逆向分析加固 apk 的完整过程

10 Jan 2017 - niexinming

[+] Author: niexinming
[+] Team: n0tr00t security team
[+] From: http://www.n0tr00t.com
[+] Create: 2017-01-10

此次逆向的 apk 为 tmri_10101_1461033981072_release.apk (pass: 3qun) ，首先把 apk 安装在模拟器上，然后抓包分析网络流量，把 apk 拖进模拟器中之后安装并设置代理，虽然 app 走的 http 但是抓到的包全是乱码，所以在内部肯定对流量进行了加密操作。

0x01 jeb 静态分析

用 jeb 打开此 apk 之后查看代码，因为在 app 打开的时候会把系统信息传给服务器，而且访问的链接是 writeDeviceInfo ，经过我的一番查找，居然在 com.tmri.services 下面找到 writeDeviceInfo 这样的函数，右键反编译，打开这个函数发现确实是app发送设备信息的代码：

然后对代码进行查看，发现类x可能是发送请求的代码，然后点击x后打开继续跟进：

看到 /m/deviceInfo/writeDeviceInfo （猜想正确），往下拉继续查看这个类：

发现这样的一个函数，其中 this.d().a(……) 这个函数似乎是在把数据包组装起来准备做发送，然后我注意到这个函数的参数有一个 ((HttpEntity)v2) ，这样的东西，我猜测这个可能是发送的 http body ，然后跟踪 v2 这个变量，发现在上面 v2 = new f(v0_3, ((Map)v1), null); 进行了初始化 现在跟进f类，在f类中找到这样的函数：

d.d(……) 这个函数是要发送的明文，那么下面的 this.a(v2, this.f); 就是加密函数了吧？跟进去之后发现确实是加密的核心函数：

其中arg7传入的明文数据，而arg6是传出的密文数据，这个代码的最关键部分在：

byte[] v2 = com.tmri.app.services.packet.c.b(com.tmri.app.services.packet.b.b(arg7, com.tmri.app.services.packet.b$a.values()[this.j]), com.tmri.app.services.packet.c$a.values()[this.k]);

而v2就是加密之后的数据，继续跟进 com.tmri.app.services.packet.c.b ：

跟到这一步之后，静态分析就显得有点吃力了，首先：

com.tmri.app.services.packet.c.b(com.tmri.app.services.packet.b.b(arg7, 
com.tmri.app.services.packet.b$a.values()[this.j]), 
com.tmri.app.services.packet.c$a.values()[this.k]);

这个函数中传入的 j 和 k 的值不能确定，进而无法确定这个函数将流量进行了何种的加密方式，所以下面将继续 apk 的动态分析。

0x02 apk 动态分析

这里参考 http://www.52pojie.cn/thread-502219-1-1.html ，首先用 apktool 解开 app，然后修改 AndroidManifest.xml 中：

<application android:allowBackup="false" android:icon="@drawable/ic_launcher" android:label="@string/app_name" android:name="com.tmri.app.DemoApplication" android:theme="@style/AppTheme" android:debuggable="true">

把android:debuggable=”true” 改成true，随后使用 apktool 打包，再用 signapk.jar 做个签名，最后 baksmali 反编译一下：baksmali tmri_sign.apk -o SmaliDebug/src ，剩下的步骤和之前链接提到的差不多，但这里我们使用的 Android Studio （步骤也是差不多的），下面开始正式开始动态调试。

首先运行 apk 然后在终端里面输入：adb shell ps ，找到apk运行之后的名字，这个apk的名字是：com.tmri.app.main ，然后在 AndroidManifest.xml 找到 application 这个标签，在这个标签下找到 activity 标签。在终端运行 android:name字段，这个字段就是 app 的主 activity ，这个 app 的主 activity 是：com.tmri.app.ui.activity.TmriActivity ，在终端运行：

adb shell am start -D -n com.tmri.app.main/com.tmri.app.ui.activity.TmriActivity

模拟器如下图所示的话说明成功：

再次运行这个 app，在终端中输入 adb shell ps，找到这个app的pid，现在运行的pid是：2166 ，运行： adb forward tcp:8700 jdwp:2166，将调试进程附到 2166 这个进程中，然后在android studio中的src目录下找到刚才找到的加密函数，这个函数在 com.tmri.app.services.packet 的f类中：

