Android逆向之旅---靜态分析技術來破解Apk

本文轉載自：http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/50083649

一、前言

從這篇文章開始我們開始我們的破解之路，之前的幾篇文章中我們是如何講解怎麼加強我們的Apk，防止被别人破解，那麼現在我們要開始破解我們的Apk,針對于之前的加密方式采用相對應的破解技術，Android中的破解其實大體上可以分為靜态分析和動态分析，對于這兩種方式又可以細分為Java層(smail和dex)和native層(so)。是以我們今天主要來講解如何通過靜态分析來破解我們的apk，這篇文章我們會通過破解Java層和native層的例子來講解。

二、準備工作

在開始今天的文章之前，我們需要準備點東西，

第一、首先是基本知識：

1、了解Android中的Apk檔案的結構。

2、了解Smail文法和dex檔案格式

3、apk的簽名機制

關于這三個知識點，這裡就不做詳細介紹了，不了解的同學可以自行網上學習，有很多資料講解的。

第二、再者就是幾個重要的工具

1、apktool：反編譯的利器

2、dex2jar：将dex轉化成jar

3、jd-gui：很好的檢視jar檔案的工具

4、IDA：收費的最全破解利器(分析dex和so都可以)

下載下傳位址：http://pan.baidu.com/s/1hqBC7Es

額外：上面四個工具是最基本的，但是現在網上也有一些更好的工具：JEB,GDA等。但是這些工具就是豐富了上面四個工具，是以說我們隻要上面的四個工具就足夠了。IDA工具我專門給了一個下載下傳位址，其他的工具在我們提供的案例中。

三、技術原理

準備工作完了，下面就來看一下今天的破解方式介紹：

Android中的破解的靜态分析說重要，也不重要，為什麼這麼說呢？

因為我們到後面會介紹動态分析，那時候我們在破解一個Apk的時候，發現靜态分析的方式幾乎毫無用途，因為現在的程式加強的越來越進階，靜态分析幾乎失效，是以動态分析是必須的，但是要是說靜态分析沒有用，那麼也錯了，因為我們在有些場景下，隻有靜态分析能夠開始破解之門，沒有靜态分析之後的結果，動态分析是無法開展的。這個下面會舉例說明。是以說在破解的過程中，靜态分析和動态分析一定會結合在一起的，隻有這樣我們才會勇往直前。下面就來看看我們如何通過靜态分析來破解apk.

第一、靜态分析的流程

1、使用apktool來反編譯apk

在這個過程中，我們會發現有些apk很輕易的被反編譯了，但是有些apk每次反編譯都會報各種錯誤，這個也是正常的，因為加強了嗎。現在網上有很多對apk加密的方式，直接讓反編譯就通不過，比如Androidmanifest檔案，dex檔案等，因為apktool他需要解析這些重要的資源，一旦這些檔案加密了那麼就會終止，是以這裡我們暫且都認為apk都能反編譯的，因為我們今天是主要介紹怎麼通過靜态分析來破解，關于這裡的反編譯失敗的問題，我後面會在用一篇文章詳細介紹，到時候會列舉一些反編譯錯誤的例子。

2、得到程式的smail源碼和AndroidManifest.xml檔案

我們知道一個Android的程式入口資訊都會在AndroidManifest.xml中，比如Application和入口Activity,是以我們肯定會先來分析這個檔案，找到我們想要的資訊，當然這裡還有一個常用的指令需要記住：

adb shell dumpsys activity top

能夠擷取到目前程式的Activity資訊

然後我們會分析smail代碼，進行代碼邏輯的修改

3、直接解壓apk檔案得到classes.dex檔案，然後用dex2jar工具得到jar,用jd-gui工具檢視

這裡我們主要很容易的檢視代碼，因為我們在第二步中得到了smail源碼，就可以分析程式了，但是我們知道雖然smail文法不是很複雜，至少比彙編簡單，但是怎麼看着都是不友善的，還是看java代碼比較友善，是以我們借助jd-gui工具檢視代碼邏輯，然後在smail代碼中進行修改即可，上面說到的JEB工具，就加強了jd-gui工具的功能，它可以直接将smail源碼翻譯成java代碼，這樣我們就不需要先用jd-gui工具檢視，再去smail源碼中修改了，借助JEB即可。

