第十三章:Native层安全深度剖析

第十三章:Native层安全深度剖析

本章字数:约16000字 阅读时间:约55分钟 难度等级:★★★★★

声明:本文中的公司名称、包名、API地址、密钥等均已脱敏处理。文中的"梦想世界"、"dreamworld"等均为虚构名称,与任何真实公司无关。


引言

在前面的章节中,我们多次提到Native层是安全防护的最后一道防线。本章将深入剖析Native层的安全机制,包括ELF文件格式、SO加载机制、保护技术以及逆向分析方法。


13.1 ELF文件格式

13.1.1 ELF结构概览

scss 复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    ELF文件结构                                   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │                    ELF Header                            │    │
│  │  • 魔数 (0x7F 'E' 'L' 'F')                              │    │
│  │  • 文件类型 (可执行/共享库/目标文件)                      │    │
│  │  • 目标架构 (ARM/ARM64/x86等)                           │    │
│  │  • 入口点地址                                            │    │
│  │  • Program Header表偏移                                  │    │
│  │  • Section Header表偏移                                  │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘    │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │                 Program Header Table                     │    │
│  │  • PT_LOAD (可加载段)                                    │    │
│  │  • PT_DYNAMIC (动态链接信息)                             │    │
│  │  • PT_GNU_RELRO (只读重定位)                             │    │
│  │  • PT_GNU_STACK (栈属性)                                 │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘    │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │                      Sections                            │    │
│  │  • .text (代码段)                                        │    │
│  │  • .rodata (只读数据)                                    │    │
│  │  • .data (已初始化数据)                                  │    │
│  │  • .bss (未初始化数据)                                   │    │
│  │  • .dynsym (动态符号表)                                  │    │
│  │  • .dynstr (动态字符串表)                                │    │
│  │  • .plt (过程链接表)                                     │    │
│  │  • .got (全局偏移表)                                     │    │
│  │  • .init_array (初始化函数数组)                          │    │
│  │  • .fini_array (终止函数数组)                            │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘    │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │                 Section Header Table                     │    │
│  │  • 各Section的元信息                                     │    │
│  │  • 名称、类型、标志、偏移、大小等                         │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘    │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

13.1.2 ELF Header解析

c 复制代码
// ELF64 Header结构
typedef struct {
    unsigned char e_ident[16];    // 魔数和标识
    uint16_t      e_type;         // 文件类型
    uint16_t      e_machine;      // 目标架构
    uint32_t      e_version;      // ELF版本
    uint64_t      e_entry;        // 入口点地址
    uint64_t      e_phoff;        // Program Header偏移
    uint64_t      e_shoff;        // Section Header偏移
    uint32_t      e_flags;        // 处理器特定标志
    uint16_t      e_ehsize;       // ELF Header大小
    uint16_t      e_phentsize;    // Program Header条目大小
    uint16_t      e_phnum;        // Program Header数量
    uint16_t      e_shentsize;    // Section Header条目大小
    uint16_t      e_shnum;        // Section Header数量
    uint16_t      e_shstrndx;     // 字符串表索引
} Elf64_Ehdr;

// e_ident字段
// [0-3]: 魔数 0x7F 'E' 'L' 'F'
// [4]:   类别 (1=32位, 2=64位)
// [5]:   字节序 (1=小端, 2=大端)
// [6]:   ELF版本
// [7]:   OS/ABI
// [8-15]: 填充

// e_type值
#define ET_NONE   0  // 未知类型
#define ET_REL    1  // 可重定位文件
#define ET_EXEC   2  // 可执行文件
#define ET_DYN    3  // 共享目标文件
#define ET_CORE   4  // Core文件

// e_machine值 (常见)
#define EM_ARM    40   // ARM
#define EM_AARCH64 183 // ARM64
#define EM_386    3    // x86
#define EM_X86_64 62   // x86_64

13.1.3 动态段解析

c 复制代码
// Dynamic段条目
typedef struct {
    int64_t  d_tag;    // 类型标签
    uint64_t d_val;    // 值或地址
} Elf64_Dyn;