阅读smali代码，找到刚才那个加密函数：

在 smali 代码中找到：

然后在这个函数的 iget-byte v4, p0, Lcom/tmri/app/services/packet/f;->k:B 下断点，然后在菜单上点 run-》debug”debug” ，成功后这样的：

现在随便输入一个用户名和密码点登陆，发现 android studio 成功的断了下来：

在右下角的窗口我添加 v0，v1，v2，v3 查看各个寄存器的值，然后按下f8单步运行这个apk ，看到i=0，j=0，k=3 ，再用jeb找到具体的加密函数，看他到底是怎么加密流量的：

这个对应的 smali 在 com.tmri.app.services.packet 的c这个类里面：

我在每一个加密函数的入口加一个断点，看看它会用哪个函数进行加密流量，运行之后看到他运行了：

invoke-static {p0, v0},Lcom/tmri/app/services/packet/AesCipherJni;->native_t_set([BI][B

这个函数，对应的java代码是：

arg3 = AesCipherJni.native_t_set(arg3, arg3.length);

我们可以在在右下角的寄存器中看到进入函数的值是：

到这里就很明显了，它调用了一个动态链接库进行加密，然后把加密结果再传递出来，我们可以通过jeb的静态分析知道这个这个加密函数调用的是哪个动态链接库：

这个库在 lib 目录下，armeabi/armeabi-v7a/x86 这三个目录对应的是cpu的类型，每个 cpu 类型的目录下都有名字一样的 so 文件，因为我的模拟器跑着x86的模拟器里面，所以我要分析的动态链接库在 x86/ libAesCipher-Jni.so 中。

0x03 静态分析 so 文件

使用 IDA 进行分析，终于分析到倒数第二个函数（sub_DB0）的时候我看到了熟悉的东西：

openssl的aes加密函数，其中参数a3,a4就是我想要的aes加密密钥key和iv，但是点进去之后，却看不到任何东西，看来只能动态调试了，这里先把sub_DB0的起始虚拟地址和结束虚拟地址找到，分别为 0000DB0 和 0000EF0 ：

0x04 动态分析 so 文件

首先从网上下载 gdbserver 上传到手机里面，然后 adb shell ps 找到 app 的 pid 是 2166：

在 gdbserver 目录下运行 ./gdbserver :23946 –attach 2166 ，再开一窗口运行 adb forward tcp:23946 tcp:23946 ，运行这两个指令之后我就能用本地的 gdb 调试代码了，但是我想用ida pro（破解版，只能在win上跑）提供的方便的功能进行调试，怎么办？于是我就想到了端口转发工具，于是我在网上找的一份这样的 开源代码 ：python rtcp.py l:3333 c:127.0.0.1:23946 ，我实现的调试拓扑：

在远程的 win 打开 ida pro，选择菜单的 debugger->attach->Remote GDB debugger ，然后 houstname 填写地址，port 是监听端口，之后进入：

这个程序加载了三次这个动态链接库，但是每个动态链接库的执行权限不同，分别是是r-xp,r—p,rw-p，要调试的动态链接库应该是具有执行权限的，即r-xp,所以调试的基地址是：e2269000，刚才找到的函数的虚拟地址是0000DB0，所以函数在内存中的地址是基地址+虚拟地址：e2269000+0000DB0=e2269db0 ，然后跳到 e2269db0 下断点运行起来：

在手机中输入用户名和密码之后调试器被断住，断点正好在我下断的e2269db0位置，然后先不着急按f8调试，先在里面右键创建函数，然后再右键编辑函数，找到函数结束的地址为刚才找到的函数结束虚拟地址+基地址：e2269000+0000EF0= e2269EF0 进行修改：

