server保存到设备的/data目录下，修改一下他的运行权限，然后必须在root环境下运行，因为他要做注入进程操作，必须要root。

注意：

这里把他放在了/data目录下，然后./android_server运行，这里提示了IDA Android 32-bit，所以后面我们在打开IDA的时候一定要是32位的IDA，不是64位的，不然保存，IDA在安装之后都是有两个可执行的程序，一个是32位，一个是64位的，如果没打开正确会报这样的错误：

同样还有一类问题：error: only position independent executables (PIE) are supported

这个主要是Android5.0以上的编译选项默认开启了pie，在5.0以下编译的原生应用不能运行，有两种解决办法，一种是用Android5.0以下的手机进行操作，还有一种就是用IDA6.6+版本即可。

然后我们再看，这里开始监听了设备的23946端口，那么如果要想让IDA和这个android_server进行通信，那么必须让PC端的IDA也连上这个端口，那么这时候就需要借助于adb的一个命令了：

adb forward tcp:远端设备端口号(进行调试程序端) tcp:本地设备端口(被调试程序端)

那么这里，我们就可以把android_server端口转发出去：

然后这时候，我们只要在PC端使用IDA连接上23946这个端口就可以了，这里面有人好奇了，为什么远程端的端口号也是23946，因为后面我们在使用IDA进行连接的时候，发现IDA他把这个端口设置死了，就是23946，所以我们没办法自定义这个端口了。

我们可以使用netstat命令查看端口23946的使用情况，看到是ida在使用这个端口

2、上面就准备好了android_server，运行成功，下面就来用IDA进行尝试连接，获取信息，进行进程附加注入

我们这时候需要在打开一个IDA，之前打开一个IDA是用来分析so文件的，一般用于静态分析，我们要调试so的话，需要在打开一个IDA来进行，所以这里一般都是需要打开两个IDA，也叫作双开IDA操作。动静结合策略。

这里记得选择go这个选项，就是不需要打开so文件了，进入是一个空白页：

我们选择Debugger选项，选择Attach，看到有很多debugger，所以说IDA工具真的很强大，做到很多debugger的兼容，可以调试很多平台下的程序。这里我们选择Android debugger：

这里看到，端口是写死的：23946，不能进行修改，所以上面的adb forward进行端口转发的时候必须是23946。这里PC本地机就是调试端，所以host就是本机的ip地址：127.0.0.1，点击确定：

这里可以看到设备中所有的进程信息就列举出来的，其实都是android_server干的事，获取设备进程信息传递给IDA进行展示。

注意：

如果我们当初没有用root身份去运行android_server:

这里就会IDA是不会列举出设备的进程信息：

还有一个注意的地方，就是IDA和android_server一定要保持一致。

我们这里可以ctrl+F搜索我们需要调试的进程，当然这里我们必须运行起来我们需要调试的进程，不然也是找不到这个进程的

双击进程，即可进入调试页面：

这里为什么会断在libc.so中呢？

android系统中libc是c层中最基本的函数库，libc中封装了io、文件、socket等基本系统调用。所有上层的调用都需要经过libc封装层。所以libc.so是最基本的，所以会断在这里，而且我们还需要知道一些常用的系统so,比如linker：

我们知道，这个linker是用于加载so文件的模块，所以后面我们在分析如何在.init_array处下断点

还有一个就是libdvm.so文件，他包含了DVM中所有的底层加载dex的一些方法：

我们在后面动态调试需要dump出加密之后的dex文件，就需要调试这个so文件了。

3、找到函数地址，下断点，开始调试

我们使用Ctrl+S找到需要调试so的基地址：74FE4000

然后通过另外一个IDA打开so文件，查看函数的相对地址：E9C

那么得到了函数的绝对地址就是：74FE4E9C，使用G键快速跳转到这个绝对地址：

跳转到指定地址之后，开始下断点，点击最左边的绿色圆点即可下断点：

然后点击左上角的绿色按钮，运行，也可以使用F9键运行程序：

我们点击程序中的按钮：

触发native函数的运行：

看到了，进入调试阶段了，这时候，我们可以使用F8进行单步调试，F7进行单步进入调试：

我们点击F8进行单步调试，达到is_number函数调用出，看到R0是出入的参数值，我们可以查看R0寄存器的内容，然后看到是123456，这个就是Java层传入的密码字符串，接着往下走：

这里把is_number函数返回值保存到R0寄存中，然后调用CBZ指令，判断是否为0，如果为0就跳转到locret_74FE4EEC处，查看R0寄存器的值不是0，继续往下走：