// 重要的d_tag值
#define DT_NULL     0   // 结束标记
#define DT_NEEDED   1   // 依赖库名称
#define DT_PLTRELSZ 2   // PLT重定位大小
#define DT_PLTGOT   3   // PLT/GOT地址
#define DT_HASH     4   // 符号哈希表
#define DT_STRTAB   5   // 字符串表地址
#define DT_SYMTAB   6   // 符号表地址
#define DT_STRSZ    10  // 字符串表大小
#define DT_SYMENT   11  // 符号表条目大小
#define DT_INIT     12  // 初始化函数地址
#define DT_FINI     13  // 终止函数地址
#define DT_SONAME   14  // 共享库名称
#define DT_RPATH    15  // 库搜索路径
#define DT_JMPREL   23  // PLT重定位表地址
#define DT_INIT_ARRAY    25  // 初始化函数数组
#define DT_FINI_ARRAY    26  // 终止函数数组
#define DT_INIT_ARRAYSZ  27  // 初始化数组大小
#define DT_FINI_ARRAYSZ  28  // 终止数组大小

13.2 SO加载机制

13.2.1 Android Linker

scss 复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    SO加载流程                                    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│    ┌──────────────────────────────────────────────────────┐     │
│    │              System.loadLibrary("xxx")               │     │
│    └──────────────────────────────────────────────────────┘     │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│    ┌──────────────────────────────────────────────────────┐     │
│    │              Runtime.loadLibrary0()                  │     │
│    │              查找库文件路径                            │     │
│    └──────────────────────────────────────────────────────┘     │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│    ┌──────────────────────────────────────────────────────┐     │
│    │              nativeLoad() [JNI]                      │     │
│    │              调用dlopen()                             │     │
│    └──────────────────────────────────────────────────────┘     │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│    ┌──────────────────────────────────────────────────────┐     │
│    │              Linker: do_dlopen()                     │     │
│    │              1. 查找/加载SO文件                        │     │
│    │              2. 解析ELF头                             │     │
│    │              3. 映射到内存                            │     │
│    │              4. 处理依赖库                            │     │
│    │              5. 重定位                                │     │
│    │              6. 调用构造函数                          │     │
│    └──────────────────────────────────────────────────────┘     │
│                            │                                     │
│                            ▼                                     │
│    ┌──────────────────────────────────────────────────────┐     │
│    │              JNI_OnLoad() [如果存在]                  │     │
│    │              注册Native方法                           │     │
│    └──────────────────────────────────────────────────────┘     │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

13.2.2 库搜索路径

java 复制代码
/**
 * Android库搜索路径
 */
public class LibrarySearchPath {
    
    /**
     * 库搜索顺序
     */
    public static String[] getSearchPaths(Context context) {
        return new String[] {
            // 1. 应用私有库目录
            context.getApplicationInfo().nativeLibraryDir,
            // 例如: /data/app/com.example.app/lib/arm64-v8a/
            
            // 2. 系统库目录
            "/system/lib64",  // 64位
            "/system/lib",    // 32位
            
            // 3. Vendor库目录
            "/vendor/lib64",
            "/vendor/lib",
            
            // 4. 其他系统路径
            "/system/product/lib64",
            "/system/ext/lib64"
        };
    }
}

13.2.3 JNI_OnLoad机制

c 复制代码
// JNI_OnLoad函数原型
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    JNIEnv *env;
    
    // 获取JNIEnv
    if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**)&env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    }
    
    // 动态注册Native方法
    JNINativeMethod methods[] = {
        {"nativeMethod1", "(I)V", (void*)native_method1},
        {"nativeMethod2", "(Ljava/lang/String;)I", (void*)native_method2},
    };
    
    jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/NativeClass");
    if (clazz == NULL) {
        return JNI_ERR;
    }
    
    if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, methods, 
            sizeof(methods)/sizeof(methods[0])) < 0) {
        return JNI_ERR;
    }
    
    return JNI_VERSION_1_6;
}

13.3 Native层保护技术

13.3.1 符号混淆

复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    符号混淆技术                                  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  技术                效果                    实现方式            │
│  ─────────────────────────────────────────────────────────────  │
│  符号剥离            移除调试符号            strip命令           │
│                     减小文件大小                                 │
│                                                                  │
│  符号重命名          函数名变为无意义        LLVM混淆            │
│                     增加分析难度            自定义脚本           │
│                                                                  │
│  动态注册            隐藏JNI方法名          JNI_OnLoad           │
│                     防止静态分析            RegisterNatives      │
│                                                                  │
│  字符串加密          运行时解密字符串        自定义加密           │
│                     防止字符串搜索          OLLVM               │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

13.3.2 控制流平坦化

c 复制代码
// 原始代码
int original_function(int x) {
    if (x > 0) {
        return x * 2;
    } else {
        return x + 1;
    }
}

