Android逆向之旅---静态分析技术来破解Apk

本文转载自：http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/50083649

前言

从这篇文章开始我们开始我们的破解之路，之前的几篇文章中我们是如何讲解怎么加固我们的Apk，防止被别人破解，那么现在我们要开始破解我们的Apk,针对于之前的加密方式采用相对应的破解技术，Android中的破解其实大体上可以分为静态分析和动态分析，对于这两种方式又可以细分为Java层(smail和dex)和native层(so)。所以我们今天主要来讲解如何通过静态分析来破解我们的apk，这篇文章我们会通过破解Java层和native层的例子来讲解。

准备工作

在开始今天的文章之前，我们需要准备点东西，

首先是基本知识

1. 了解Android中的Apk文件的结构。
2. 了解Smail语法和dex文件格式
3. apk的签名机制

关于这三个知识点，这里就不做详细介绍了，不理解的同学可以自行网上学习，有很多资料讲解的。

再者就是几个重要的工具

1. apktool：反编译的利器
2. dex2jar：将dex转化成jar
3. jd-gui：很好的查看jar文件的工具
4. IDA：收费的最全破解利器(分析dex和so都可以)

下载地址：http://pan.baidu.com/s/1hqBC7Es
额外：上面四个工具是最基本的，但是现在网上也有一些更好的工具：JEB,GDA等。但是这些工具就是丰富了上面四个工具，所以说我们只要上面的四个工具就足够了。IDA工具我专门给了一个下载地址，其他的工具在我们提供的案例中。

技术原理

准备工作完了，下面就来看一下今天的破解方式介绍：
Android中的破解的静态分析说重要，也不重要，为什么这么说呢？
因为我们到后面会介绍动态分析，那时候我们在破解一个Apk的时候，发现静态分析的方式几乎毫无用途，因为现在的程序加固的越来越高级，静态分析几乎失效，所以动态分析是必须的，但是要是说静态分析没有用，那么也错了，因为我们在有些场景下，只有静态分析能够开始破解之门，没有静态分析之后的结果，动态分析是无法开展的。这个下面会举例说明。所以说在破解的过程中，静态分析和动态分析一定会结合在一起的，只有这样我们才会勇往直前。下面就来看看我们如何通过静态分析来破解apk.

静态分析的流程

1. 使用apktool来反编译apk
   在这个过程中，我们会发现有些apk很轻易的被反编译了，但是有些apk每次反编译都会报各种错误，这个也是正常的，因为加固了吗。现在网上有很多对apk加密的方式，直接让反编译就通不过，比如Androidmanifest文件，dex文件等，因为apktool他需要解析这些重要的资源，一旦这些文件加密了那么就会终止，所以这里我们暂且都认为apk都能反编译的，因为我们今天是主要介绍怎么通过静态分析来破解，关于这里的反编译失败的问题，我后面会在用一篇文章详细介绍，到时候会列举一些反编译错误的例子。
2. 得到程序的smail源码和AndroidManifest.xml文件
   我们知道一个Android的程序入口信息都会在AndroidManifest.xml中，比如Application和入口Activity,所以我们肯定会先来分析这个文件，找到我们想要的信息，当然这里还有一个常用的命令需要记住：

adb shell dumpsys activity top
能够获取到当前程序的Activity信息
然后我们会分析smail代码，进行代码逻辑的修改
3. 直接解压apk文件得到classes.dex文件，然后用dex2jar工具得到jar,用jd-gui工具查看
这里我们主要很容易的查看代码，因为我们在第二步中得到了smail源码，就可以分析程序了，但是我们知道虽然smail语法不是很复杂，至少比汇编简单，但是怎么看着都是不方便的，还是看java代码比较方便，所以我们借助jd-gui工具查看代码逻辑，然后在smail代码中进行修改即可，上面说到的JEB工具，就加强了jd-gui工具的功能，它可以直接将smail源码翻译成java代码，这样我们就不需要先用jd-gui工具查看，再去smail源码中修改了，借助JEB即可。
4. 如果程序中有涉及到native层的话，我们可以用IDA打开指定的so文件。我们还是需要先看java代码，找到指定的so文件，在用IDA来静态分析so文件。

用到的技术

上面介绍了静态分析的流程，下面来看一下静态分析的几个技术，我们在静态分析破解Apk的时候，首先需要找到突破点，找到关键的类和方法，当然这里就需要经验了，不是有方法可循的。但是我们会借助一些技术来加快破解。

全局查找关键字符串和日志信息

这个技术完全靠眼，我们在运行程序之后，会看到程序中出现的字符串，比如文本框，按钮上的文本，toast显示的信息等，都可能是重要信息，然后我们可以在jd-gui工具中全局搜索这个字符串，这样就会很快的定位到我们想要找的逻辑地方：

