安卓APP逆向分析與保護機制是怎樣的

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)安卓APP逆向分析與保護機制是怎樣的，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

想知道Android App常見的保護方法及其對應(yīng)的逆向分析方法嗎？

安卓APP安全包含很多內(nèi)容，本次分享了混淆代碼、整體Dex加固、拆分 Dex 加固、虛擬機加固等方面。事實上，這些內(nèi)容也是國內(nèi)近幾年Android App安全保護的一種主要趨勢。

一、混淆代碼

Java代碼是非常容易反編譯的，作為一種跨平臺的、解釋型語言，Java 源代碼被編譯成中間“字節(jié)碼”存儲于class文件中。由于跨平臺的需要，這些字節(jié)碼帶有許多的語義信息，很容易被反編譯成Java源代碼。為了很好地保護Java源代碼，開發(fā)者往往會對編譯好的class文件進行混淆處理。

混淆就是對發(fā)布出去的程序進行重新組織和處理，使得處理后的代碼與處理前代碼完成相同的功能，而混淆后的代碼很難被反編譯，即使反編譯成功也很難得出程序的真正語義。ProGuard就是一個混淆代碼的開源項目，能夠?qū)ψ止?jié)碼進行混淆、縮減體積、優(yōu)化等處理。

Proguard處理流程圖如下所示，包含壓縮、優(yōu)化、混淆、預(yù)檢四個主要環(huán)節(jié)：

壓縮（Shrink）：檢測并移除代碼中無用的類、字段、方法和特性（Attribute）；

優(yōu)化（Optimize）：對字節(jié)碼進行優(yōu)化，移除無用的指令。優(yōu)化代碼，非入口節(jié)點類會加上private/static/final，沒有用到的參數(shù)會被刪除，一些方法可能會變成內(nèi)聯(lián)代碼；

混淆（Obfuscate）：使用a、b、c、d這樣簡短而無意義的名稱，對類、字段和方法進行重命名；

預(yù)檢（Preveirfy）：在Java平臺上對處理后的代碼進行預(yù)檢，確保加載的class文件是可執(zhí)行的。

在分享中，鐘亞平展示了利用Proguard，對Dex2jar進行反編譯處理后的Apk效果示例：

 
Proguard處理后

Proguard混淆器不僅能夠保護代碼，而且能夠精簡編譯后的程序大小，減少內(nèi)存占用。

混淆代碼逆向分析

如果想要反編譯混淆代碼，鐘亞平分享了一個國外的工具DEGUADR，它能夠通過統(tǒng)計的方式來解混淆。雖然這個工具的正確率達不到100%，但是能在一定程度上幫助反編譯代碼。

使用DEGUADR解混淆的示例：

com.xxxxx.common.util.CryptoUtil網(wǎng)站也提供了一種反編譯服務(wù)，如下所示：

java.lang.String a(byte[]) -> encodeToStringjava.lang.String a(byte[],boolean,java.lang.String) -> a byte[] a(byte[],byte[]) -> encrypt byte[] b(byte[]) -> getKey byte[] b(byte[],byte[]) -> decrypt byte[] d(java.lang.String) -> getKey java.lang.String a(byte,char[]) -> a java.lang.String a(java.io.File) -> getHash java.lang.String a(java.lang.String) -> c java.lang.String b(java.lang.String) -> encode

二、整體Dex加固

為了加強Android保護強度，隨著安全技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了新型的“加固技術(shù)”。DEX加固是對DEX文件進行加殼防護，防止被靜態(tài)反編譯工具破解而泄露源碼，最剛開始出現(xiàn)的是整體加固技術(shù)方案。

整體加固技術(shù)的原理如上所示，包括替換application/classes.dex、解密/動態(tài)加載原classes.dex、調(diào)用原application相關(guān)方法、將原application對象/名稱設(shè)置到系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)變量四大環(huán)節(jié)。其中最為關(guān)鍵的一步就是解密/動態(tài)加載原classes.dex，通過加密編譯好的最終dex源碼文件，然后在一個新項目中用新項目的application啟動來解密原項目代碼并加載到內(nèi)存中，再把當前進程替換為解密后的代碼，能夠很好地隱藏源碼并防止直接性的反編譯。

