Android平台的so注入--LibInject

本文博客地址：http://blog.csdn.net/qq1084283172/article/details/53890315

大牛古河在看雪论坛分享的Android平台的注入代码，相信很多搞Android安全的同学应该都看过。刚接触Android平台的逆向时，我也下载了LibInject代码并且仔细的阅读和分析过，见我前面的博文《Android的so库注入》。我已经基本把Android
so注入的原理分析的很清楚了，想学习的同学可以参考一下。虽然作者古河分享了LibInject代码，但是在eclispe下NDK编译还是够呛并且会遇到不少的问题，代码需要修改才能编译和运行成功看到效果。刚接触的时候，信心满满的把作者的代码下载来看，结果编译各种报错也不会修改，本身就对Linux编程不是很熟悉，内心面临崩溃，后面看了几篇博文，终于把问题解决了，可以把代码LibInject编译和运行成功和，有空就记录一下。作者古河分享的代码下载地址：http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=141355。

Android平台的so注入的原理：

android平台要想注入so库成功必须先取得设备的Root权限。

古河大牛这份LibInject注入代码是基于shellcode实现，这里称将被so注入的进程为目标进程，大致的实现思路是：

1.让目标进程调用其mmap函数在其进程内存中申请一段内存空间

2.将要注入的so库的名称字符串和so库中要调用的函数名称字符串写入到目标进程的内存（上面申请的内存）中

3.将编写好的ShellCode汇编代码写入到到目标进程的内存（上面申请的内存）中

4.修改目标进程的PC寄存器的值，让其跳到注入的ShellCode代码中执行，实现so库的注入，然后调用注入的so库中的函数。

一、LibInject代码编译遇到的问题

1）.作者古河提供的代码缺少编译配置文件Andorid.mk和Application.mk，下面给出配置文件。

Andorid.mk文件

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

# 清除变量
include $(CLEAR_VARS)

# 编译后生成的模块的名称
LOCAL_MODULE    := inject

# 参与编译的源码文件
LOCAL_SRC_FILES := inject.c shellcode.s  

# 对log打印日志消息的支持
LOCAL_LDLIBS += -L$(SYSROOT)/usr/lib -llog  

#LOCAL_FORCE_STATIC_EXECUTABLE := true 

# 编译生成elf可执行文件
include $(BUILD_EXECUTABLE)  

Application.mk文件

# 编译成功，生成的模块运行支持的平台armeabi-v7a
APP_ABI := armeabi-v7a

2）.NDK工程编译需要的头文件路径（Paths and Symbols）

windows环境下，NDK编译需要添加的include头文件（根据编译的版本需要进行修改）：
右击项目 --> Properties --> 左侧C/C++ General --> Paths and Symbols --> 右侧Includes --> GNU C++(.cpp) --> Add
${NDKROOT}\platforms\android-19\arch-arm\usr\include
${NDKROOT}\sources\cxx-stl\gnu-libstdc++\4.8\include 
${NDKROOT}\sources\cxx-stl\gnu-libstdc++\4.8\libs\armeabi\include
${NDKROOT}\toolchains\arm-Linux-androideabi-4.8\prebuilt\windows\lib\gcc\arm-linux-androideabi\4.8\include

我在编译该工程的时候，添加的Paths
and Symbols（导出为mk.xml文件）：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<cdtprojectproperties>
<section name="org.eclipse.cdt.internal.ui.wizards.settingswizards.IncludePaths">
<language name="c,cpp">
<includepath>E:\android-ndk-r10d\platforms\android-21\arch-arm\usr\include</includepath>
<includepath>E:\android-ndk-r10d\toolchains\aarch64-linux-android-4.9\prebuilt\windows-x86_64\lib\gcc\aarch64-linux-android\4.9\include</includepath>
<includepath>E:\android-ndk-r10d\sources\cxx-stl\gnu-libstdc++\4.9\include</includepath>
<includepath>E:\android-ndk-r10d\sources\cxx-stl\gnu-libstdc++\4.9\libs\armeabi\include</includepath>

</language>
</section>
<section name="org.eclipse.cdt.internal.ui.wizards.settingswizards.Macros">
<language name="c,cpp">

