Android SO 加壳(加密)与脱壳思路

   0x01 常见的Android SO加壳(加密)思路

    1.1 破坏Elf Header

    将Elf32_Ehdr 中的e_shoff, e_shnum, e_shstrndx, e_shentsize字段处理，变为无效值。由于在链接过程中，这些字段是无用的，所以可以随意修改，这会导致ida打不开这个so文件。

 

    1.2 删除Section Header

    同样的道理，在链接过程中，Section Header是没有用到的，可以随意删除，这会导致ida打不开这个so文件。

 

    1.3 有源码加密Section或者函数

    一是对section加壳，一个是对函数加壳。参考Android逆向之旅---基于对so中的section加密技术实现so加固，Android逆向之旅---基于对so中的函数加密技术实现so加固。

 

    1.4 无源码加密Section或者函数

    将解密函数放在另一个so中，只需保证解密函数在被加密函数执行前执行即可。和其他so一样，解密so的加载也放在类的初始化static{}中。我们可以在解密so加载过程中执行解密函数，就能保证被加密函数执行前解密。执行时机可以选在linker执行.init_array时，也可以选在OnLoad函数中。当然，解密so一定要放在被解密so后加载。否则，搜索进程空间找不到被解密的so。

    详细介绍和代码：无源码加解密实现 && NDK Native Hook 。

 

    1.5 自定义loader来加载SO，即从内存加载SO

    我们可以DIY SO，然后使用我们自定义的loader来加载，破解难度又加大了。详解的介绍参考SO文件格式及linker机制学习总结(1)，SO文件格式及linker机制学习总结(2)。

 

    1.6 在原so外面加一层壳

    

     packed so相当于把loader的代码插入到原so的init_array或者jni_onload处，然后重新打包成packed so，加载这个so，首先执行init_array或者jni_onload，在这里完成对原so的解密，从内存加载，并形成soinfo结构，然后替换原packed so的soinfo结构。

 

    1.7 llvm源码级混淆

    

    Clang ( 发音为 /klæŋ/) 是 LLVM 的一个编译器前端，它目前支持 C, C++, Objective-C 以及 Objective-C++ 等编程语言。Clang 对源程序进行词法分析和语义分析，并将分析结果转换为 Abstract Syntax Tree ( 抽象语法树 ) ，最后使用 LLVM 作为后端代码的生成器。

    在Android llvm源码级混淆比较成熟的是Safengine。

    如果想自己研究llvm源码级混淆，可以参考Android LLVM-Obfuscator C/C++ 混淆编译的深入研究，通过修改NDK的编译工具，来实现编译混淆。

 

    1.8 花指令

    通过在C语言中，内嵌arm汇编的方式，可以加入arm花指令，迷惑IDA。

 

    1.9 so vmp保护

    写一个arm虚拟机虚拟执行so中被保护的代码，在手机上效率是一个问题。    

 

    0x02 对应的脱壳思路

    1.1 针对破坏Elf Header和删除Section Header

    参考ELF section修复的一些思考。

    里面有个知识点，需要说明下：

    从DT_PLTGOT可以得到__global_offset_table的偏移位置。由got表的结构知道，__global_offset_table前是rel.dyn重定位结构，之后为rel.plt重定位结构，都与rel一一对应。我们还是以libPLTUtils.so为例，下载地址：http://download.csdn.net/detail/jltxgcy/9602803。

    arm-linux-androideabi-readelf -d ~/Public/libPLTUtils.so：

 

