APK反逆向之一：监控debug
xcllch
7年前
<p>在开发和逆向过程中很多时候都需要动态调试，开发时候可以用开发 android 的 IDE进行调试，native层也可用调试，Android Studio早就可以进行 native 的debug调试了。但是在 release 后的 apk 如果还检测到了 debug 调试，那么说明该 apk 正被破解。</p> <h2><strong>0x00 简介</strong></h2> <p>在 apk 被调试的时候，有很多特征可以检测到，比如 hook so的时候需要分析 maps文件确定内存加载的位置，还有调试器很 android 设备进行接口通讯需要开启端口映射。这些特征都可以被作为检测 debug 的一种手段。</p> <p>下面介绍了几种检测 debug 的方式，有些案例只是介绍思路，具体的实现方式需要进行更改，例如监控 tcp 端口，需要改成 service 形式在后台运行。</p> <p>检测 debug 是为了防止应用被逆向动态分析，所以检测的方法也都是采用 native 开发提高被逆向的成本。</p> <h2><strong>0x01 debug开关</strong></h2> <p>debug 开关默认在编译 release 版本的时候自己会关闭，但是你还是可以通过显示的设置把他打开。但是如果你这么干了，估计你老板要打死你。</p> <p>release 版本开启 debug 调试，修改项目 build.gradle中 的 buildTypes 参数： debuggable true</p> <pre> <code class="language-java">android { buildTypes { release { debuggable true minifyEnabled false proguardFiles.add(file("proguard-rules.pro")) signingConfig = $("android.signingConfigs.myConfig") } } }</code></pre> <p>获取 debuggable 的值也很简单通过API接口就可以：</p> <pre> <code class="language-java">void detectOsDebug(){ boolean connected = android.os.Debug.isDebuggerConnected(); Log.d(TAG, "debugger connect status:" + connected); }</code></pre> <p>这种方式获取的值其实意义不大，发布的 release 版本基本没有会开启的除非失误。</p> <h2><strong>0x02 单步检测</strong></h2> <p>单步调试的原理很简单：检测某段代码执行的时间，动态调试的时候肯定会在一些地方下断点，如果一段代码执行时间超过2秒（这里需要排除耗时的io读写等操作），则可以认为 apk 可能被动态分析。</p> <p>示例代码：</p> <pre> <code class="language-java">JNIEXPORT void single_step(){ time(&start_time); //实际需要监控的代码 sleep(4); //--------------- time(&end_time); LOGD("start time:%d, end time:%d", start_time, end_time); if(end_time - start_time > 2){ LOGD("fit single_step"); } }</code></pre> <p>这里的时间间隔可以根据实际情况作调整。</p> <h2><strong>0x03 监控TarcePid</strong></h2> <p>在 apk 被附加进程的时候在 /proc/{pid}/status , /proc/{pid}/task/{pid}/status 文件中会保存附件进程的 pid ： TarcePid : 1212 。只需要读取这两个文件中的 TarcePid 是不是为0，如果不为0则可能被附加了进程。</p> <p>示例代码：</p> <pre> <code class="language-java">void tarce_pid(char* path){ char buf[BUFF_LEN]; FILE *fp; int trace_pid = 0; fp = fopen(path, "r"); if (fp == NULL) { LOGE("status open failed:[error:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); return; } while (fgets(buf, BUFF_LEN, fp)) { if (strstr(buf, "TracerPid")) { char *strok_rPtr, *temp; temp = strtok_r(buf, ":", &strok_rPtr); temp = strtok_r(NULL, ":", &strok_rPtr); trace_pid = atoi(temp); LOGD("%s, TarcePid:%d", path, trace_pid); } } fclose(fp); return; } JNIEXPORT void tarce_pid_monitor(){ LOGD("tarce_pid_monitor"); int pid = getpid(); char path[BUFF_LEN]; sprintf(path, "/proc/%d/status", pid); tarce_pid(path); sprintf(path, "/proc/%d/task/%d/status", pid, pid); tarce_pid(path); }</code></pre> <p>检测结果：</p> <pre> <code class="language-java">10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: tarce_pid_monitor 10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: /proc/11538/status, TarcePid:11669 10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: /proc/11538/task/11538/status, TarcePid:11669</code></pre> <h2><strong>0x04 监控tcp端口</strong></h2> <p>进行 debug 调试必然会开启端口映射，我们可以监控比较常用的逆向工具开启的端口，当然作弊者也可以修改端口。