4、如果程式中有涉及到native層的話，我們可以用IDA打開指定的so檔案。我們還是需要先看java代碼，找到指定的so檔案，在用IDA來靜态分析so檔案。

第二、用到的技術

上面介紹了靜态分析的流程，下面來看一下靜态分析的幾個技術，我們在靜态分析破解Apk的時候，首先需要找到突破點，找到關鍵的類和方法，當然這裡就需要經驗了，不是有方法可循的。但是我們會借助一些技術來加快破解。

1、全局查找關鍵字元串和日志資訊

這個技術完全靠眼，我們在運作程式之後，會看到程式中出現的字元串，比如文本框，按鈕上的文本，toast顯示的資訊等，都可能是重要資訊，然後我們可以在jd-gui工具中全局搜尋這個字元串，這樣就會很快的定位到我們想要找的邏輯地方：

當然我們還有一個重要點就是Android中的Log資訊，因為在一個大的項目中，會有多人開發，是以每個子產品每個人開發，每個人都會調試資訊，是以就會添加一些log資訊，但是不是所有的人都會記得在項目釋出的時候關閉項目中的所有log資訊，這個也是我們在項目開發的過程中不好的習慣。這時候我們就可以通過程式運作起來之後，會列印一些log資訊，那麼我們可以通過這些資訊擷取突破點，Android中的log可以根據一個應用來進行過濾的，或者我們可以通過log資訊中的字元串在jd-gui中進行全局搜尋也是可以的。

2、代碼的注入技術

在第一種方式中我們通過全局搜尋一些關鍵的字元串來找突破點，但是這招有時候不好使，是以這時候我們需要加一些代碼了來觀察資訊了，這裡有一個通用的方法就是加入我們自己的log代碼，來追蹤代碼的執行邏輯，因為這裡講的是靜态分析技術，是以就用代碼注入技術來跟蹤執行邏輯，後面介紹了動态分析技術之後，那就簡單了，我們可以随意的打斷點來進行調試。這裡的添加代碼，就是修改smail代碼，添加我們的日志資訊即可，在下面我們會用例子來進行講解，這個也是我們最常用的一種技術。

3、使用系統的Hook技術，注入破解程式程序，擷取關鍵方法的執行邏輯

關于Android中的程序注入和Hook技術，這裡就不做詳細介紹了，不了解這些技術的同學可以轉戰：

注入技術：http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/39292117

Hook技術：http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/41941393

這兩篇文章介紹了這兩項技術，但是我們在實際操作過程中不用這兩篇文章中用到的方式，因為這兩篇文章隻是介紹原理，技術還不是很成熟，關于這兩個技術，網上有兩個架構很成熟，也很實用，就是人們熟知的：Cydia和Xposed,關于這兩個架構的話，網上的資料太多了，而且用起來也很容易，這裡就不做太多的詳細介紹了。

我們在實際的破解的過程中，這種方式用的有點少，因為這種方式效率有點低，是以隻有在特定的場景下會使用。

4、使用IDA來靜态分析so檔案

這裡終于用到了IDA工具了，本人是感覺這個工具太強大了，他可以檢視so中的代碼邏輯，我們看到的的可能是彙編指令，是以這裡就有一個問題了，破解so的時候，我們還必須掌握一項技能，就是能看懂彙編指令，不然用IDA來破解程式，會很費經的，關于彙編指令，大學的時候，我們接觸過了，但是我們當時感覺這東西又難，而且用的地方也很少，是以就沒太在意，其實不然呀，真正懂彙編的人才是好的程式員：

看到些彙編指令，頭立馬就大了，不過這個用多了，破解多了，還是可以的。我們可以看到左邊欄中有我們的函數，我們可以找到指定函數的定義的地方進行檢視即可。其實IDA最強大的地方是在于他動态調試so檔案，下一篇文章會介紹怎麼動态調試so檔案。當然IDA可也是可以直接檢視apk檔案的：