Dynamic section at offset 0x2e8c contains 32 entries: Tag Type Name/Value 0x00000003 (PLTGOT) 0x3fd4 0x00000002 (PLTRELSZ) 64 (bytes) 0x00000017 (JMPREL) 0xc74 0x00000014 (PLTREL) REL 0x00000011 (REL) 0xc24 0x00000012 (RELSZ) 80 (bytes) 0x00000013 (RELENT) 8 (bytes) 0x6ffffffa (RELCOUNT) 7 0x00000006 (SYMTAB) 0x18c 0x0000000b (SYMENT) 16 (bytes) 0x00000005 (STRTAB) 0x51c 0x0000000a (STRSZ) 1239 (bytes) 0x00000004 (HASH) 0x9f4 0x00000001 (NEEDED) Shared library: [liblog.so] 0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libdl.so] 0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libstdc++.so] 0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libm.so] 0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libc.so] 0x0000000e (SONAME) Library soname: [libPLTUtils.so] 0x0000001a (FINI_ARRAY) 0x3e80 0x0000001c (FINI_ARRAYSZ) 8 (bytes) 0x00000019 (INIT_ARRAY) 0x3e88 0x0000001b (INIT_ARRAYSZ) 4 (bytes) 0x00000010 (SYMBOLIC) 0x0 0x0000001e (FLAGS) SYMBOLIC BIND_NOW 0x6ffffffb (FLAGS_1) Flags: NOW 0x6ffffff0 (VERSYM) 0xb74 0x6ffffffc (VERDEF) 0xbe8 0x6ffffffd (VERDEFNUM) 1 0x6ffffffe (VERNEED) 0xc04 0x6fffffff (VERNEEDNUM) 1 0x00000000 (NULL) 0x0

    我们看到PLTGOT的value为0x3fb4。

 

    然后arm-linux-androideabi-readelf -r ~/Public/libPLTUtils.so：

 

Relocation section '.rel.dyn' at offset 0xc24 contains 10 entries: Offset Info Type Sym.Value Sym. Name 00003e80 00000017 R_ARM_RELATIVE 00003fb4 00000017 R_ARM_RELATIVE 00003fb8 00000017 R_ARM_RELATIVE 00003fbc 00000017 R_ARM_RELATIVE 00003fc0 00000017 R_ARM_RELATIVE 00003fc8 00000017 R_ARM_RELATIVE 00003fcc 00000017 R_ARM_RELATIVE 00004004 00000402 R_ARM_ABS32 00000000 puts 00003fc4 00000915 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 __gnu_Unwind_Find_exid 00003fd0 00001f15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 __cxa_call_unexpected Relocation section '.rel.plt' at offset 0xc74 contains 8 entries: Offset Info Type Sym.Value Sym. Name 00003fe0 00000216 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_atexit 00003fe4 00000116 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_finalize 00003fe8 00000416 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 puts 00003fec 00000916 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __gnu_Unwind_Find_exid 00003ff0 00000f16 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 abort 00003ff4 00001116 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 memcpy 00003ff8 00001c16 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_begin_cleanup 00003ffc 00001d16 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_type_match

    我们可以看到0x00003fb4恰好是其分界线。

 

