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Android安全-对某apk的一次插桩记录

推荐 原创

周杰伦

文章分类 CTF对抗 企业安全 阅读数 : 1021 阅读时长 : 9分钟

今天受好友nameless的委托,对一个名叫nokelock的apk进行插桩,希望在日志中打印出蓝牙加密包的密文,密钥与明文,由于本人是第一次对apk进行插桩,于是写了这一篇文章用以学习和记录.

0x01 什么是插桩?

依据本人的拙见,插桩就是在原来的代码中插入自己写的代码,用以打印某些想要知道的变量的值.

 

在过去学习fuzz的过程中,也有过插桩这一个概念,而过去使用的是在二进制汇编代码中插桩,这一次是需要在apk中进行插桩,今日总体的插桩流程体验下来,本人明显感觉到在apk中插桩的灵活性明显跟好,而且可操作性更强.

0x02 对于apk的初步处理

需要插桩的代码位置&&需要打印的变量名称

现在我们给到的是一个base.apk

 

image-20230327184321422

 

如果我们想要对代码进行插桩,那么我们首先需要知道我们要在代码的什么地方去插桩

 

很幸运当我给到这一个apk的时候,nameless已经找到了需要插桩的代码位于com.nokelock.blelibrary.b.b中

 

我们用jadx反编译看一下相关的java代码

 

image-20230327184914926

 

一看代码,这就是很典型的AES加密,而我们需要在日志中打印的变量也一目了然,分别是bArr,bArr2和instance.doFinal(bArr)

得到apk的smali代码

假如我们想要对apk进行插桩,我们无法直接修改反编译出的java代码,而是需要修改比java代码更加底层的smali代码

 

简单来说,java和smali代码的关系可以简单类比为c语言和汇编语言之间的关系

 

那么如何查看smali代码呢?

简单查看smali代码

如果在jadx中,我们可以直接对相关的java代码按一下tab键,然后就能得到更加原始的smali代码

 

image-20230327185747093

 

但是需要注意的是,虽然这种方式可以查看其smali代码,但是无法重新编译并打包apk,就是说你可以看,但是你改不了:]

修改smali代码并重新打包签名生成apk

这里我强烈推荐使用这个工具,问就是相当的好用;)

 

下载完成之后打开apk easy tool,然后把我们需要反编译的apk拖到这个工具里面,直接先点一下反编译,然后在点一下打开反编译目录,就可以看到apk的smali代码了

 

image-20230327190347337

 

image-20230327190543349

 

之后根据我们需要插桩的代码的路径(com.nokelock.blelibrary.b.b)一级一级的点进去,就得到了可以直接编辑的smali代码

 

image-20230327190738365

0x03 如何插桩?

当我们打开b.smali文件后,通过对相同方法名和形参类型的寻找,我们可以快速定位到如下代码段

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.method public static a([B[B)[B
     . locals 2
 
     :try_start_0
     new - instance v0, Ljavax / crypto / spec / SecretKeySpec;
 
     const - string v1, "AES"
 
     invoke - direct {v0, p1, v1}, Ljavax / crypto / spec / SecretKeySpec; - ><init>([BLjava / lang / String;)V
 
     const - string p1, "AES/ECB/NoPadding"
 
     invoke - static {p1}, Ljavax / crypto / Cipher; - >getInstance(Ljava / lang / String;)Ljavax / crypto / Cipher;
 
     move - result - object p1
 
     const / 4 v1, 0x1
 
     invoke - virtual {p1, v1, v0}, Ljavax / crypto / Cipher; - >init(ILjava / security / Key;)V
 
     invoke - virtual {p1, p0}, Ljavax / crypto / Cipher; - >doFinal([B)[B
 
     move - result - object p0
     :try_end_0
     .catch Ljava / lang / Exception; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0
 
     return - object p0
 
     :catch_0
     const / 4 p0, 0x0
 
     return - object p0
.end method
 
 
 
