iOS App 的逆向工程: Hacking on Lyft

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介绍(0:00)

我是 Conrad Kramer ，工作在 Workflow 的一枚 iOS 工程师，今天要跟大家聊聊 iOS Apps 逆向工程那些事儿。通常来说，逆向工程就是试图只通过最终产物来了解它背后工作原理的过程。在 iOS app 的世界里，这意味着你在没有源代码的前提下，只通过从 App Store 下载的 .app 来发现你想要的信息。

在做逆向工程的时候，会遇到两个痛点：

1. 使用的工具 通常很难用，因为这些工具本身就缺乏文档，而且很不出名。他们总是崩溃出错，而且没人去修复这些错误。另外，花时间找到他们以及用好他们都很难。
2. 一旦你开始用这些工具了，清楚自己的目标也很重要，因为有太多事情可以干了。此外，你还能用工具去逆向苹果自己的框架，尽管他是闭源的。我们可以用这些技术来探索 UIKit 的某个 bug，或者某个 app 里的 bug。

所以逆向的第一步是像自己发问：“为什么这个 bug 会发生？他们在 UI 里用了哪些组件？” 比如，如果你很好奇一个 app 里是否用了 collection view 或者 table view”，你其实很容易回答这个问题，看一眼就好了。但是如果你问：“他们的 REST API 是什么结构的？”，这个时候逆向工程就能帮你一探究竟。

逆向 Lyft(1:44)

我决定通过一个项目来开始这个主题，目标是： Lyft’s iOS app ，它整个都是用 Swift 完成的。首先要做的事是我们了解我们感兴趣的点。假设我对 REST API 很感兴趣，比如我想要在另一个平台或者在 web 上写一个 Lyft 客户端，我可以看看他们的 API 然后产生好奇：“他们的 URL scheme 是什么样子的？”，当你想对 Lyft 做深度链接的时候，你就不得不解决这个问题。对 Workflow 来说，相关性就更高了，因为 Workflow 就是一个自动工具，我们集成了很多不同的 app。我总是需要做些类似的事情，来发现一些不公开的私有 URL scheme。

窥视 Lyft(2:48)

从 iTunes 下载下来的 Lyft 是一个 .IPA 文件（其实就是 zip 格式的）。它有很多的元数据，像 Info.plist 文件，资源文件，图片，本地化的字符串以及很多类似的文件。这里面也包含一些可执行文件，那些被编译了的代码就在里面。另外，因为 Lyft 是用 swift 写的，所以还包含很多附加的框架。

Lyft 现在看来是一个完完全全的黑盒子。我们不能直接的看透它，但我们依然有能力从特定的一些角度窥视到。一种方法就是通过监测网络流量来观察他的 API, 同时还能看到有哪些信息被它发送到了 Lyft 的服务器，这些通常对 App 而言是没有什么伤害的。

然后，我们还能 注入代码 ，真的非常爽。当 app 运行的时候，你可以打探打探这些 app 里被实例化而且存活的对象。当停止运行的时候，我们可以尝试去研究下 .app 是如何被组织的，同时通过特定的视角来看这些代码。

探测网络流量 - Charles 演示(4:08)

Charles 是一个 HTTPS 代理工具，它可以让流量在发往服务器前拦截网络流量。我们可以用这个工具来观察所有从 Lyft app 流向服务器的请求。

Lyft 事实上通过 SSL 加密了它的所有流量。但这些都很好破，通过 中间人攻击 的方法来解决这个问题。其实就是替换了加密证书。

当你在用 Lyft 的时候，Lyft 不断的把你的地理位置发给 Lyft 的服务器。 对车辆的请求和取消等操作会以格式化后的 JSON 在 Charles 中呈现出来。用 Charles，你会看到 app 里和网络交互的所有内容。

向 Lyft 里注入代码 - Cycript 演示(7:44)

下一个工具真的很赞，叫 Cycript 。使用这个工具的时候需要一个越狱设备，注入代码到 app 里。Cycript 可以让你看到别人的代码，当然你自己写的 app 也逃不过。这个工具是 Objective-C 和 Javascript 的混合 app，只用输入 Objective-C 的代码到控制台里，就能在 app 运行这些代码。它的交互编程环境（REPL）比 LLDB 的要好很多。尽管它不能中断，设置断点等等，但他对运行时代码非常友好。你可以直接输入下面的代码，基本上都是 Objective-C ：

var application = [UIApplication sharedApplication]; [application openURL:[NSURL URLWithString:@"https://google.com"]]; 