    在ida中，是这样的。

.got:00003FB4 ; =========================================================================== .got:00003FB4 .got:00003FB4 ; Segment type: Pure data .got:00003FB4 AREA .got, DATA .got:00003FB4 ; ORG 0x3FB4 .got:00003FB4 global_fun_ptr DCD global_fun ; DATA XREF: Java_com_example_ndkplt_PLTUtils_pltTest+16o .got:00003FB4 ; Java_com_example_ndkplt_PLTUtils_pltTest+18r ... .got:00003FB8 __aeabi_unwind_cpp_pr0_ptr DCD __aeabi_unwind_cpp_pr0 ; DATA XREF: sub_E54+1Cr .got:00003FB8 ; .text:off_E98o .got:00003FBC __aeabi_unwind_cpp_pr1_ptr DCD __aeabi_unwind_cpp_pr1 ; DATA XREF: sub_E54+28r .got:00003FBC ; .text:off_E9Co .got:00003FC0 __aeabi_unwind_cpp_pr2_ptr DCD __aeabi_unwind_cpp_pr2 ; DATA XREF: sub_E54+34r .got:00003FC0 ; .text:off_EA0o .got:00003FC4 __gnu_Unwind_Find_exidx_ptr DCD __imp___gnu_Unwind_Find_exidx .got:00003FC4 ; DATA XREF: sub_EA4+8r .got:00003FC4 ; .text:off_F9Co .got:00003FC8 off_3FC8 DCD aCallTheMethod ; DATA XREF: sub_EA4+48r .got:00003FC8 ; .text:off_FA0o .got:00003FC8 ; "call the method" .got:00003FCC off_3FCC DCD 0x2304 ; DATA XREF: sub_EA4+4Cr .got:00003FCC ; .text:off_FA4o .got:00003FD0 __cxa_call_unexpected_ptr DCD __cxa_call_unexpected ; DATA XREF: sub_150C+3A8r .got:00003FD0 ; .text:off_18F8o .got:00003FD4 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_ DCD 0 ; DATA XREF: .plt:00000CBCo .got:00003FD4 ; .plt:off_CC4o .got:00003FD8 DCD 0 .got:00003FDC DCD 0 .got:00003FE0 __cxa_atexit_ptr DCD __imp___cxa_atexit ; DATA XREF: __cxa_atexit+8r .got:00003FE4 __cxa_finalize_ptr DCD __imp___cxa_finalize ; DATA XREF: __cxa_finalize+8r .got:00003FE8 puts_ptr DCD __imp_puts ; DATA XREF: puts+8r .got:00003FEC __gnu_Unwind_Find_exidx_ptr_0 DCD __imp___gnu_Unwind_Find_exidx .got:00003FEC ; DATA XREF: __gnu_Unwind_Find_exidx+8r .got:00003FF0 abort_ptr DCD __imp_abort ; DATA XREF: abort+8r .got:00003FF4 memcpy_ptr DCD __imp_memcpy ; DATA XREF: memcpy+8r .got:00003FF8 __cxa_begin_cleanup_ptr DCD __imp___cxa_begin_cleanup .got:00003FF8 ; DATA XREF: __cxa_begin_cleanup+8r .got:00003FFC __cxa_type_match_ptr DCD __imp___cxa_type_match .got:00003FFC ; DATA XREF: __cxa_type_match+8r .got:00003FFC ; .got ends

    我们在0x00003fb4地址前，看到了：

 

 

00004004 00000402 R_ARM_ABS32 00000000 puts 00003fc4 00000915 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 __gnu_Unwind_Find_exid 00003fd0 00001f15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 __cxa_call_unexpected

    在这个地址后面，看到了：

00003fe0 00000216 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_atexit 00003fe4 00000116 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_finalize 00003fe8 00000416 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 puts 00003fec 00000916 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __gnu_Unwind_Find_exid 00003ff0 00000f16 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 abort 00003ff4 00001116 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 memcpy 00003ff8 00001c16 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_begin_cleanup 00003ffc 00001d16 R_ARM_JUMP_SLOT 00000000 __cxa_type_match

 

 

    1.2 针对有源码加密Section或者函数     使用dlopen来加载so，返回一个soinfo结构体如下：

struct soinfo { const char name[SOINFO_NAME_LEN]; Elf32_Phdr *phdr; //Elf32_Phdr 实际内存地址 int phnum; unsigned entry; unsigned base; //SO 起始 unsigned size; //内存对齐后占用大小 int unused; // DO NOT USE, maintained for compatibility. unsigned *dynamic; //.dynamic 实际内存地址 unsigned wrprotect_start; //mprotect 调用 unsigned wrprotect_end; soinfo *next; //下一个 soinfo unsigned flags; const char *strtab; //.strtab 实际内存地址 Elf32_Sym *symtab; //. symtab 实际内存地址 //hash 起始位置:bucket – 2 * sizeof(int) unsigned nbucket; //size = nbucket * sizeof(int) unsigned nchain; //size = nchain * sizeof(int) unsigned *bucket; unsigned *chain; unsigned *plt_got; //对应.dynamic: DT_PLTGOT Elf32_Rel *plt_rel; //函数重定位表 unsigned plt_rel_count; Elf32_Rel *rel; //符号重定位表 unsigned rel_count; .... };

    得到这个结构体时，已经执行了init_array，已经实现了解密。剩下的工作就是如何恢复原so了，这部分参考ELF section修复的一些思考和从零打造简单的SODUMP工具。

 

    1.3 针对无源码加密Section或者函数和自定义loader来加载SO，即从内存加载SO

    和针对有源码加密Section或者函数类似，但不像原来那样，只要在ndk开发中调用dlopen即可。从soinfo结构体恢复so文件的时机，要选择在Android源码中，具体时机，如果日后有需要，再做研究。