当然我们还有一个重要点就是Android中的Log信息，因为在一个大的项目中，会有多人开发，所以每个模块每个人开发，每个人都会调试信息，所以就会添加一些log信息，但是不是所有的人都会记得在项目发布的时候关闭项目中的所有log信息，这个也是我们在项目开发的过程中不好的习惯。这时候我们就可以通过程序运行起来之后，会打印一些log信息，那么我们可以通过这些信息获取突破点，Android中的log可以根据一个应用来进行过滤的，或者我们可以通过log信息中的字符串在jd-gui中进行全局搜索也是可以的。

代码的注入技术

在第一种方式中我们通过全局搜索一些关键的字符串来找突破点，但是这招有时候不好使，所以这时候我们需要加一些代码了来观察信息了，这里有一个通用的方法就是加入我们自己的log代码，来追踪代码的执行逻辑，因为这里讲的是静态分析技术，所以就用代码注入技术来跟踪执行逻辑，后面介绍了动态分析技术之后，那就简单了，我们可以随意的打断点来进行调试。这里的添加代码，就是修改smail代码，添加我们的日志信息即可，在下面我们会用例子来进行讲解，这个也是我们最常用的一种技术。

使用系统的Hook技术，注入破解程序进程，获取关键方法的执行逻辑

关于Android中的进程注入和Hook技术，这里就不做详细介绍了，不了解这些技术的同学可以转战：
注入技术：http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/39292117

Hook技术：http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/41941393
这两篇文章介绍了这两项技术，但是我们在实际操作过程中不用这两篇文章中用到的方式，因为这两篇文章只是介绍原理，技术还不是很成熟，关于这两个技术，网上有两个框架很成熟，也很实用，就是人们熟知的：Cydia和Xposed,关于这两个框架的话，网上的资料太多了，而且用起来也很容易，这里就不做太多的详细介绍了。
我们在实际的破解的过程中，这种方式用的有点少，因为这种方式效率有点低，所以只有在特定的场景下会使用。

使用IDA来静态分析so文件

这里终于用到了IDA工具了，本人是感觉这个工具太强大了，他可以查看so中的代码逻辑，我们看到的的可能是汇编指令，所以这里就有一个问题了，破解so的时候，我们还必须掌握一项技能，就是能看懂汇编指令，不然用IDA来破解程序，会很费经的，关于汇编指令，大学的时候，我们接触过了，但是我们当时感觉这东西又难，而且用的地方也很少，所以就没太在意，其实不然呀，真正懂汇编的人才是好的程序员：

看到些汇编指令，头立马就大了，不过这个用多了，破解多了，还是可以的。我们可以看到左边栏中有我们的函数，我们可以找到指定函数的定义的地方进行查看即可。其实IDA最强大的地方是在于他动态调试so文件，下一篇文章会介绍怎么动态调试so文件。当然IDA可也是可以直接查看apk文件的：

可以查看apk文件中的所有文件，我们可以选择classes.dex文件：

但是这里我们可能会遇到一个问题，就是如果应用程序太大的话，这个打开的过程中会很慢的，有可能IDA停止工作，所以要慢慢等啦：

打开之后，我们可以看到我们的类和方法名，这里还可以支持搜索类名和方法名Ctrl+F，也可以查看字符串内容(Shirt+F12):

我们发现IDA也是一个分析Java代码的好手，所以说这个工具太强大了啦啦~~

案例分析

上面讲解了静态分析的破解技术，那么下面就开始使用一个例子来看看静态分析的技术。

静态分析Java(smail)代码

首先我们拿到我们需要破解的Apk,使用apktool.jar工具来反编译：
java -jar apktool.jar d xxx.apk

这个apk很是容易就被反编译了，看来并没有进行任何的加固。那就好办了，我们这里来改一下他的AndroidManifest.xml中的信息，改成可调式模式，这个是我们后面进行动态调试的前提，一个正式的apk，在AndroidManifest.xml中这个值是false的。
我们看看他的AndroidManifest.xml文件：

我们把这个值改成true.在回编译，这时候我们就可以动态调试这个apk了，所以在这点上我们可以看到，静态分析是动态分析的前提，这个值不修改的话，我们是办法进行后续的动态调试的。
修改成功之后，我们进行回编译：

cd C:\Users\jiangwei\Desktop\静态分析\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

这里是为了简单，写了一个批处理，首先进入到目录，然后使用命令进行回编译：
java -jar apktool.jar b -d sq -o debug.apk

sq是之前反编译的目录，debug.apk是回编译之后的文件
这时候，debug.apk是不能安装运行的，因为没有签名，Android中是不允许安装一个没有签名的apk
下面还要继续签名，我们用系统自带的签名文件即可签名：
java -jar .\sign\signapk.jar .\sign\testkey.x509.pem .\sign\testkey.pk8 debug.apk debug.sig.apk

