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吾爱破解安卓逆向入门教程

2016-02-19 1978
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简介： 来源：吾爱破解安卓逆向入门教程（1-5）笔记 作者：加菲猫一、环境配置安装 java jdk，并设置好环境变量。

来源：吾爱破解安卓逆向入门教程（1-5）笔记

作者：加菲猫

一、环境配置

安装 java jdk，并设置好环境变量。

测试： java -version

二、初识 APK、Dalvik字节码以及Smali

1. apk是什么？

apk实质上是一个zip压缩包，将apk后缀修改为zip，解压之后可以看到其内部结构：

2. apk 的组成

assets： 资源目录1，assets 和 res 都是资源目录但有所区别：

res 目录下的资源文件在编译时会自动生成索引文件（R.java），在Java代码中勇R.xxx.yyy来引用；而asset 目录下的资源文件不需要生成索引，在Java 代码中需要用AssetManager来访问；

一般来说，除了音频和视频资源（需要放在raw或asset下），使用Java开发的Android工程使用到的资源文件都会放在res下；使用C++游戏引擎（或使用 Lua Unity3D等）的资源文件均需要放在 assets 下。

lib： so 库存放位置，一般由NDK编译得到，常见于使用游戏引擎或 JNI native调用的工程中

META-INF： 存放工程一些属性文件，例如 Manifest.MF

res： 资源目录2，

AndroidManifest.xml： Android工程的基础配置属性文件

classes.dex： Java代码编译得到的 Dalvik VM 能直接执行的文件

resources.arsc： 对res 目录下的资源的一个索引文件，保存了原工程中 strings.xml等文件内容

其他文件夹等

3. Dalvik字节码（学习破解的基础）

  • Dalvik 是 google 专门为 Android 操作系统设计的一个虚拟机，经过深度优化。虽然 Android 上的程序是使用 java 来开发的，但是 Dalvik 和标准的 java 虚拟机 JVM 还是两回事。Dalvik VM 是基于寄存器的，而 JVM 是基于栈的；Dalvik有专属的文件执行格式 dex （dalvik executable），而 JVM 则执行的是 java 字节码。Dalvik VM 比 JVM 速度更快，占用空间更少。

  • 通过 Dalvik 的字节码我们不能直接看到原来的逻辑代码，这时需要借助如 Apktool 或 dex2jar+jd-gui 工具来帮助查看。但是，我们最终修改 APK 需要操作的文件是 .smali 文件，而不是导出来的 Java 文件重新编译。

4. Smali（破解的重中之重）

  • Smali，Baksmali 分别是指安卓系统里的 Java 虚拟机（Dalvik）所使用的一种 dex 格式文件的汇编器，反汇编器。其语法是一种宽松式的 Jasmin/dedexer 语法，而且它实现了 .dex 格式所有功能（注解，调试信息，线路信息等）

  • 当我们对 APK 文件进行反编译后，便会生成此类文件。在Davlik字节码中，寄存器都是32位的，能够支持任何类型，64位类型（Long/Double）用2个寄存器表示；Dalvik字节码有两种类型：原始类型；引用类型（包括对象和数组）

  • 原始类型：

  • B—byte
  • C—char
  • D—double
  • F—float
  • I—int
  • J—long
  • S—short
  • V—void
  • Z—boolean
  • [XXX—array
  • Lxxx/yyy—object

这里解析下最后两项，数组的表示方式是：在基本类型前加上前中括号“[”，例如 int 数组和 float 数组分别表示为：[I、[F；对象的表示则以 L 作为开头，格式是 LpackageName/objectName;（注意必须有个分号跟在最后），例如 String 对象在 smali 中为：Ljava/lang/String;，其中 java/lang 对应 java.lang 包，String 就是定义在该包中的一个对象。

或许有人问，既然类是用 LpackageName/objectName; 来表示，那类里面的内部类又如何在 smali 中引用呢？答案是：LpackageName/objectNamesubObjectName;。也就是在内部类前加“”符号，关于“$”符号更多的规则将在后面谈到.

  • 方法的定义

Func-Name (Para-Type1Para-Type2Para-Type3…)Return-Type

注意参数与参数之间没有任何分隔符，举例如下：

hello ()V

没错，这就是void hello()。

hello (III)Z

这个则是boolean hello(int, int, int)。

hello (Z[I[ILjava/lang/String;J)Ljava/lang/String;