// 控制流平坦化后
int flattened_function(int x) {
    int state = 0;
    int result = 0;
    
    while (1) {
        switch (state) {
            case 0:  // 入口
                if (x > 0) {
                    state = 1;
                } else {
                    state = 2;
                }
                break;
                
            case 1:  // x > 0分支
                result = x * 2;
                state = 3;
                break;
                
            case 2:  // x <= 0分支
                result = x + 1;
                state = 3;
                break;
                
            case 3:  // 出口
                return result;
        }
    }
}

13.3.3 虚假控制流

c 复制代码
// 插入永远不会执行的虚假分支
int function_with_bogus_flow(int x) {
    int result;
    
    // 虚假条件(永远为假)
    if ((x * x) < 0) {  // 平方永远非负
        // 虚假代码块
        result = x ^ 0xDEADBEEF;
        result = result >> 16;
        // 更多混淆代码...
    }
    
    // 真实逻辑
    result = x * 2;
    
    // 另一个虚假条件
    if ((x | x) != x) {  // 永远为假
        result = ~result;
    }
    
    return result;
}

13.3.4 反调试技术

c 复制代码
// Native层反调试实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <dlfcn.h>

/**
 * 检测ptrace
 */
int detect_ptrace() {
    // 方法1: 尝试ptrace自己
    if (ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL) == -1) {
        return 1;  // 已被调试
    }
    ptrace(PTRACE_DETACH, 0, NULL, NULL);
    
    return 0;
}

/**
 * 检测/proc/self/status
 */
int detect_status() {
    char buf[512];
    int fd = open("/proc/self/status", O_RDONLY);
    if (fd < 0) return 0;
    
    int len = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1);
    close(fd);
    
    if (len <= 0) return 0;
    buf[len] = '\0';
    
    // 查找TracerPid
    char *tracer = strstr(buf, "TracerPid:");
    if (tracer) {
        int pid = atoi(tracer + 10);
        if (pid != 0) {
            return 1;  // 被调试
        }
    }
    
    return 0;
}

/**
 * 检测/proc/self/wchan
 */
int detect_wchan() {
    char buf[64];
    int fd = open("/proc/self/wchan", O_RDONLY);
    if (fd < 0) return 0;
    
    int len = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1);
    close(fd);
    
    if (len <= 0) return 0;
    buf[len] = '\0';
    
    // 被ptrace时wchan通常是ptrace_stop
    if (strstr(buf, "ptrace") != NULL) {
        return 1;
    }
    
    return 0;
}

/**
 * 检测断点
 */
int detect_breakpoint(void *addr) {
    // ARM64断点指令: 0xD4200000 (BRK #0)
    // ARM断点指令: 0xE7F001F0
    unsigned int *ptr = (unsigned int *)addr;
    
    #if defined(__aarch64__)
    if ((*ptr & 0xFFE0001F) == 0xD4200000) {
        return 1;  // 检测到断点
    }
    #elif defined(__arm__)
    if (*ptr == 0xE7F001F0) {
        return 1;
    }
    #endif
    
    return 0;
}

/**
 * 时间检测
 */
int detect_timing() {
    struct timespec start, end;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start);
    
    // 执行一些操作
    volatile int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        sum += i;
    }
    
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end);
    
    // 计算耗时(纳秒)
    long elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000000000L + 
                   (end.tv_nsec - start.tv_nsec);
    
    // 如果耗时异常长,可能被调试
    if (elapsed > 10000000) {  // 10ms
        return 1;
    }
    
    return 0;
}

/**
 * 检测Frida
 */
int detect_frida() {
    // 检测Frida特征端口
    int ports[] = {27042, 27043};
    for (int i = 0; i < sizeof(ports)/sizeof(ports[0]); i++) {
        int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (sock < 0) continue;
        
        struct sockaddr_in addr;
        addr.sin_family = AF_INET;
        addr.sin_port = htons(ports[i]);
        addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        
        // 设置非阻塞
        int flags = fcntl(sock, F_GETFL, 0);
        fcntl(sock, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
        
        int ret = connect(sock, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
        close(sock);
        
        if (ret == 0 || errno == EINPROGRESS) {
            return 1;  // 端口开放,可能有Frida
        }
    }
    
    // 检测Frida特征文件
    const char *frida_files[] = {
        "/data/local/tmp/frida-server",
        "/data/local/tmp/re.frida.server",
        NULL
    };
    
    for (int i = 0; frida_files[i] != NULL; i++) {
        if (access(frida_files[i], F_OK) == 0) {
            return 1;
        }
    }
    