可以檢視apk檔案中的所有檔案，我們可以選擇classes.dex檔案：

但是這裡我們可能會遇到一個問題，就是如果應用程式太大的話，這個打開的過程中會很慢的，有可能IDA停止工作，是以要慢慢等啦：

打開之後，我們可以看到我們的類和方法名，這裡還可以支援搜尋類名和方法名Ctrl+F，也可以檢視字元串内容(Shirt+F12):

我們發現IDA也是一個分析Java代碼的好手，是以說這個工具太強大了啦啦~~

四、案例分析

上面講解了靜态分析的破解技術，那麼下面就開始使用一個例子來看看靜态分析的技術。

第一、靜态分析Java(smail)代碼

首先我們拿到我們需要破解的Apk,使用apktool.jar工具來反編譯：

java -jar apktool.jar d xxx.apk

這個apk很是容易就被反編譯了，看來并沒有進行任何的加強。那就好辦了，我們這裡來改一下他的AndroidManifest.xml中的資訊，改成可調式模式，這個是我們後面進行動态調試的前提，一個正式的apk，在AndroidManifest.xml中這個值是false的。

我們看看他的AndroidManifest.xml檔案：

我們把這個值改成true.在回編譯，這時候我們就可以動态調試這個apk了，是以在這點上我們可以看到，靜态分析是動态分析的前提，這個值不修改的話，我們是辦法進行後續的動态調試的。

修改成功之後，我們進行回編譯：

cd C:\Users\jiangwei\Desktop\靜态分析\apktool_2.0.0rc4

del debug.sig.apk

java -jar apktool.jar b -d 123 -o debug.apk

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

del debug.apk

adb uninstall com.shuqi.controller

adb install debug.sig.apk

adb shell am start -n com.shuqi.controller/.Loading

pause

這裡是為了簡單，寫了一個批處理，首先進入到目錄，然後使用指令進行回編譯：

java -jar apktool.jar b -d sq -o debug.apk

sq是之前反編譯的目錄，debug.apk是回編譯之後的檔案

這時候，debug.apk是不能安裝運作的，因為沒有簽名，Android中是不允許安裝一個沒有簽名的apk

下面還要繼續簽名，我們用系統自帶的簽名檔案即可簽名：

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

注：其實我們在用IDE工具開發android項目的時候，工具就是用這個簽名檔案進行簽名的，隻是這個過程IDE幫我們做了。

後面就是直接安裝這個apk,然後運作這個Apk。這個過程中我們隻需要知道應用的包名和入口Activity名稱即可，這個資訊我們在AndroidManifest.xml中也是可以擷取到的，當然我們用：adb shell dumpsys activity top 指令也可以得到：

回編譯之後，我們運作程式，發現有問題，就是點選程式的icon，沒反應，運作不起來，我們在檢視log中的異常資訊，發現也沒有抛出任何異常，那麼這時候，我們就判斷，他内部肯定做了什麼校驗工作，這個一般回編譯之後的程式運作不起來的話，那就是内部做校驗了，一般做校驗的話，有兩種：

1、對dex做校驗，防止修改dex的

2、對apk的簽名做校驗，防止重新打包

那我們就需要從新看看他的代碼，來看看是不是做了校驗：

我們在分析代碼的時候，肯定先看看他有沒有自己定義Application,如果有定義的話，就需要看他自己的Application類，這裡我們看到他定了自己的Application：com.shuqi.application.ShuqiApplication

我們解壓apk,得到dex,然後dex2jar進行轉化，得到jar，再用jd-gui檢視這個類：

這裡我們看到他的代碼做混淆了，但是一些系統回調方法肯定不能混淆的，比如onCreate方法，但是這裡我們一般找的方法是：

1、首先看這個類有沒有靜态方法和靜态代碼塊，因為這類的代碼會在對象初始化之前運作，可能在這裡加載so檔案，或者是加密校驗等操作

2、再看看這個類的構造方法

3、最後再看生命周期方法

我們這裡看到他的核心代碼在onCreate中，調用了很多類的方法，猜想這裡的某個方法做工作了？

這時候我們就來注入我們的代碼來跟蹤是哪個方法出現問題了，這裡有的同學有疑問，其實就這幾個方法，直接一個一個看不就結了，哎，我們這篇文章就是要介紹靜态分析技術，當然就需要做案例啦。