</language>
</section>
</cdtprojectproperties>

3）.对Google官方提供的NDK文件进行path（添加常用的include文件）

在对目标pid进程的注入时，基于boyliang的注入代码的考虑，在ptrace目标pid进程时，加了对"zygote"进程ptrace操作的特殊处理，用以解除zygote进程的阻塞状态，方便被ptrace。在工程编译的时候，需要 #include
<cutils/sockets.h>、#include <sys/socket.h>、#include <sys/un.h>等头文件，但是google官方的NDK没有提供这几个头文件，需要从Android源码文件中导入。大牛boyliang提供了一个比较好的解决方法 --下载他提供的 ndk-path 对自己编译的目标api版本的NDK头文件进行path，其实就是添加这些常用的需要的头文件。

ndk-path的下载地址：https://github.com/boyliang/ndk-patch

4）.android JNI提示 utils/Log.h 找不到 错误的解决方法

在JNI的c文件中如果用到了 #include <utils/Log.h> ，用NDK 编译的时候会提示error: utils/Log.h: No such file or directory

如果想要他的LOG功能的话

1-修改Android.mk文件配置,添加如下语句

LOCAL_LDLIBS += -L$(SYSROOT)/usr/lib -llog

2-在.c文件中修改为如下语句

#include <android/log.h>

3-使用方法

#define LOG_TAG "debug"

#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, fmt, ##args)

#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, fmt, ##args)

#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, fmt, ##args)

4-打印语句

LOGI("test log!!!!")

LOGI("the string is: %s \n",buff);

5-错误输出到日志

LOGI(strerror(errno))

原因要追溯到jni的两种编译环境之间的区别：ndk 和 源码环境编译。

关于测试时使用Log。调用JNI进行Native Code的开发有两种环境，完整源码环境以及NDK。两种环境对应的Log输出方式也并不相同，差异则主要体现在需要包含的头文件中。

如果是在完整源码编 译环境下，只要include 头文件（位于Android-src/system/core/include/cutils），就可以使用对应 的LOGI、LOGD等方法了，当然LOG_TAG，LOG_NDEBUG等宏值需要自定义。

如果是在NDK环境下编译，则需要include 头文件（位于ndk/android-ndk-r4/platforms/android-8/arch- arm/usr/include/android/），另外自己定义宏映射。

代码中对log打印日志功能的修改，单独增加了 log.h 文件用于支持log日志的消息打印：

/*
 * log.h
 *
 *  Created on: 2016-12-26
 *      Author: fly2016
 */

#ifndef LOG_H_
#define LOG_H_

#include <android/log.h>	// 使用log打印日志

#define LOG_TAG "INJECT"	// adb logcat -s INJECT

// 设置当前模式为调试模式
#define DEBUG	1

#ifdef DEBUG
#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, fmt, ##args)
#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, fmt, ##args)
#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, fmt, ##args)
#else
#define LOGI(fmt, args...) while(0)
#define LOGE(fmt, args...) while(0)
#define LOGD(fmt, args...)	while(0)
#endif

#endif /* LOG_H_ */

参考链接：

http://qgjie456.blog.163.com/blog/static/3545136720125297123324/

http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/9833345

5）.android JNI提示 #include
<asm/user.h> 找不到 错误的解决办法

修改头文件#include <asm/user.h>为 #include <sys/user.h>

6）.对原LibInject代码的ptrace附加目标pid进程的操作的修改和优化

在对目标pid进程进行ptrace附加时，增加了对"zygote"进程的支持，效果怎么样，有待测试了。

// ------------添加的代码--------------------------------------
// 解除zygote进程的阻塞状态
static void* connect_to_zygote(void* arg){

    int s, len;
    struct sockaddr_un remote;

    LOGI("[+] wait 2s...");
    // 休眠一下
    sleep(2);

    /***
     * zygote启动后会进入一个死循环，用来接收AMS的请求连接.
     * 当没有应用启动时，zygote进程一直处于阻塞状态。
     * 所以我们后面代码中的第三次wait会无法返回，解决办法也很简单，就是主动发起一个zygote的连接。
     * 我们看到第二个waitpid后面调用了一个connect_to_zygote函数。
     */

    // 创建socket套接字
    if ((s = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) != -1) {

        // 设置连接的套接字的协议类型
        remote.sun_family = AF_UNIX;
        // 设置连接的套接字的目标
        strcpy(remote.sun_path, "/dev/socket/zygote");
        // 设置传递的参数的字节长度
        len = strlen(remote.sun_path) + sizeof(remote.sun_family);

        LOGI("[+] start to connect zygote socket");
        // 向"/dev/socket/zygote"目标套接字发起连接
        connect(s, (struct sockaddr *) &remote, len);