.method public static b([B[B)[B
     . locals 2
 
     :try_start_0
     new - instance v0, Ljavax / crypto / spec / SecretKeySpec;
 
     const - string v1, "AES"
 
     invoke - direct {v0, p1, v1}, Ljavax / crypto / spec / SecretKeySpec; - ><init>([BLjava / lang / String;)V
 
     const - string p1, "AES/ECB/NoPadding"
 
     invoke - static {p1}, Ljavax / crypto / Cipher; - >getInstance(Ljava / lang / String;)Ljavax / crypto / Cipher;
 
     move - result - object p1
 
     const / 4 v1, 0x2
 
     invoke - virtual {p1, v1, v0}, Ljavax / crypto / Cipher; - >init(ILjava / security / Key;)V
 
     invoke - virtual {p1, p0}, Ljavax / crypto / Cipher; - >doFinal([B)[B
 
     move - result - object p0
     :try_end_0
     .catch Ljava / lang / Exception; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0
 
     return - object p0
 
     :catch_0
     const / 4 p0, 0x0
 
     return - object p0
.end method

初见这种smali代码可能会有手足无措的感觉,但是我自己感觉smali代码其实要比汇编更加的简单易懂

 

回到正题,对于首次插桩,我们可以在github上下载现成的插桩代码

 

用法很简单,首先将代码下载下来之后,将SewellDinGLog.smali直接复制到apk easy tool反编译完成后的那个smail文件夹中如图所示

 

image-20230327192145198

在哪里插桩?

ok我们重新回到b.smali中

 

我们可以插桩的代码位置有两处(为什么是这两处!?没有别的地方吗----亲身经历,要是插桩在别的地方会无法回编译报错:0)

  • 在invoke-static/invoke-virtual/invoke-direct指令返回类型是V之后可以加入
  • 在invoke-static/invoke-virtual/invoke-direct指令返回类型不是V，那么在move-result-object命令之后可以加入

插桩代码

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invoke - static {}, LSewellDinGLog; - >Log()V # 无参数,用来判断函数是否执行
invoke - static {v1}, LSewellDinGLog; - >Log(Ljava / lang / Object ;)V # 打印字符串
invoke - static {v1}, LSewellDinGLog; - >Log([Ljava / lang / Object ;)V # 打印数组

这里的插桩代码我们可以结合SewellDinGLog.java来看

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import java.util.Arrays;
import android.util.Log;
 
public class SewellDinGLog {
 
     public static void Log(String tag, String msg) { / / 两个参数
         Log.d(tag, msg);
     }
 
     public static void Log() { / / 无参数
         Log( "SewellDinG" , "DeBug ..." );
     }
 
     public static void Log( Object someObj) { / / 一个参数,打印字符串
         Log( "SewellDinG" , someObj.toString());
     }
 
     public static void Log( Object [] someObj) { / / 一个参数,打印数组
         Log( "SewellDinG" , Arrays.toString(someObj));
     }
 
}

代码很简单,就是直接使用Log来打印变量

 
 

image-20230327193625493

 

随后我们再次打开apk easy tool,点一下回编译,在点一下打开回编译目录,就能找到最新编译成功的apk

 

image-20230327193848391

查看日志

之后使用adb命令运行该apk,然后使用命令就可以查看打印的日志

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adb logcat - s SewellDinG

0x04 意料之外的错误

但是当我将插桩后的代码发给nameless后,确实有日志打印出来,但是却是长这个样子的

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F:\platform - tools>adb logcat - s SewellDinG
- - - - - - - - - beginning of main
03 - 27 12 : 38 : 56.882 14325 14325 D SewellDinG: [B@ 3ad0a72
03 - 27 12 : 38 : 56.882 14325 14325 D SewellDinG: [B@ 85ec3
03 - 27 12 : 38 : 56.882 14325 14325 D SewellDinG: [B@e41f340
03 - 27 12 : 39 : 05.392 14325 14325 D SewellDinG: [B@ 4ee0ab4
03 - 27 12 : 39 : 05.392 14325 14325 D SewellDinG: [B@bd596dd
03 - 27 12 : 39 : 05.392 14325 14325 D SewellDinG: [B@ 9d6c252

我正疑惑呢难道密钥密文明文都是[B@开头的?后来才发现是SewellDinGLog.smali代码有问题

 

首先我需要打印的是一个byte类型是数组,而打印数组的java代码是长这个样子的

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public static void Log( Object [] someObj) { / / 一个参数,打印数组
         Log( "SewellDinG" , Arrays.toString(someObj));
     }

这里就有问题了呀,直接使用toString方法,对于字节数组来说返回是字节数组的地址而非字节数组的值!