    // 检测Frida gadget
    char maps[256];
    snprintf(maps, sizeof(maps), "/proc/%d/maps", getpid());
    FILE *fp = fopen(maps, "r");
    if (fp) {
        char line[512];
        while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
            if (strstr(line, "frida") || strstr(line, "gadget")) {
                fclose(fp);
                return 1;
            }
        }
        fclose(fp);
    }
    
    return 0;
}

/**
 * 反调试主函数
 */
void anti_debug_check() {
    if (detect_ptrace() || 
        detect_status() || 
        detect_wchan() ||
        detect_frida()) {
        // 检测到调试,采取行动
        exit(0);  // 或者其他处理
    }
}

/**
 * 反调试线程
 */
void *anti_debug_thread(void *arg) {
    while (1) {
        anti_debug_check();
        usleep(1000000);  // 1秒检测一次
    }
    return NULL;
}

/**
 * 启动反调试
 */
__attribute__((constructor))
void init_anti_debug() {
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, anti_debug_thread, NULL);
    pthread_detach(thread);
}

13.4 逆向分析方法

13.4.1 静态分析工具

objectivec 复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    Native逆向工具                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  工具              类型          特点                            │
│  ─────────────────────────────────────────────────────────────  │
│  IDA Pro          反汇编器      功能最强大                       │
│                                 支持多架构                       │
│                                 强大的反编译                     │
│                                                                  │
│  Ghidra           反汇编器      NSA开源                          │
│                                 免费                             │
│                                 反编译质量高                     │
│                                                                  │
│  radare2          反汇编器      开源免费                         │
│                                 命令行界面                       │
│                                 脚本化能力强                     │
│                                                                  │
│  Binary Ninja     反汇编器      现代化界面                       │
│                                 API友好                          │
│                                 中间表示强大                     │
│                                                                  │
│  objdump          命令行工具    简单快速                         │
│                                 Linux自带                        │
│                                                                  │
│  readelf          命令行工具    ELF分析                          │
│                                 查看结构信息                     │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

13.4.2 动态分析方法

python 复制代码
# Frida脚本示例:Hook Native函数

import frida
import sys

# Hook脚本
hook_script = """
// Hook dlopen
Interceptor.attach(Module.findExportByName(null, "dlopen"), {
    onEnter: function(args) {
        var path = Memory.readUtf8String(args[0]);
        console.log("[dlopen] Loading: " + path);
    },
    onLeave: function(retval) {
        console.log("[dlopen] Handle: " + retval);
    }
});

// Hook特定函数
var targetModule = Process.findModuleByName("libSecurityCore.so");
if (targetModule) {
    console.log("Found module at: " + targetModule.base);
    
    // 枚举导出函数
    var exports = targetModule.enumerateExports();
    exports.forEach(function(exp) {
        console.log("Export: " + exp.name + " @ " + exp.address);
    });
    
    // Hook特定偏移的函数
    var targetAddr = targetModule.base.add(0x1234);
    Interceptor.attach(targetAddr, {
        onEnter: function(args) {
            console.log("Function called!");
            console.log("  arg0: " + args[0]);
            console.log("  arg1: " + args[1]);
            
            // 打印调用栈
            console.log(Thread.backtrace(this.context, Backtracer.ACCURATE)
                .map(DebugSymbol.fromAddress).join('\n'));
        },
        onLeave: function(retval) {
            console.log("  return: " + retval);
        }
    });
}

// Hook JNI函数
var jniEnv = Java.vm.getEnv();
var RegisterNatives = jniEnv.handle.readPointer().add(215 * Process.pointerSize).readPointer();

Interceptor.attach(RegisterNatives, {
    onEnter: function(args) {
        var className = Java.vm.getEnv().getStringUtfChars(
            Java.vm.getEnv().callObjectMethod(args[1], 
                Java.vm.getEnv().getMethodId(
                    Java.vm.getEnv().findClass("java/lang/Class"),
                    "getName", "()Ljava/lang/String;"
                )
            ), null
        );
        console.log("[RegisterNatives] Class: " + className);
        
        var methodCount = args[3].toInt32();
        var methods = args[2];
        
        for (var i = 0; i < methodCount; i++) {
            var methodName = methods.add(i * Process.pointerSize * 3).readPointer().readUtf8String();
            var methodSig = methods.add(i * Process.pointerSize * 3 + Process.pointerSize).readPointer().readUtf8String();
            var methodPtr = methods.add(i * Process.pointerSize * 3 + Process.pointerSize * 2).readPointer();
            
            console.log("  " + methodName + methodSig + " -> " + methodPtr);
        }
    }
});
"""

def on_message(message, data):
    if message['type'] == 'send':
        print("[*] " + message['payload'])
    else:
        print(message)