        LOGI("[+] close socket");
        // 关闭socket套接字
        close(s);
    }

    /***
     * 这个函数的功能很简单，先发起socket连接，然后再关闭连接。
     * 看上去没有做什么有用的事情，但是它却非常重要，
     * 通过连接zygote，它使zygote进程解除了阻塞状态，
     * 我们才得以注入进zygote进程。
     * 参考网址：http://zke1ev3n.me/2015/12/02/Android-so%E6%B3%A8%E5%85%A5/
     */

    return NULL ;
}

// 获取目标pid进程的名称字符串
const char* get_process_name(pid_t pid) {

	static char buffer[255];
	FILE* f;
	char path[255];

	// 格式化得到字符串"/proc/pid/cmdline"
	snprintf(path, sizeof(path), "/proc/%d/cmdline", pid);

	// 读取文件"/proc/pid/cmdline"的内容，获取进程的命令行参数
	if ((f = fopen(path, "r")) == NULL) {

		return NULL;
	}

	// 读取文件"/proc/pid/cmdline"的第1行字符串内容--进程的名称
	if (fgets(buffer, sizeof(buffer), f) == NULL) {

		return NULL;
	}

	// 关闭文件
	fclose(f);

	return buffer;
}
// ------------添加的代码--------------------------------------

// 在对进程的ptrace操作时，单独处理下zygote进程
int ptrace_attach( pid_t pid )
{
	char* pZygote = NULL;

	if ( ptrace( PTRACE_ATTACH, pid, NULL, 0  ) < 0 )
	{
		perror( "ptrace_attach" );
		return -1;
	}

	waitpid( pid, NULL, WUNTRACED );

    /*
     * Restarts  the stopped child as for PTRACE_CONT, but arranges for
     * the child to be stopped at the next entry to or exit from a sys‐
     * tem  call,  or  after execution of a single instruction, respec‐
     * tively.
     */
	if ( ptrace( PTRACE_SYSCALL, pid, NULL, 0  ) < 0 )
	{
		perror( "ptrace_syscall" );
		return -1;
	}

	waitpid( pid, NULL, WUNTRACED );

	// ------------添加的代码--------------------------------------

	// 获取pid进程的名称
	const char* process_name = get_process_name(pid);

	// 判断pid进程是否是"zygote"进程
	pZygote = strstr(process_name, "zygote");
	// 针对zygote进程的特殊处理
	if (pZygote) {

		// 当进程为zygote时，需要考虑为zygote进程解除阻塞状态，使进程注入得以进行
		connect_to_zygote(NULL);
	}

	// 当目标进程在下次进/出系统调用时被附加调试
	if (ptrace(PTRACE_SYSCALL, pid, NULL, NULL ) < 0) {

		LOGE("ptrace_syscall");
		return -1;
	}

	// 等待进程附加操作返回
	waitpid(pid, NULL, WUNTRACED);
	// ------------添加的代码--------------------------------------

	return 0;
}

二、LibInject代码工程结构的介绍

1）.LibInject工程用于生成so注入的工具inject

2）.InjectSo工程用于生成将被注入到目标pid进程中的so库文件（测试）

三、LibInject代码编译和运行

1）.执行so注入测试的脚本 run.bat

adb push libhello.so /data/local/tmp
adb push inject  /data/local/tmp
adb shell chmod 0777 /data/local/tmp/libhello.so
adb shell chmod 0777 /data/local/tmp/inject
adb shell su -c /data/local/tmp/inject
pause 

用到的其他命令：

adb shell
su
ps | grep com.android.music

cat /proc/5366/maps | grep libhello.so 

adb logcat -s INJECT

2）.注入测试的环境

Android模拟器：api 19

被注入的目标进程：com.android.music（Android 19系统自带的app）

注入工具：inject

注入so文件：libhello.so

进行so注入测试，运行 run.bat 脚本：

so注入到目标进程com.android.music中成功， adb logcat -s INJECT
查看打印的log日志消息：

有关 adb logcat 命令的详细使用说明参考地址：http://www.cnblogs.com/OrdinaryTravel/p/4548471.html

感谢地址：

http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=141355

http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=157419

https://github.com/boyliang/ndk-patch

http://blog.csdn.net/qq1084283172/article/details/53869796

http://blog.csdn.net/qq1084283172/article/details/46859931
http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/9900105
http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=141355&page=4
http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/9833345
http://qgjie456.blog.163.com/blog/static/3545136720125297123324/

http://www.cnblogs.com/OrdinaryTravel/p/4548471.html

http://qgjie456.blog.163.com/blog/static/3545136720125297123324/

http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/9833345