下面來看看我們怎麼添加我們的日志資訊，其實很簡單，就是添加日志，需要修改smail檔案，我們在去檢視smail源碼：

關于smail文法，本人認為不是很難，是以大家自己網上去搜一些資料學習一下即可，這裡我們可以很清晰的看到調用了這些方法，那麼我們就在每個方法加上我們的日志資訊，這裡加日志有兩種方式，一種就是直接在這裡調用系統的log方法，但是有兩個問題：

1、需要導入包，在smail中修改

2、需要定義一個兩個參數，一個是tag,msg,才能正常的列印log出來

明顯這個方法有點麻煩，這裡我們就自己定義一個MyLog類，然後反編譯，得到MyLog的smail檔案，添加到這個ShuqiApplication.smail的root目錄下，然後在代碼中直接調用即可，至于為何要放到root目錄下，這樣在代碼中調用就不需要導入包了，比如SuqiApplication.smail中的一些靜态方法調用：

編寫日志類MyLog，這裡就不粘貼代碼了，我們建立一個項目之後，反編譯得到MyLog.smail檔案，放到目錄中：

我們得到這個檔案的時候，一定要注意，把MyLog.smail的包名資訊删除，因為我們放到root目錄下的，意味着這個MyLog類是沒有任何包名的，這個需要注意，不然最後加的話，也是報錯的。

我們在ShuqiApplication的onCreate方法中插入我們的日志方法：

invoke-static {}, LMyLog;->print()V

但是我們在加代碼的時候，需要注意的是，要找對地方加，所謂找對地方，就是在上個方法調用完之後添加，比如：

invoke-virtual,invoke-static等，而且這些指令後面不能有：move-result-object，因為這個指令是擷取方法的傳回值，是以我們一般是這麼加代碼的：

1、在invoke-static/invoke-virtual指令他的傳回類型是V之後可以加入

2、在invoke-static/invoke-virtual指令傳回類型不是V,之後的move-result-object指令之後可以加入

加好了我們的日志代碼之後，下面我們就回編譯執行，在這個過程可能會遇到samil文法錯誤，這個就對應指定的檔案修改就可以了，我們得到回編譯的apk之後，可以在反編譯一下，看看他的java代碼：

我們看到了，我們添加的代碼，在每個方法之後列印資訊。

下面我們運作程式，同時開啟我們的log的tag：adb logcat -s JW

看到我們列印的日志了，我們發現列印了三個log,這裡需要注意的是，這裡雖然列印了三個log,但是都是在不同的程序中，是以說一個程序中的log的話，隻列印了一個，是以我們判斷，問題出現在vr.h這個方法

我們檢視這個方法源碼：

果然，這個方法做了簽名驗證，不正确的話，直接退出程式。那麼我們現在要想正常的運作程式的話，很簡單了，直接注釋這行代碼：vr.h(this)

然後回編譯，在運作，果然不報錯了，這裡就不在示範了：

好了，上面就通過注入代碼，來跟蹤問題，這個方法是很常用，也是很實在的。

第二、靜态分析Native代碼

下面繼續來介紹一下，如何使用IDA來靜态分析native代碼，這裡一定要熟悉彙編指令，不然看起來很費勁的。

我們在反編譯之後，看到他的onCreate方法中有一個加載so的代碼

看看這個代碼：

擷取密碼的方法，是native的，我們就來看看那個getDbPassword方法，用IDA打開libpsProcess.so檔案：

我們看看這個函數的實作，我們一般直接看BL/BLX等資訊，跳轉邏輯，還有就是傳回值，我們在函數的最後部分，發現一個重點，就是：BL __android_log_print  這個是在native層調用log的函數，我們在往上看，發現：tag是System.out.c