# 连接设备
device = frida.get_usb_device()
pid = device.spawn(["com.dreamworld.app"])
session = device.attach(pid)

# 注入脚本
script = session.create_script(hook_script)
script.on('message', on_message)
script.load()

# 恢复进程
device.resume(pid)

# 保持运行
sys.stdin.read()

13.4.3 Unidbg分析技巧

java 复制代码
/**
 * Unidbg高级分析技巧
 */
public class UnidbgAdvancedAnalysis {
    
    private AndroidEmulator emulator;
    private VM vm;
    private Module module;
    
    /**
     * 设置内存断点
     */
    public void setMemoryBreakpoint(long address) {
        emulator.getBackend().hook_add_new(new ReadHook() {
            @Override
            public void hook(Backend backend, long address, int size, Object user) {
                System.out.println("Memory read at: 0x" + Long.toHexString(address));
                // 打印调用栈
                emulator.getUnwinder().unwind();
            }
        }, address, address + 4, null);
    }
    
    /**
     * 跟踪函数调用
     */
    public void traceFunction(long address) {
        emulator.traceCode(address, address + 0x1000);
    }
    
    /**
     * Hook系统调用
     */
    public void hookSyscall() {
        emulator.getSyscallHandler().addIOResolver(new IOResolver<AndroidFileIO>() {
            @Override
            public FileResult<AndroidFileIO> resolve(Emulator<AndroidFileIO> emulator, 
                    String pathname, int oflags) {
                System.out.println("Open file: " + pathname);
                return null;  // 使用默认处理
            }
        });
    }
    
    /**
     * 分析加密函数
     */
    public void analyzeEncryption() {
        // Hook常见加密函数
        Symbol aesEncrypt = module.findSymbolByName("AES_encrypt");
        if (aesEncrypt != null) {
            emulator.attach().addBreakPoint(aesEncrypt.getAddress(), new BreakPointCallback() {
                @Override
                public boolean onHit(Emulator<?> emulator, long address) {
                    RegisterContext ctx = emulator.getContext();
                    
                    // 读取参数
                    UnidbgPointer input = ctx.getPointerArg(0);
                    UnidbgPointer output = ctx.getPointerArg(1);
                    UnidbgPointer key = ctx.getPointerArg(2);
                    
                    System.out.println("AES_encrypt called:");
                    System.out.println("  Input: " + bytesToHex(input.getByteArray(0, 16)));
                    System.out.println("  Key: " + bytesToHex(key.getByteArray(0, 16)));
                    
                    return true;  // 继续执行
                }
            });
        }
    }
    
    /**
     * 导出内存
     */
    public void dumpMemory(long address, int size, String filename) {
        byte[] data = emulator.getBackend().mem_read(address, size);
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filename)) {
            fos.write(data);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    /**
     * 搜索内存
     */
    public List<Long> searchMemory(byte[] pattern) {
        List<Long> results = new ArrayList<>();
        
        for (MemoryBlock block : emulator.getMemory().getMemoryMap()) {
            byte[] data = emulator.getBackend().mem_read(block.getAddress(), (int) block.getSize());
            
            for (int i = 0; i <= data.length - pattern.length; i++) {
                boolean match = true;
                for (int j = 0; j < pattern.length; j++) {
                    if (data[i + j] != pattern[j]) {
                        match = false;
                        break;
                    }
                }
                if (match) {
                    results.add(block.getAddress() + i);
                }
            }
        }
        
        return results;
    }
    
    private String bytesToHex(byte[] bytes) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : bytes) {
            sb.append(String.format("%02X", b));
        }
        return sb.toString();
    }
}

13.5 案例分析:梦想世界APP的Native保护

13.5.1 保护机制分析

通过对梦想世界APP的libSecurityCore.so分析,我们发现了以下保护机制:

复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                libSecurityCore.so 保护分析                       │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  保护层次          具体实现                                      │
│  ─────────────────────────────────────────────────────────────  │
│  符号保护          • 导出符号使用混淆名称                        │
│                   • 如: oGetPriId2b3c4d5e6f7a8b9c0d1e2f3a4b      │
│                   • JNI方法动态注册                              │
│                                                                  │
│  代码保护          • 控制流平坦化                                │
│                   • 虚假控制流                                   │
│                   • 指令替换                                     │
│                                                                  │
│  字符串保护        • 关键字符串加密存储                          │
│                   • 运行时解密                                   │
│                                                                  │
│  反调试            • ptrace检测                                  │
│                   • TracerPid检测                               │
│                   • 时间检测                                     │
│                   • Frida检测                                    │
│                                                                  │
│  完整性校验        • SO文件哈希校验                              │
│                   • 代码段校验                                   │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

13.5.2 绕过策略

java 复制代码
/**
 * 使用Unidbg绕过Native保护
 */
public class NativeProtectionBypass {
    
    /**
     * 绕过反调试
     * Unidbg本身就不会触发大多数反调试检测
     */
    public void bypassAntiDebug() {
        // 1. Unidbg不是真实的调试器,不会被ptrace检测
        // 2. 模拟环境中没有TracerPid
        // 3. 没有Frida特征
        
        // 如果SO内部有时间检测,可以Hook时间函数
        emulator.getSyscallHandler().addIOResolver(new IOResolver<AndroidFileIO>() {
            @Override
            public FileResult<AndroidFileIO> resolve(Emulator<AndroidFileIO> emulator, 
                    String pathname, int oflags) {
                // 对/proc/self/status返回伪造内容
                if (pathname.equals("/proc/self/status")) {
                    return FileResult.success(new ByteArrayFileIO(
                        oflags, pathname, 
                        "TracerPid:\t0\n".getBytes()
                    ));
                }
                return null;
            }
        });
    }
    
    /**
     * 处理符号混淆
     */
    public void handleObfuscatedSymbols() {
        // 通过JNI_OnLoad找到真实的方法映射
        // 或者通过行为分析确定函数功能
        
        // 枚举所有导出符号
        for (Symbol symbol : module.getExportedSymbols()) {
            System.out.println("Symbol: " + symbol.getName() + 
                             " @ 0x" + Long.toHexString(symbol.getAddress()));
        }
        
        // 通过特征匹配识别函数
        // 例如:签名函数通常会调用加密库函数
    }
    
    /**
     * 处理字符串加密
     */
    public void handleStringEncryption() {
        // 方法1: 在字符串使用点设置断点,观察解密后的值
        // 方法2: 找到解密函数,直接调用
        // 方法3: 动态跟踪,记录所有解密的字符串
        
        // Hook常见的字符串操作函数
        Symbol strlen = module.findSymbolByName("strlen");
        if (strlen != null) {
            emulator.attach().addBreakPoint(strlen.getAddress(), new BreakPointCallback() {
                @Override
                public boolean onHit(Emulator<?> emulator, long address) {
                    UnidbgPointer str = emulator.getContext().getPointerArg(0);
                    String s = str.getString(0);
                    if (s != null && !s.isEmpty()) {
                        System.out.println("String: " + s);
                    }
                    return true;
                }
            });
        }
    }
}

13.6 本章小结

本章我们深入剖析了Native层的安全机制和逆向分析方法:

13.6.1 技术要点回顾

css 复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      本章技术要点                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  1. ELF文件格式                                                  │
│     • ELF Header结构                                             │
│     • Program Header与Section Header                            │
│     • 动态段与符号表                                             │
│                                                                  │
│  2. SO加载机制                                                   │
│     • Android Linker工作流程                                     │
│     • 库搜索路径                                                 │
│     • JNI_OnLoad机制                                             │
│                                                                  │
│  3. Native保护技术                                               │
│     • 符号混淆                                                   │
│     • 控制流平坦化                                               │
│     • 虚假控制流                                                 │
│     • 反调试技术                                                 │
│                                                                  │
│  4. 逆向分析方法                                                 │
│     • 静态分析工具                                               │
│     • 动态分析方法                                               │
│     • Unidbg高级技巧                                             │
│                                                                  │
│  5. 实战案例                                                     │
│     • 保护机制识别                                               │
│     • 绕过策略                                                   │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

13.6.2 下一章预告

在下一章《防护设计最佳实践》中,我们将从防御者的角度,探讨如何设计安全的移动应用:

  • 安全架构设计原则
  • 多层防护策略
  • 密钥管理最佳实践
  • 安全开发流程

本章完

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