0x05 处理bug,重新编写代码SewellDinGLog.smali

在这个过程中,我清楚的认识到我应该修改的是smali代码,但是如何修改?

 

我认为最为简便的方法就是先编写java代码,然后再编译成smali代码,可是要怎么实现呢?
我java的运行平台都是IDEA,但是我发现SewellDinGLog.java所需要的包android.util.Log根本就没有,在网上找了找也找不到这个包,之后通过google了很久,才知道我需要安装一个

 

安装好了之后,就新建一个项目,然后把要运行的代码复制粘贴进去

 

image-20230327195721325

 

要注意这里Language一定要选Java,不要选Kotlin,不然得像我一样下了很久的安装包最后发现代码根本运行不了

 

第一次使用Android studio,得需要等大约几十分钟安装运行所需要的包

 

随后点击File-->Settings-->Plugins,然后在插件市场搜索java2smali,安装完之后重启Android studio,然后在Build-->Compile to smali就可以直接生成smali代码了

 

为了能够成功Log打印字节数组,我们需要对原先的SewellDinGLog.java代码进行相应的修改,然后使用Build-->Compile to smali生成smail代码

 

修改后的java代码如下

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package com.example.newlog;
 
import android.util.Log;
 
public class SewellDinGLog {
     final protected static char[] hexArray = "0123456789ABCDEF" .toCharArray();
     public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
         char[] hexChars = new char[bytes.length * 2 ];
         for ( int j = 0 ; j < bytes.length; j + + ) {
             int v = bytes[j] & 0xFF ;
             hexChars[j * 2 ] = hexArray[v >>> 4 ];
             hexChars[j * 2 + 1 ] = hexArray[v & 0x0F ];
         }
         return new String(hexChars);
     }
     public static void Log(String tag, String msg) {
         Log.d(tag, msg);
     }
 
     public static void Log() {
         Log( "SewellDinG" , "DeBug ..." );
     }
 
     public static void Log(byte[] someObj) {
         String result = bytesToHex(someObj);
         Log( "SewellDinG" , result);
     }
 
}

随后在同级文件夹下就会生成SewellDinGLog.smali

 

image-20230327200425926

 

这里要注意的是由于我们的SewellDinGLog.smali是放在apk easy tool反编译后的smali文件夹的根文件夹下,所以我们需要对SewellDinGLog.smali内的代码进行修改

 

例如我这里

 

image-20230327202329460

 

那么需要将所有的Lcom/example/newlog/SewellDinGLog全部替换成LSewellDinGLog

 

变成这样

 

image-20230327202432870

 

随后和之前的步骤一模一样,把SewellDinGLog.smali复制到smali文件夹内,然后插桩,回编译就可以了

 

插桩后的apk我们再用jadx反编译看看

 

发现相较之前多了SewellDinGLog.Log函数用以打印变量的值

 

image-20230331194727784

 

最后我们也是成功打印出变量的值

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F:\platform - tools>adb logcat - s SewellDinG
- - - - - - - - - beginning of main
03 - 27 17 : 18 : 08.895 31117 31117 D SewellDinG: 05010630303030303082E3C89616017D
03 - 27 17 : 18 : 08.895 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03 - 27 17 : 18 : 08.895 31117 31117 D SewellDinG: 6629B62C88A7E50525E92C328AF258E6
03 - 27 17 : 18 : 10.114 31117 31117 D SewellDinG: 732F5CB22C06B0C2D0D17AD31D165805
03 - 27 17 : 18 : 10.114 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03 - 27 17 : 18 : 10.114 31117 31117 D SewellDinG: 05020100E3C896010202000000000000
03 - 27 17 : 18 : 11.770 31117 31117 D SewellDinG: 530B1FCA1467A408A321E71F3D152127
03 - 27 17 : 18 : 11.771 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B

0x06 一个自问自答

Q: 为什么不直接使用android.util.Log中的Log函数来打印,即在需要插桩的位置插入这串代码

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invoke - static {p0, p1}, Landroid / util / Log; - >d(Ljava / lang / String;Ljava / lang / String;)I

,而是调用另一个类中的函数来打印呢?

 

A: 我认为重写一个Log打印方法,灵活性将会更高,我们可以将复杂的代码先用java编写,然后再编译成smali,这样比直接用smali写代码要更简单方便,只需要插桩的位置添加一个函数方法的调用就可以了.



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