注：其实我们在用IDE工具开发android项目的时候，工具就是用这个签名文件进行签名的，只是这个过程IDE帮我们做了。
后面就是直接安装这个apk,然后运行这个Apk。这个过程中我们只需要知道应用的包名和入口Activity名称即可，这个信息我们在AndroidManifest.xml中也是可以获取到的，当然我们用：adb shell dumpsys activity top 命令也可以得到：

回编译之后，我们运行程序，发现有问题，就是点击程序的icon，没反应，运行不起来，我们在查看log中的异常信息，发现也没有抛出任何异常，那么这时候，我们就判断，他内部肯定做了什么校验工作，这个一般回编译之后的程序运行不起来的话，那就是内部做校验了，一般做校验的话，有两种：

• 对dex做校验，防止修改dex的
• 对apk的签名做校验，防止重新打包

那我们就需要从新看看他的代码，来看看是不是做了校验：
我们在分析代码的时候，肯定先看看他有没有自己定义Application,如果有定义的话，就需要看他自己的Application类，这里我们看到他定了自己的Application：com.shuqi.application.ShuqiApplication
我们解压apk,得到dex,然后dex2jar进行转化，得到jar，再用jd-gui查看这个类：

这里我们看到他的代码做混淆了，但是一些系统回调方法肯定不能混淆的，比如onCreate方法，但是这里我们一般找的方法是：

• 首先看这个类有没有静态方法和静态代码块，因为这类的代码会在对象初始化之前运行，可能在这里加载so文件，或者是加密校验等操作
• 再看看这个类的构造方法
• 最后再看生命周期方法

我们这里看到他的核心代码在onCreate中，调用了很多类的方法，猜想这里的某个方法做工作了？
这时候我们就来注入我们的代码来跟踪是哪个方法出现问题了，这里有的同学有疑问，其实就这几个方法，直接一个一个看不就结了，哎，我们这篇文章就是要介绍静态分析技术，当然就需要做案例啦。
下面来看看我们怎么添加我们的日志信息，其实很简单，就是添加日志，需要修改smail文件，我们在去查看smail源码：

关于smail语法，本人认为不是很难，所以大家自己网上去搜一些资料学习一下即可，这里我们可以很清晰的看到调用了这些方法，那么我们就在每个方法加上我们的日志信息，这里加日志有两种方式，一种就是直接在这里调用系统的log方法，但是有两个问题：

• 需要导入包，在smail中修改
• 需要定义一个两个参数，一个是tag,msg,才能正常的打印log出来

明显这个方法有点麻烦，这里我们就自己定义一个MyLog类，然后反编译，得到MyLog的smail文件，添加到这个ShuqiApplication.smail的root目录下，然后在代码中直接调用即可，至于为何要放到root目录下，这样在代码中调用就不需要导入包了，比如SuqiApplication.smail中的一些静态方法调用：

编写日志类MyLog，这里就不粘贴代码了，我们新建一个项目之后，反编译得到MyLog.smail文件，放到目录中：

我们得到这个文件的时候，一定要注意，把MyLog.smail的包名信息删除，因为我们放到root目录下的，意味着这个MyLog类是没有任何包名的，这个需要注意，不然最后加的话，也是报错的。
我们在ShuqiApplication的onCreate方法中插入我们的日志方法：
invoke-static {}, LMyLog;->print()V

但是我们在加代码的时候，需要注意的是，要找对地方加，所谓找对地方，就是在上个方法调用完之后添加，比如：
invoke-virtual,invoke-static等，而且这些指令后面不能有：move-result-object，因为这个指令是获取方法的返回值，所以我们一般是这么加代码的：

• 在invoke-static/invoke-virtual指令他的返回类型是V之后可以加入
• 在invoke-static/invoke-virtual指令返回类型不是V,之后的move-result-object命令之后可以加入

加好了我们的日志代码之后，下面我们就回编译执行，在这个过程可能会遇到samil语法错误，这个就对应指定的文件修改就可以了，我们得到回编译的apk之后，可以在反编译一下，看看他的java代码：

我们看到了，我们添加的代码，在每个方法之后打印信息。
下面我们运行程序，同时开启我们的log的tag：adb logcat -s JW

看到我们打印的日志了，我们发现打印了三个log,这里需要注意的是，这里虽然打印了三个log,但是都是在不同的进程中，所以说一个进程中的log的话，只打印了一个，所以我们判断，问题出现在vr.h这个方法