我 SSH 进入我的破解过的 iPhone 6 以后，打开 Lyft，运行 Cycript，我可以通过选择功能来获取一个运行时的类实例，比如 view controller 的，或者统计类的实例。作为开发者，要确定设置 ACL 来防止特定 api key 的权限问题。如果 app 能拿到这些 key，那 Cycript 也一定能拿到。

你也可以修改 app 里的 views。比如，用 UIApp.keyWindow.recursiveDescription 通过内存寻址，把 “呼叫车辆” 的按钮变成绿色。

var b = new Instance (ADDRESS) b.backgroundColor = [UIColor greenColor] 

Cycript 甚至还支持 tab 智能提示。这个功能不但对于逆向很有用，你还可以来测试你自己的 app，比如快速换个颜色测试测试效果什么的。

Q: 用 Crcript 测试自己的 app 的时候，设备一定需要越狱么？

Conrad: 对你自己的 app 的话，并不需要。在 cycript.org 官网上，提供了一些如何把这个工具嵌入到你自己的 app 的文档。

解密可执行文件 - dumpdecrypted 演示(11:28)

接下来，我们就要来感受下 app 运行时真正的代码了。这个稍微有些复杂，而且需要设备越狱，我们的演示会比较简单。因为有能力重签名我们的设备，所以苹果会加密商店里所有的 app，防止 app 被大家共享。然而，对于一个越狱设备来说，所有的这些加密的 app 都是可以被解密的。我从其他人那里 fork 了一个 repo，叫 dumpdecrypted ，原作者写这个是为了导出一个 app 的资源，我 fork 了一份，是为了让它能够支持所有的框架，毕竟现在很多 app 都含有 frameworks。

用它的时候，你只要简单的 clone 到本地，然后执行 make ，再在你越狱后的设备上对 app 执行一下。我对 Lyft 的 app 执行了这个，很快就解密了所有的文件。你看这些文件的时候，会发现所有的 framework 都以 .decrypted 后缀结尾。比较有意思的一些模块是 Lyft，LyftKit 和 LyftSDK，但是我们还发现了它还用了 SocketRocket，Stripe，Pusher，Mixpanel 等等的库。

分析可执行文件 - IDA 演示(13:47)

要分析我们导出的文件，查看源代码，我们要到 IDA ，和 Hopper 及 class-dump 类似的一个工具。当在编译一个 app 的时候，XCode 会创建一个由汇编组成的可执行文件。IDA 能很漂亮的输出这些可执行文件里的汇编代码，并且相互连接起来，你因此会看到一个由汇编代码组成的图。尽管 IDA 很贵，但是它的 免费版本 已经够用了。除了 64 位以外，基本都有。

要找到 Lyft 的 URL scheme，我们可以在 IDA 里执行一个简单的搜索，关键字是 openURL ，在类似的反编译工具中，Objective-C 是相对友好和容易的，因为它对于工作原理是相对透明的，Swift 就相对较差，很多工具还没有很好的支持 Swift，Swift 的汇编代码也更混乱，它的类信息很难被提取出来，不过，多练习练习，看看这些汇编，你会发现一些技巧来捕获你所想找的信息。

使用 IDA 的图表视野，我们发现了 _TZFV4Lyft15DeepLinkManager13handleOpenURLfMS0_FCSo5NSURLSb ，看起来是个很乱的字符串，然而我们依然可以发现 LyftDeepLinkManager , handleOpenURL , 和 NSURL 这几个关键词。这些看似随机的字符串其实是有解释的，虽然没有文档来说明。如果想要了解这些字符串的含义，可以看看 Mike Ash 的博客里一篇叫做 Friday Q&A 的文章，这些模糊的东西都有解释。比如 _T 意思是这是一个 Swift 的符号， F 意思是这是一个函数， 4Lyft 是一个模块名称，等等。

寻找 Lyft 的 URL Scheme(18:23)

想要从我们所见之中发现 URL scheme，我们就要用开发者的思维来思考。

一个 URL scheme 结构大概是这样的：

lyft://action?parameter=value 

我们现在要去找到 action 是什么， parameter 可能会是哪些。我首先找到了 DeepLinkAble Swift 协议，了解了深度链接的工作原理。通过搜索 DeepLinkAble 关键字，我在一个类里发现了诸如 ride ， help ， invite ， profile 的请求对象。