看到了get_encrypt_str函数的调用，函数的返回值保存在R1寄存器中，查看内容：zytyrTRA*B了，那么看到，上层传递的：123456=》zytyrTRA*B了，前面我们静态分析了get_encrypt_str函数的逻辑，继续往下看：

看到了，这里把上面得到的字符串和ssBCqpBssP作比较，那么这里ssBCqpBssP就是正确的加密密码了，那么我们现在的资源是：

正确的加密密码：ssBCqpBssP，加密密钥库：zytyrTRA*BniqCPpVs，加密逻辑get_encrypt_str

那么我们可以写一个逆向的加密方法，去解析正确的加密密码得到值即可，这里为了给大家一个破解的机会，这里就不公布正确答案了，这个apk我随后会上传，手痒的同学可以尝试破解一下。

加密apk下载地址：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9531638

第三、总结IDA调试的流程

到这里，我们就分析了如何破解apk的流程，下面来总结一下：

1、我们通过解压apk文件，得到对应的so文件，然后使用IDA工具打开so,找到指定的native层函数

2、通过IDA中的一些快捷键：F5,Ctrl+S,Y等键来静态分析函数的arm指令，大致了解函数的执行流程

3、再次打开一个IDA来进行调试so

1>将IDA目录中的android_server拷贝到设备的指定目录下，修改android_server的运行权限，用Root身份运行android_server

2>使用adb forward进行端口转发，让远程调试端IDA可以连接到被调试端

3>使用IDA连接上转发的端口，查看设备的所有进程，找到我们需要调试的进程。

4>通过打开so文件，找到需要调试的函数的相对地址，然后在调试页面使用Ctrl+S找到so文件的基地址，相加之后得到绝对地址，使用G键，跳转到函数的地址处，下好断点。点击运行或者F9键。

5>触发native层的函数，使用F8和F7进行单步调试，查看关键的寄存器中的值，比如函数的参数，和函数的返回值等信息

总结就是：在调试so的时候，需要双开IDA，动静结合分析。

五、使用IDA来解决反调试问题

那么到这里我们就结束了我们这期的破解旅程了？答案是否定的，因为我们看到上面的例子其实是我自己先写了一个apk,目的就是为了给大家演示，如何使用IDA来进行动态调试so，那么下面我们还有一个操刀动手的案例，就是2014年，阿里安全挑战赛的第二题：AliCrackme_2：

阿里真会制造氛围，还记得我们破解的第一题吗，这次看到了第二题，好吧，下面来看看破解流程吧：

首先使用aapt命令查看他的AndroidManifest.xml文件，得到入口的Activity类：

然后使用dex2jar和jd-gui查看他的源码类：com.yaotong.crackme.MainActivity：

看到，他的判断，是securityCheck方法，是一个native层的，所以这时候我们去解压apk文件，获取他的so文件，使用IDA打开查看native函数的相对地址：11A8

这里的ARM指令代码不在分析了，大家自行查看即可，我们直接进入调试即可：

在打开一个IDA进行关联调试：

选择对应的调试进程，然后确定：

使用Ctrl+S键找到对应so文件的基地址：74EA9000

和上面得到的相对地址相加得到绝对地址：74EA9000+11A8=74EAA1A8  使用G键直接跳到这个地址：

下个断点，然后点击F9运行程序：

擦，IDA退出调试页面了，我们再次进入调试页面，运行，还是退出调试页面了，好了，这下蛋疼了，没法调试了。

这里其实是阿里做了反调试侦查，如果发现自己的程序被调试了，就直接退出程序，那么这里有问题了，为什么知道是反调试呢？这个主要还是看后续自己的破解经验了，没技术可言，还有一个就是阿里如何做到的反调试策略的，这里限于篇幅，只是简单介绍一下原理：

前面说到，IDA是使用android_server在root环境下注入到被调试的进程中，那么这里用到一个技术就是Linux中的ptrace，关于这个这里也不解释了，大家可以自行的去搜一下ptrace的相关知识，那么Android中如果一个进程被另外一个进程ptrace了之后，在他的status文件中有一个字段：TracerPid 可以标识是被哪个进程trace了，我们可以使用命令查看我们的被调试的进行信息：

status文件在：/proc/[pid]/status

看到了，这里的进程被9187进程trace了，我们在用ps命令看看9187是哪个进程：

果不其然，是我们的android_server进程，好了，我们知道原理了，也大致猜到了阿里在底层做了一个循环检测这个字段如果不为0，那么代表自己进程在被人trace，那么就直接停止退出程序，这个反检测技术用在很多安全防护的地方，也算是一个重要的知识点了。