看出来这是String hello (boolean, int[], int[], String, long) 了吗？

  • Smali基本语法
  • .field private isFlag:z　　定义变量
  • .method　　方法
  • .parameter　　方法参数
  • .prologue　　方法开始
  • .line 123　　此方法位于第123行
  • invoke-super　　调用父函数
  • const/high16 v0, 0x7fo3　　把0x7fo3赋值给v0
  • invoke-direct　　调用函数
  • return-void　　函数返回void
  • .end method　　函数结束
  • new-instance　　创建实例
  • iput-object　　对象赋值
  • iget-object　　调用对象
  • invoke-static　　调用静态函数
  • 条件跳转分支
 "if-eq vA, vB, :cond_**"   如果vA等于vB则跳转到:cond_**
 "if-ne vA, vB, :cond_**"   如果vA不等于vB则跳转到:cond_**
 "if-lt vA, vB, :cond_**"   如果vA小于vB则跳转到:cond_**
 "if-ge vA, vB, :cond_**"   如果vA大于等于vB则跳转到:cond_**
 "if-gt vA, vB, :cond_**"   如果vA大于vB则跳转到:cond_**
 "if-le vA, vB, :cond_**"   如果vA小于等于vB则跳转到:cond_**
 "if-eqz vA, :cond_**"      如果vA等于0则跳转到:cond_**
 "if-nez vA, :cond_**"      如果vA不等于0则跳转到:cond_**
 "if-ltz vA, :cond_**"      如果vA小于0则跳转到:cond_**
 "if-gez vA, :cond_**"      如果vA大于等于0则跳转到:cond_**
 "if-gtz vA, :cond_**"      如果vA大于0则跳转到:cond_**
 "if-lez vA, :cond_**"      如果vA小于等于0则跳转到:cond_**

三、深入 Smali 文件

1. Smali中的包信息

  • .class public Lcom/aaaaa; （它是com.aaaaa这个package下的一个类）
  • .super Lcom/bbbbb; （继承自com.bbbbb这个类）
  • .source “ccccc.java” （一个由ccccc.java编译得到的smali文件）

2. Smali中的声明

一般来说，在Smali文件中声明如下：

# annotations

.annotation system Ldalvik/annotation/MemberClasses;
value = {
Lcom/aaa$qqq;,
Lcom/aaa$www;
}
.end annotation

//这个声明是内部类的声明：aaa这个类它有两个成员内部类——qqq和www，内部类将在后面小节中会有提及。

3. 关于寄存器的知识补充

  • 寄存器是什么意思呢？在 smali 里的所有操作都必须经过寄存器来进行：本地寄存器用 v 开头，数字结尾的符号来表示，如v0、v1、v2、…参数寄存器则使用 p 开头，数字结尾的符号来表示，如p0、p1、p2、…特别注意的是，p0 不一定是函数中的第一个参数，在非 static 函数中，p0 代指“this”，p1 表示函数的第一个参数，p2 代表函数中的第二个参数…而在 static 函数中 p0 才对应第一个参数（因为 Java 的 static 方法中没有 this 方法。

4. 寄存器简单实例分析

const/4 v0, 0x1
iput-boolean v0, p0, Lcom/aaa;->IsRegistered:Z
  • 我们来分析一下上面的两句 smali 代码，首先它使用了 v0 本地寄存器，并把值 0x1 存到 v0 中，然后第二句用 iput-boolean 这个指令把 v0 中的值存放到 com.aaa.IsRegistered 这个成员变量中。
  • 即相当于：this.IsRegistered= true;（上面说过，在非static函数中p0代表的是“this”，在这里就是 com.aaa 实例）。

5. Smali中的成员变量

  • 成员变量格式是：.field public/private [static] [final] varName:<类型>。

  • 对于不同的成员变量也有不同的指令。

  • 一般来说，获取的指令有：iget、sget、iget-boolean、sget-boolean、iget-object、sget-object等。

  • 操作的指令有：iput、sput、iput-boolean、sput-boolean、iput-object、sput-object等。

  • 没有“-object”后缀的表示操作的成员变量对象是基本数据类型，带“-object”表示操作的成员变量是对象类型，特别地，boolean 类型则使用带“-boolean”的指令操作。

6. Smali成员变量指令简析

(1) 简析一

sget-object v0, Lcom/aaa;->ID:Ljava/lang/String;

  • sget-object就是用来获取变量值并保存到紧接着的参数的寄存器中，本例中，它获取ID这个String类型的成员变量并放到v0这个寄存器中。

  • 注意：前面需要该变量所属的类的类型，后面需要加一个冒号和该成员变量的类型，中间是“->”表示所属关系。

(2) 简析二

iget-object v0, p0, Lcom/aaa;->view:Lcom/aaa/view;

  • 可以看到iget-object指令比sget-object多了一个参数，就是该变量所在类的实例，在这里就是p0即“this”。

  • 获取array的话我们用aget和aget-object，指令使用和上述一致

(3) 简析三（put指令的使用和get指令是统一的）

const/4 v3, 0x0
sput-object v3, Lcom/aaa;->timer:Lcom/aaa/timer;

  • 相当于：this.timer= null;

  • 注意，这里因为是赋值object 所以是null，若是boolean的话，大家想应该相当于什么呢？

(4) 简析四

.local v0, args:Landroid/os/Message;
const/4 v1, 0x12
iput v1, v0, Landroid/os/Message;->what:I
  • 相当于：args.what = 18;（args 是 Message 的实例）

四、Smali函数分析

1. Smali中函数的调用

  • smali中的函数和成员变量一样也分为两种类型，分别为direct和virtual之分。那么direct method和virtual method有什么区别呢？