整體Dex加固逆向分析

整體Dex加固逆向分析有兩種常用的方法。其一是在內(nèi)存中暴力搜索 dex\n035，再 dump。以下是在32位系統(tǒng)中的效果示例：

另一種方法就是通過HookdvmDexFileOpenPartial(void* addr, int len, DvmDex**)。

三、拆分Dex加固

隨著業(yè)務(wù)規(guī)模發(fā)展到一定程度，不斷地加入新功能、添加新的類庫，代碼在急劇膨脹的同時，相應(yīng)的apk包的大小也急劇增加，那么簡單的整體加固方案就不能很好地滿足安全需求，在整體加固方案之外又出現(xiàn)了拆分加固的技術(shù)方案。

但是如上所示，dex文件在加固時，針對中間缺失的一部分數(shù)據(jù)會以解密后的數(shù)據(jù)來替換，有的時候這種拆分替換也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準確。那么到底應(yīng)該拆分什么樣的數(shù)據(jù)呢？就需要了解一下dex文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

Dex文件結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，以下圖示選取了其中較為重要的內(nèi)容。事實上，dex文件是一個以class為核心組裝起來的文件，其中最重要的是classdata和classcode兩部分，有其特定的接口和指令數(shù)據(jù)，選取這兩部分來拆分的話，即使拆分出來也不會泄露class數(shù)據(jù)和字節(jié)碼數(shù)據(jù)，反編譯出來也不完整，安全性較高。

拆分Dex加固逆向分析

對于dex拆分加固的逆向分析，如下所示，可以用classdata替換從而組裝成新的dex文件，雖然和原來的dex文件不會完全一致，但也在一定程度上復(fù)原了被拆分數(shù)據(jù)的樣子。

但要注意的是，這種方法僅適用于被拆分出去的數(shù)據(jù)變形一次性完成，也就是說，在有其他保護思路的情況下盡量避免使用，而且即使有需要也盡量選在用到這個類的時候才去恢復(fù)。

此外還有一個更底層一些的工具dexhunter，這個工具較為前衛(wèi)，但同時也有一些局限性，譬如部分指令數(shù)據(jù)會被優(yōu)化，形成的代碼界面不是很美觀等等。

四、虛擬機加固

虛擬機加固也屬于dex拆分加固的一種，它是對字節(jié)做了一些變化處理。如下所示，這是一個正常安卓系統(tǒng)中的代碼，在其中進行了虛擬機加固操作：

以add-int v0, v1, v2、sub-int v0, v1, v2、mul-int v0, v1, v2這三條指令進行替換，然后進行加固編譯，這樣子操作后，即使把替換后的數(shù)據(jù)恢復(fù)了，也不會以add-int v0, v1, v2、sub-int v0, v1, v2、mul-int v0, v1, v2這三條指令進行替換，然后進行加固編譯，這樣子操作后，即使把替換后的數(shù)據(jù)恢復(fù)了，也不會變形成為之前的字節(jié)碼，安全系數(shù)較高。

虛擬機加固逆向分析—HOOK JNI 接口

這種方式下的逆向分析，一方面可以通過HOOK JNI 接口來實現(xiàn)，它有兩種實現(xiàn)方式。

其一是類成員/靜態(tài)變量操作相關(guān)接口，比如：

GetStaticDoubleFieldSetStaticDoubleField GetDoubleField SetDoubleField … 

(byte, object, int,long…)

其二是反射調(diào)用類方法，比如：

CallVoidMethodACallBooleanMethodA CallShortMethodA CallObjectMethodA …

CallStaticVoidMethodACallStaticBooleanMethodA CallStaticShortMethodA CallStaticObjectMethodA …

(byte, int, long,double …)

CallObjectMethodA(JNIEnv* env, jobject object, jmethoID method, …) 

 
通過HOOKJNI 接口實現(xiàn)虛擬機加固逆向分析

通過HOOK JNI 接口不用逆向底層，就可以了解APP大致的調(diào)用流程。但是對于復(fù)雜的調(diào)用過程，或者虛擬化方法數(shù)量較多的情況，這種逆向分析手段看起來會比較混亂；對于不需要返射到Java層執(zhí)行的指令，如算術(shù)、邏輯運算等，則無法監(jiān)控到。

虛擬機加固逆向分析—分析指令操作碼映射

另一方面，也可以通過分析指令操作碼映射來逆向分析。在同一加固版本，或者映射關(guān)系相同的情況下，可以采取以下所示的方法：

但在實際情況中，每次加固時的映射關(guān)系都是隨機變化的，如下所示，這種情況下就無法直接建立映射關(guān)系。

不依賴于操作碼的映射關(guān)系只與虛擬機結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以需要根據(jù)偏移關(guān)系建立映射關(guān)系，從而進行逆向分析。

上述就是小編為大家分享的安卓APP逆向分析與保護機制是怎樣的了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。