那么下面就来看看如何应对这个反调试？

我们刚刚看到，只要一运行程序，就退出了调试界面，说明，这个循环检测程序执行的时机非常早，那么我们现在知道的最早的两个时机是：一个是.init_array，一个是JNI_OnLoad

.init_array是一个so最先加载的一个段信息，时机最早，现在一般so解密操作都是在这里做的

JNI_OnLoad是so被System.loadLibrary调用的时候执行，他的时机要早于哪些native方法执行，但是没有.init_array时机早

那么知道了这两个时机，下面我们先来看看是不是在JNI_OnLoad函数中做的策略，所以我们需要先动态调试JNI_OnLoad函数

我们既然知道了JNI_OnLoad函数的时机，如果阿里把检测函数放在这里的话，我们不能用之前的方式去调试了，因为之前的那种方式时机太晚了，只要运行就已经执行了JNI_OnLoad函数，所以就会退出调试页面，幸好这里IDA提供了在so文件load的时机，我们只需要在Debug Option中设置一下就可以了：

在调试页面的Debugger 选择 Debugger Option选项：

然后勾选Suspend on library load/unload即可

这样设置之后，还是不行，因为我们程序已经开始运行，就在static代码块中加载so文件了，static的时机非常早，所以这时候，我们需要让程序停在加载so文件之前即可。

那么我想到的就是添加代码waitForDebugger代码了，这个方法就是等待debug，我们还记得在之前的调试smali代码的时候，就是用这种方式让程序停在了启动出，然后等待我们去用jdb进行attach操作。

那么这一次我们可以在System.loadLibrary方法之前加入waitForDebugger代码即可，但是这里我们不这么干了，还有一种更简单的方式就是用am命令，本身am命令可以启动一个程序，当然可以用debug方式启动：

adb shell am start -D -n com.yaotong.crackme/.MainActivity

这里一个重要参数就是-D,用debug方式启动

运行完之后，设备是出于一个等待Debugger的状态：

这时候，我们再次使用IDA进行进程的附加，然后进入调试页面，同时设置一下Debugger Option选项，然后定位到JNI_OnLoad函数的绝对地址。

但是我们发现，这里没有RX权限的so文件，说明so文件没有加载到内存中，想一想还是对的，以为我们现在的程序是wait Debugger，也就是还没有走System.loadLibrary方法，so文件当然没有加载到内存中，所以我们需要让我们程序跑起来，这时候我们可以使用jdb命令去attach等待的程序，命令如下：

jdb -connect com.sun.jdi.SocketAttach:hostname=127.0.0.1,port=8700

其实这条命令的功能类似于，我们前一篇说到用Eclipse调试smali源码的时候，在Eclipse中设置远程调试工程一样，选择Attach方式，调试机的ip地址和端口，还记得8700端口是默认的端口，但是我们运行这个命令之后，出现了一个错误：

擦，无法连接到目标的VM，那么这种问题大部分都出现在被调试程序不可调试，我们可以查看apk的android:debuggable属性：

果不其然，这里没有debug属性，所以这个apk是不可以调试的，所以我们需要添加这个属性，然后在回编译即可：

回编译：java -jar apktool.jar b -d out -o debug.apk

签名apk：java -jar .\sign\signapk.jar .\sign\testkey.x509.pem .\sign\testkey.pk8 debug.apk debug.sig.apk

然后在次安装，使用am 命令启动：

第一步：运行：adb shell am start -D -n com.yaotong.crackme/.MainActivity

出现Debugger的等待状态

第二步：启动IDA 进行目标进程的Attach操作

第三步：运行：jdb -connect com.sun.jdi.SocketAttach:hostname=127.0.0.1,port=8700

第三步：设置Debugger Option选项

第四步：点击IDA运行按钮，或者F9快捷键，运行

看到了，这次jdb成功的attach住了，debug消失，正常运行了，

但是同时弹出了一个选择提示：

这时候，不用管它，全部选择取消按钮，然后就运行到了linker模块了：

这时候，说明so已经加载进来了，我们再去获取JNI_OnLoad函数的绝对地址

Ctrl+S查找到了基地址：7515A000

用静态方式IDA打开so查看相对地址：1B9C

相加得到绝对地址：7515A000+1B9C=7515BB9C，然后点击S键，跳转：

跳转到指定的函数位置：

这时候再次点击运行，进入了JNI_OnLoad处的断点：

下面咋们就开始单步调试了，但是当我们每次到达BLX R7这条指令执行完之后，就JNI_OnLoad就退出了：

经过好几次尝试都是一样的结果，所以我们发现这个地方有问题，可能就是反调试的地方了

我们再次进入调试，看见BLX跳转的地方R7寄存器中是pthread_create函数，这个是Linux中新建一个线程的方法

所以阿里的反调试就在这里开启一个线程进行轮训操作，去读取/proc/[pid]/status文件中的TrackerPid字段值，如果发现不为0，就表示有人在调试本应用，在JNI_OnLoad中直接退出。其实这里可以再详细进入查看具体代码实现的，但是这里限于篇幅问题，不详细解释了，后续在写一篇文章我们自己可以实现这种反调试机制的。本文的重点是能够动态调试即可。