我们查看这个方法源码：

果然，这个方法做了签名验证，不正确的话，直接退出程序。那么我们现在要想正常的运行程序的话，很简单了，直接注释这行代码：vr.h(this)
然后回编译，在运行，果然不报错了，这里就不在演示了：

好了，上面就通过注入代码，来跟踪问题，这个方法是很常用，也是很实在的。

静态分析Native代码

下面继续来介绍一下，如何使用IDA来静态分析native代码，这里一定要熟悉汇编指令，不然看起来很费劲的。
我们在反编译之后，看到他的onCreate方法中有一个加载so的代码

看看这个代码：

获取密码的方法，是native的，我们就来看看那个getDbPassword方法，用IDA打开libpsProcess.so文件：

我们看看这个函数的实现，我们一般直接看BL/BLX等信息，跳转逻辑，还有就是返回值，我们在函数的最后部分，发现一个重点，就是：BL __android_log_print 这个是在native层调用log的函数，我们在往上看，发现：tag是System.out.c
我们运行程序看起log看看，但是我们此时也可以在java层添加日志的：我们全局搜索这个方法，在yi这个类中调用的

我们修改yi.smail代码：

回编译，在运行程序，开启log：

adb logcat -s JW
adb logcat -s System.out.c

发现，返回的密码java层和native层是一样的。说明我们静态分析native还是有效的。

好了，到这里我们今天的内容就介绍完了，当然还有很多静态分析apk的方法，这里只是介绍了本人用到的技术。

案例下载：http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9308217
案例中有个说明文件，运行前请阅读~~

未解决的问题

1. 如何搞定apktool工具反编译出错的问题
   这个我在开始的时候也说了，这里出错的原因大部分是apk进行加固了，所以后面我会专门介绍一下如何解决这样的问题
2. 如何搞定让一个Apk可以调试
   我们在上面看到一个apk想要能调试的话，需要修改android:debug的值，但是有时候，我们会遇到修改失败，导致程序不能运行，后面会专门介绍有几种方式来让一个发布后的apk可以调试

技术总结

这篇文章我们介绍了如何使用静态方式去破解一个apk,我们在破解一个apk的时候，其实就是改点代码，然后能够运行起来，达到我们想要的功能，一般就是：

1. 注释特定功能，比如广告展示等
2. 得到方法的返回值，比如获取用户的密码
3. 添加我们的代码，比如加入我们自己的监测代码和广告等

我们在静态分析代码的时候，需要遵循的大体路线：

1. 首先能够反编译，得到AndroidManifest.xml文件，找到程序入口代码
2. 找到我们想要的代码逻辑，一般会结合界面分析，比如我们想得让用户登录成功，我们肯定想要得到用户登录界面Activity,这时候我们可以用adb shell dumpsys activity top命令得到Activity名称，然后用Eclipse自带的程序当前视图分析工具：得到控件名称，或者是在代码中获取layout布局文件，一般是setContentView方法的调用地方，然后用布局文件结合代码得到用户登录的逻辑，进行修改
3. 在关键的地方通过代码注入技术来跟踪代码执行逻辑
4. 注意方法的返回值，条件判断等比较显眼的代码
5. 对于有些apk中的源码，可能他有自己的加密算法，这时候我们需要获取到这个加密方法，如果加密方法比较复杂的话，我们就需要大批的测试数据来获取这个加密方法的逻辑，一般是输入和输出作为一个测试用例，比如阿里安全第一届比赛的第一题就可以用静态分析的方式破解，它内部就是一个加密算法，我们需要用测试数据来破解。
6. 对于那些System.loadLibrary加载so文件的代码，我们只需要找到这个so文件，然后用IDA打开进行静态分析，因为有些apk中把加密算法放到了so中了，这时候我们也可以通过测试数据来获取加密算法。
7. 通过上面的例子，我们可以总结一个方式，就是现在很多apk会做一些校验工作，一般在代码中包含：“signature”字符串信息，所以我们可以全局搜索一下，也许可以获取一些重要信息。
   

总结

这篇文章总算是讲解完了，其实早就想用写破解的文章了，因为破解比加固有意思，至少破解成功了有成就感。这篇文章主要介绍了如何通过静态分析方式破解，介绍了一些工具的时候，破解流程和破解技巧。最常用的就是代码注入技术和全局搜索关键字符串等方式，但是我们可以看到，现在市面上的很多apk，光通过静态分析是无法满足我们的破解需求了，所以动态分析方式就来了，而且动态方式破解难度会很大，需要掌握的东西也很多，我后面会分几篇文章来一一介绍动态破解的技巧和常见的问题。但是静态方式破解也是很重要的。当然也是动态分析的前提，所以我们既然玩破解，那么这两种技术都必须很好的掌握。