  • 简单来说，direct method 就是 private 函数，其余的 public 和 protected 函数都属于 virtual method。所以在调用函数时，有invoke-direct，invoke-virtual，另外还有invoke-static、invoke-super以及invoke-interface等几种不同的指令。当然其实还有invoke-XXX/range 指令的，这是参数多于4个的时候调用的指令，比较少见，了解下即可。

  • （1）.invoke-static：用于调用static函数，例如：

invoke-static {}, Lcom/aaa;->CheckSignature()Z

这里注意到 invoke-static 后面有一对大括号“{}”，其实是调用该方法的实例+参数列表，由于这个方法既不需参数也是static的，所以{}内为空，再看一个：

const-string v0, "NDKLIB"  
invoke-static {v0}, Ljava/lang/System;->loadLibrary(Ljava/lang/String;)V

这个是调用 static void System.loadLibrary(String) 来加载 NDK 编译的 so 库用的方法，同样也是这里 v0 就是参数”NDKLIB”了。

  • （2）.invoke-super：调用父类方法用的指令，一般用于调用onCreate、onDestroy等方法。

  • （3）.invoke-direct：调用private函数：

invoke-direct {p0}, Landroid/app/TabActivity;-><init>()V

这里init()就是定义在TabActivity中的一个private函数

  • （4）.invoke-virtual：用于调用 protected 或 public 函数，同样注意修改smali时不要错用 invoke-direct 或 invoke-static：
sget-object v0, Lcom/dddd;->bbb:Lcom/ccc;
invoke-virtual {v0, v1}, Lcom/ccc;->Messages(Ljava/lang/Object;)V

这里相信大家都已经很清楚了：

v0是bbb:Lcom/ccc

v1是传递给Messages方法的Ljava/lang/Object参数。

  • （5）.invoke-xxxxx/range：当方法的参数多于5个时（含5个），不能直接使用以上的指令，而是在后面加上“/range”，range表示范围，使用方法也有所不同： 
invoke-direct/range {v0 .. v5}, Lcmb/pb/ui/PBContainerActivity;->h(ILjava/lang/CharSequence;Ljava/lang/String;Landroid/content/Intent;I)Z

需要传递v0到v5一共6个参数，这时候大括号内的参数采用省略形式，且需要连续。

2. Smali中函数返回结果操作

  • 在Java代码中调用函数和返回函数结果可以用一条语句完成，而在Smali里则需要分开来完成，在使用上述指令后，如果调用的函数返回非void，那么还需要用到move-result（返回基本数据类型）和move-result-object（返回对象）指令：
const-string v0, "Eric"
invoke-static {v0}, Lcmb/pbi;->t(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
move-result-object v2

v2保存的就是调用t方法返回的String字符串。

3. Smali中函数实体分析–if函数分析

  • .method private ifRegistered()Z
  • .locals 2 //在这个函数中本地寄存器的个数
  • .prologue
  • const/4 v0, 0x1 // v0赋值为1
  • .local v0, tempFlag:Z
  • if-eqz v0, :cond_0 // 判断v0是否等于0，等于0则跳到cond_0执行
  • const/4 v1, 0x1 // 符合条件分支
  • :goto_0 //标签
  • return v1 //返回v1的值
  • :cond_0 //标签
  • const/4 v1, 0x0 // cond_0分支
  • goto :goto_0 //跳到goto_0执行 即返回v1的值 这里可以改成return v1 也是一样的
  • .end method

附加知识：

1. Smali中函数实体分析–if函数分析

const/4 v0, 0x0   //vo =0;

.local v0, i:I

:goto_0

if-lt v0, v3, :cond_0     //  v0小于v3 则跳到cond_0并执行分支 :cond_0

return-void
    :cond_0                // 标签

iget-object v1, p0, Lcom/aaa/MainActivity;->listStrings:Ljava/util/List;        // 引用对象

const-string v2, "Eric"

invoke-interface {v1, v2}, Ljava/util/List;->add(Ljava/lang/Object;)Z    // List是接口, 执行接口方法add

add-int/lit8 v0, v0, 0x1　　// 将第二个v0寄存器中的值，加上0x1的值放入第一个寄存器中, 实现自增长

goto :goto_0                // 回去:goto_0标签

2. Smali课后习题，翻译成Java代码

.locals 4

const/4 v2, 0x1

const/16 v1, 0x10

.local v1, "length":I

if-nez v1, :cond_1

:cond_0

:goto_0

return v2

:cond_1

const/4 v0, 0x0

.local v0, "i":I

:goto_1

if-lt v0, v1, :cond_2

const/16 v3, 0x28

if-le v1, v3, :cond_0

const/4 v2, 0x0

goto :goto_0

:cond_2

xor-int/lit8 v1, v1, 0x3b

add-int/lit8 v0, v0, 0x1

goto :goto_1

五、实战

笔记内容略

参考：

[1] 吾爱破解安卓逆向入门教程（五）—Smali实战分析

[2] 第五课所讲的目标软件原版，“求破”，欢迎分享各种破解手段

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