那么问题找到了，我们现在怎么操作呢？

其实很简单，我们只要把BLX R7这段指令干掉即可，如果是smali代码的话，我们可以直接删除这行代码即可，但是so文件不一样，他是汇编指令，如果直接删除这条指令的话，文件会发生错乱，因为本身so文件就有固定的格式，比如很多Segement的内容，每个Segement的偏移值也是有保存的，如果这样去删除会影响这些偏移值，会破坏so文件格式，导致so加载出错的，所以这里我们不能手动的去删除这条指令，我们还有另外一种方法，就是把这条指令变成空指令，在汇编语言中，nop指令就是一个空指令，他什么都不干，所以这里我们直接改一下指令即可，arm中对应的nop指令是：00 00 00 00

那么我们看到BLX R7对应的指令位置为：1C58

查看他的Hex内容是：37 FF 2F E1

我们可以使用一些二进制文件软件进行内容的修改，这里使用010Editor工具进行修改：

这里直接修改成00 00 00 00：

这时候，保存修改之后的so文件，我们再次使用IDA进行打开查看：

哈哈，指令被修改成了：ANDEQ R0，R0，R0了

那么修改了之后，我们在替换原来的so文件，再次重新回编译，签名安装，再次按照之前的逻辑给主要的加密函数下断点，这里不需要在给JNI_OnLoad函数下断点了，因为我们已经修改了反调试功能了，所以这里我们只需要按照这么简单几步即可：

第一步：启动程序

第二步：使用IDA进行进程的attach

第三步：找到Java_com_yaotong_crackme_MainActivity_securityCheck函数的绝对地址

第四步：打上断点，点击运行，进行单步调试

看到了吧，这里我们可以单步调试进来了啦啦，说明我们修改反调试指令成功了。

下面就继续F8单步调试：

调试到这里，发现一个问题，就是CMP指令之后，BNE 指令就开始跳转到loc_74FAF2D0处了，那么我们就可以猜到了，CMP指令比较的应该就是我们输入的密码和正确的密码，我们再次从新调试，看看R3和R1寄存器的值

看到了这里的R3寄存器的值就是用寄存器寻址方式，赋值字符串的，这里R2寄存器就是存放字符串的地址，我们看到的内容是aiyou...但是这里肯定不是全部字符串，因为我们没看到字符串的结束符：'\0'，我们点击R2寄存器，进入查看完整内容：

这里是全部内容：aiyou,bucuoo

我们继续查看R1寄存器的内容：

这里也是同样用寄存器寻址，R0寄存器存储的是R1中字符串的地址，我们看到这里的字符串内容是：jiangwei

这个就是我输入的内容，那么这里就可以豁然开朗了，密码是上面的：aiyou,bucuoo

我们再次输入这个密码：

哈哈哈，破解成功啦啦~~

手痒的同学可以下载项目来玩玩~~

项目下载：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9531957

六、技术总结

到这里我们算是讲解完了如何使用IDA来调试so代码，从而破解apk的知识了，因为这里IDA工具比较复杂，所以这篇文章篇幅有点长，所以同学们可以多看几遍，就差不多了。下面我们来整理一下这篇文章中涉及到的知识点吧：

第一、IDA中的常用快捷键使用

1、Shift+F12可以快速查看so中的常量字符串内容，有时候，字符串内容是一个很大的突破点

2、使用强大的F5键，可以查看arm汇编指令对应的C语言代码，同时可以使用Y键，进行JNIEnv*方法的还原

3、使用Ctrl+S键，可以在IDA View页面中查看so的所有段信息，在调试页面可以查找对应so文件映射到内存的基地址，这里我们还可以使用G键，进行地址的跳转