点确定后把光标移到函数中，按下 f5 找到加密的函数下断点然后运行起来可以看到程序被成功的断下：

将鼠标指向a3和a4的位置上，查看他们的地址：

然后找到对应的寄存器或者栈地址，将其显示出来：

然后就找到aes加密的key是：

95 8A FA EB CA EF A4 96 EC 7B 7E 97 D0 75 EA 48

iv是：

E0 A4 14 94 34 3A 26 1A 35 64 C6 3C 3A F0 43 57

0x05 END

最后编写流量解密程序来验证拿到的key和iv是不是正确的，先在下面的两个函数上下断点来看加密之后的数据是什么样的：

发现是02 9d 79 2c开头的 23 8a d1 88 先设置burp的拦截，然后运行app，这样burp成功拦下app发出的数据：

然后我们用 .net 写了一个 aes 解密程序来进行破解：

解密程序：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Security.Cryptography;
using System.IO;

namespace aes
{
    class AESHelper
    {
       
       

        /// <summary>
        /// AES解密
        /// </summary>
        /// <param name="Data">被解密的密文</param>
        /// <param name="Key">密钥</param>
        /// <param name="Vector">向量</param>
        /// <returns>明文</returns>
        public static String AESDecrypt(String Data, byte[] Key, byte[] Vector)
        {
            Byte[] encryptedBytes = Convert.FromBase64String(Data);
            Byte[] bKey = Key;
            
            Byte[] bVector = Vector;
           

            Byte[] original = null; // 解密后的明文

            Rijndael Aes = Rijndael.Create();
            Aes.Mode = CipherMode.CBC;
            Aes.Padding= PaddingMode.Zeros;
            Aes.BlockSize = 128;
            
            try
            {
                // 开辟一块内存流，存储密文
                using (MemoryStream Memory = new MemoryStream(encryptedBytes))
                {
                    // 把内存流对象包装成加密流对象
                    using (CryptoStream Decryptor = new CryptoStream(Memory,
                    Aes.CreateDecryptor(bKey, bVector),
                    CryptoStreamMode.Read))
                    {
                        // 明文存储区
                        using (MemoryStream originalMemory = new MemoryStream())
                        {
                            Byte[] Buffer = new Byte[1024];
                            Int32 readBytes = 0;
                            while ((readBytes = Decryptor.Read(Buffer, 0, Buffer.Length)) > 0)
                            {
                                originalMemory.Write(Buffer, 0, readBytes);
                            }

                            original = originalMemory.ToArray();
                        }
                    }
                }
            }
            catch(Exception e)
            {
                Console.WriteLine("失败"+e.ToString());
                original = null;
                return null;
            }
            return Encoding.UTF8.GetString(original);
        }
        // 把十六进制字符串转换成字节型
        public static byte[] StringToByte(string InString)
        {
            string[] ByteStrings;
            ByteStrings = InString.Split(' ');
            byte[] ByteOut;
            ByteOut = new byte[ByteStrings.Length];
            for (int i = 0; i < ByteStrings.Length; i++)
            {
                ByteOut[i] = Convert.ToByte("0x"+ByteStrings[i],16);
            }
            return ByteOut;
        }



        public static byte[] GetPictureData(string imagepath)
        {
            ////根据图片文件的路径使用文件流打开，并保存为byte[]   
            FileStream fs = new FileStream(imagepath, FileMode.Open);//可以是其他重载方法 
            byte[] byData = new byte[fs.Length];
            fs.Read(byData, 0, byData.Length);
            fs.Close();
            return byData;
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            string strkey = "95 8A FA EB CA EF A4 96 EC 7B 7E 97 D0 75 EA 48";
            string striv = "E0 A4 14 94 34 3A 26 1A 35 64 C6 3C 3A F0 43 57";
            byte[] key = StringToByte(strkey);
            byte[] iv = StringToByte(striv);
            byte[] bfile = new byte[2048];
            bfile=GetPictureData(@"C:/Users/hehe/apk/333");

            string pic = Convert.ToBase64String(bfile);

            string ok = AESDecrypt(pic, key, iv);

            Console.WriteLine(ok);
        }


    }
}