我们对如何开始一次打车很好奇，我们可以看一下 Lyft 的 DeepLinkToRide 类，看看他是如何工作的。想要看这些，你甚至不需要了解汇编，你只需知道如何搜索和扫描汇编中你需要的信息即可。就好比你即使不会法语，却经常看见到法语，看的足够多次后，你总是能悟出些东西来。很多时候 IDA 展示给我们的完全就是一种外语，其实我第一次尝试逆向 Swift 的时候，就是这样一种感受。

通过大致浏览 DeepLinkToRide 的图。我发现了一些不同的字符串，比如 “pickup”，“［latitude］”，“［longtitude］”，“destination” 等等。IDA 还展显示了 ”ridetype“，后面经过测试发现这是个 action，通过查看 “ridetype”，我们发现了 “lyft”, “lyft_line”, “lyft_plus”, 和 “access”，这些都是出行方式。

构造这些不同的 URL 部分，然后测试请求。我发现请求一个出行的 scheme 方式如下：

lyft://ridetype  ?id=lyft_line  &pickup[latitude]=0  &pickup[longitude]=0  &destination[latitude]=0  &destination[longitude]=0  

现在，我明白了 Lyft 是如何工作的了，我可以集成到 Workflow 里了。这个过程其实就是二进制分析。尽管这些看起来很复杂，但事实上，只要像个开发者一样思考，其实也那么的难。

Q&A(22:50)

Q: 证书绑定（pinning certificates）能否防止中间人攻击？

Conrad：证书绑定是一个用来防止中间人攻击的方法，在实践中确实很有用，前提是你的手机未越狱。比如 Twitter 就在用证书绑定技术。然而，用逆向工具 Cycript 能够轻松破解。 AFNetworking 支持证书绑定，只要设置一下 SSLPinningMode 这个属性。然而… 我们可以用 Cycript，再把它修改成 none ，如果你的 iPhone 越狱了，或者被人控制了。所以，并没有一种方案能够彻底防止你的流量被检测，如果没有越狱，倒是一种很好的保护方法。

Q: 是否推荐类似 cocoapods-keys 这样的工具来混淆字符串？

Conrad: 字符串混淆有以下的好处：

－ 如果你用苹果框架里的私有 API，能很容易的躲避过苹果审查的自动扫描工具。－ 如果那个人并没有一部越狱的 iPhone，或者它不知道如何解析混淆，他可能很难找到 app 里的字符串。

然而，你无法永远的把字符串藏起来。比如，在 Cycript 中，你可以轻易地解开混淆。所以字符串混淆也不是没法破的保护方案。

Q: class-dump 和 dumpdecryped 的区别是啥？

Conrad: 他们事实上是不同的工具。 dumpecrypted 能将一个 App Store 加密的工具解密。而 class-dump 能将一个解密后得二进制文件去除他的 Objective-C 接口文件，跟 IDA 有点像，不过很遗憾的是：它不支持 Swift。

Q: 导出 Apple framework 的库，比如： this one ，是不是也是用的 class-dump？

Conrad: 是的，苹果的框架没有加密，可以被轻易地导出所有的class。这意味着那些把苹果的私有interface 放到GitHub上的，你可以轻易地搞定他们。

Q: 逆向工程是否存在法律问题？Lyft 会不会不同意调用他们的私有代码和 api？

Conrad: 从法律上讲，我觉得没有太多问题。我们通常会跟所有的合作伙伴去聊到我们在做的事情。比如：我刚刚发现的这些东西我都会和 Lyft 讨论一下，在他们允许后集成到 Workflow 里。这些技术其实也有很多道德上的考虑。不过话说回来，这些技术也能阻止开发者们胡乱搞，就比如之前逆向 Twitter 发现他们上传用户手机里装的 App 列表到他们的服务器上。所以凡事总有两面，逆向工程只是个工具，善用就好了。

Q: 如何查看苹果框架的反汇编代码？

Conrad: 这个的过程跟我之前展示的一个很像，只不过你不再需要一个越狱后的设备。当你把线插到设备上的时候，iTunes 实际上获取到了设备的符号，你可以在 Xcode 里找到一个大概叫 “device symbol” 文件夹，在 IDA 或者 class-dump 里打开 Apple 的 frameworks，然后展开分析。这些都是没加密的，而且可以直接拿来用。在修复一些 beta 版本的 UIKit 的 bug 的时候很好使。

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