4、使用F8进行单步调试，F7进行单步跳入调试，同时可以使用F9运行程序

第二、ARM汇编指令相关知识

1、了解了几种寻址方式，有利于我们简单的读懂arm汇编指令代码

2、了解了arm中的几种寄存器的作用，特别是PC寄存器

3、了解了arm中常用的指令，比如：MOV，ADD，SUB，LDR，STR，CMP，CBZ，BL，BLX

第三、使用IDA进行调试so的步骤，这里分两种情况

1、IDA调试无反调试的so代码步骤：

1》把IDA安装目录中的android_server拷贝到设备的指定目录中，修改android_server的权限，并且用root方式运行起来，监听23946端口

2》使用adb forward命令进行端口的转发，将设备被调试端的端口转发到远程调试端中

3》双开IDA工具，一个是用来打开so文件，进行文件分析，比如简单分析arm指令代码，知道大体逻辑，还有就是找到具体函数的相对位置等信息，还有一个IDA是用来调试so文件的，我们在Debugger选项中设置Debugger Option，然后附加需要调试的进程

4》进入调试页面之后，通过Ctrl+S和G快捷键，定位到需要调试的关键函数，进行下断点

5》点击运行或者快捷键F9，触发程序的关键函数，然后进入断点，使用F8单步调试，F7单步跳入调试，在调试的过程中主要观察BL，BLX指令，以及CMP和CBZ等比较指令，然后在查看具体的寄存器的值。

2、IDA调试有反调试的so代码步骤：

1》查看apk是否为可调式状态，可以使用aapt命令查看他的AndroidManifest.xml文件中的android:debuggeable属性是否为true，如果不是debug状态，那么就需要手动的添加这个属性，然后回编译，在签名打包从新安装

2》使用adb shell am start -D -n com.yaotong.crackme/.MainActivity 命令启动程序，出于wait Debug状态

3》打开IDA，进行进程附加，进入到调试页面

4》使用 jdb -connect com.sun.jdi.SocketAttach:hostname=127.0.0.1,port=8700  命令attach之前的debug状态，让程序正常运行

5》设置Debug Option选项，设置Suspend on library start/exit/Suspend on library load/unload/Suspend on process entry point选项

6》点击运行按钮或者F9键，程序运行停止在linker模块中，这时候表示so文件加载进来了，我们通过Ctrl+S和G键跳转到JNI_OnLoad函数出，进行下断点

7》然后继续运行，进入JNI_OnLoad断点处，使用F8进行单步调试，F7进行单步跳入调试，找到反调试代码处

8》然后使用二进制软件修改反调试代码为nop指令，即00值

9》修改之后，在替换原来的so文件，进行回编译，从新签名打包安装即可

10》按照上面的无反调试的so代码步骤即可

第四、学习了如何做到反调试检测

现在很多应用防止别的进程调试或者注入，通常会用自我检测装置，原理就是循环检测/proc/[mypid]/status文件，查看他的TracerPid字段是否为0，如果不为0，表示被其他进程trace了，那么这时候就直接退出程序。因为现在的IDA调试时需要进程的注入，进程注入现在都是使用Linux中的ptrace机制，那么这里的TracePid就可以记录trace的pid，我们可以发现我们的程序被那个进程注入了，或者是被他在调试。进而采取一些措施。

第五、IDA调试的整体原理

我们知道了上面的IDA调试步骤，其实我们可以仔细想一想，他的调试原理大致是这样的：

首先他得在被调试端安放一个程序，用于IDA端和调试设备通信，这个程序就是android_server，因为要附加进程，所以这个程序必须要用root身份运行，这个程序起来之后，就会开启一个端口23946，我们在使用adb forward进行端口转发到远程调试端，这时候IDA就可以和调试端的android_server进行通信了。后面获取设备的进程列表，附加进程，传递调试信息，都可以使用这个通信机制完成即可。IDA可以获取被调试的进程的内存数据，一般是在 /proc/[pid]maps 文件中，所以我们在使用Ctrl+S可以查看所有的so文件的基地址，可以遍历maps文件即可做到。

破解法则：时刻需要注意关键的BL/BLX等跳转指令，在他们执行完之后，肯定会有一些CMP/CBZ等比较指令，这时候就可以查看重要的寄存器内容来获取重要信息。

七、总结

总算是说完了IDA调试so了这个知识点，我们也知道了一种全新的方式去破解native层的代码，现在有些程序依然把关键代码放在了Java层，那么这里我们可以使用Eclipse调试samli即可破解，如果程序为了安全，可能还会把关键代码放到native层，那么这时候，我们可以使用IDA来调试so代码来破解，当然破解和加密总是相生相克的，现在程序为了安全做了加固策略，那么这也是我们下一篇文章需要介绍的，如何去破解那些加固的apk。