我們運作程式看起log看看，但是我們此時也可以在java層添加日志的：我們全局搜尋這個方法，在yi這個類中調用的

我們修改yi.smail代碼：

回編譯，在運作程式，開啟log：

adb logcat -s JW

adb logcat -s System.out.c

發現，傳回的密碼java層和native層是一樣的。說明我們靜态分析native還是有效的。

好了，到這裡我們今天的内容就介紹完了，當然還有很多靜态分析apk的方法，這裡隻是介紹了本人用到的技術。

案例下載下傳：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9308217

案例中有個說明檔案，運作前請閱讀~~

五、未解決的問題

1、如何搞定apktool工具反編譯出錯的問題

這個我在開始的時候也說了，這裡出錯的原因大部分是apk進行加強了，是以後面我會專門介紹一下如何解決這樣的問題

2、如何搞定讓一個Apk可以調試

我們在上面看到一個apk想要能調試的話，需要修改android:debug的值，但是有時候，我們會遇到修改失敗，導緻程式不能運作，後面會專門介紹有幾種方式來讓一個釋出後的apk可以調試

六、技術總結

這篇文章我們介紹了如何使用靜态方式去破解一個apk,我們在破解一個apk的時候，其實就是改點代碼，然後能夠運作起來，達到我們想要的功能，一般就是：

1、注釋特定功能，比如廣告展示等

2、得到方法的傳回值，比如擷取使用者的密碼

3、添加我們的代碼，比如加入我們自己的監測代碼和廣告等

我們在靜态分析代碼的時候，需要遵循的大體路線：

1、首先能夠反編譯，得到AndroidManifest.xml檔案，找到程式入口代碼

2、找到我們想要的代碼邏輯，一般會結合界面分析，比如我們想得讓使用者登入成功，我們肯定想要得到使用者登入界面Activity,這時候我們可以用adb shell dumpsys activity top指令得到Activity名稱，然後用Eclipse自帶的程式目前視圖分析工具：得到控件名稱，或者是在代碼中擷取layout布局檔案，一般是setContentView方法的調用地方，然後用布局檔案結合代碼得到使用者登入的邏輯，進行修改

3、在關鍵的地方通過代碼注入技術來跟蹤代碼執行邏輯

4、注意方法的傳回值，條件判斷等比較顯眼的代碼

5、對于有些apk中的源碼，可能他有自己的加密算法，這時候我們需要擷取到這個加密方法，如果加密方法比較複雜的話，我們就需要大批的測試資料來擷取這個加密方法的邏輯，一般是輸入和輸出作為一個測試用例，比如阿裡安全第一屆比賽的第一題就可以用靜态分析的方式破解，它内部就是一個加密算法，我們需要用測試資料來破解。

6、對于那些System.loadLibrary加載so檔案的代碼，我們隻需要找到這個so檔案，然後用IDA打開進行靜态分析，因為有些apk中把加密算法放到了so中了，這時候我們也可以通過測試資料來擷取加密算法。

7、通過上面的例子，我們可以總結一個方式，就是現在很多apk會做一些校驗工作，一般在代碼中包含：“signature”字元串資訊，是以我們可以全局搜尋一下，也許可以擷取一些重要資訊。

六、總結

這篇文章總算是講解完了，其實早就想用寫破解的文章了，因為破解比加強有意思，至少破解成功了有成就感。這篇文章主要介紹了如何通過靜态分析方式破解，介紹了一些工具的時候，破解流程和破解技巧。最常用的就是代碼注入技術和全局搜尋關鍵字元串等方式，但是我們可以看到，現在市面上的很多apk，光通過靜态分析是無法滿足我們的破解需求了，是以動态分析方式就來了，而且動态方式破解難度會很大，需要掌握的東西也很多，我後面會分幾篇文章來一一介紹動态破解的技巧和常見的問題。但是靜态方式破解也是很重要的。當然也是動态分析的前提，是以我們既然玩破解，那麼這兩種技術都必須很好的掌握。