但是前提也是在了解了检测手段下。Android中开启的端口会保存在文件 proc/net/tcp 文件中。</p> <p>示例代码：</p> <pre> <code class="language-java">JNIEXPORT void tcp_monitor(JNIEnv *env, jclass thiz){ LOGD("tcp_monitor"); char buff[BUFF_LEN]; FILE *fp; const char dir[] = "/proc/net/tcp"; fp = fopen(dir, "r"); if(fp == NULL){ LOGE("file failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); return; } while(fgets(buff, BUFF_LEN, fp)){ if(strstr(buff, TCP_PORT) != NULL){ LOGI("Line:%s", buff); fclose(fp); return; } } }</code></pre> <p>这里的 TCP_PORT 为 "5D8A",也就是10进制的23946，这是ida默认的端口。</p> <h2><strong>0x05 监控maps文件</strong></h2> <p>/proc/{pid}/maps 文件中保存了 app 运行的加载的内存信息。所有maps文件被进行ACCESS 或者 OPEN 操作都是有风险的。</p> <p>可以通过 inotify 对 maps 文件进行监控，这里采用了子线程进行循环监控。</p> <p>这里采用两种方式进行监控，一种阻塞的方式，一种非阻塞的方式（通过select）。</p> <h3>阻塞</h3> <p>代码示例：</p> <pre> <code class="language-java">void *inotify_maps_block() { LOGD("start by block"); int fd; //文件描述符 int wd; //监视器标识符 int event_len; //事件长度 char buffer[EVENT_BUFF_LEN]; //事件buffer char map_path[PATH_LEN]; //监控文件路径 stop = 0; //初始化监控 fd = inotify_init(); pid_t pid = getpid(); sprintf(map_path, "/proc/%d/", pid); //获取当前APP maps路径 if (fd == -1) { LOGE("inotify_init [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); return NULL; } wd = inotify_add_watch(fd, map_path, IN_ALL_EVENTS); //添加监控 所有事件 LOGD("add watch success path:%s", map_path); while (1) { if (stop == 1) break; //停止监控 event_len = read(fd, buffer, EVENT_BUFF_LEN); //读取事件 if (event_len < 0) { LOGE("inotify_event read failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); return NULL; } int i = 0; while (i < event_len) { struct inotify_event *event = (struct inotify_event *) &buffer[i]; //过滤maps文件 if (event->len && !strcmp(event->name, "maps")) { if (event->mask & IN_CREATE) { LOGD("create: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_DELETE) { LOGD("delete: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_MODIFY) { LOGD("modified: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_ACCESS) { LOGD("access: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_OPEN) { LOGD("open : %s", event->name); } else { LOGD("other event [name:%s, mask:%x]", event->name, event->mask); } } i += EVENT_SIZE + event->len; } } inotify_rm_watch(fd, wd); LOGD("rm watch"); close(fd); }</code></pre> <p>阻塞方法监控的是 /proc/{pid}/ 文件夹，如果直接监控 maps 文件，可能造成无法结束线程。如果正常用户没有对 maps 文件操作，那么函数就会一直阻塞在 read() 方法。而监控 /proc/{pid} 文件夹，改文件夹下其他文件会有操作,所以不会阻塞在 read() 。</p> <h3><strong>非阻塞</strong></h3> <p>代码示例：</p> <pre> <code class="language-java">void *inotify_maps_unblock() { LOGD("start by unblock"); int fd; //文件描述符 int wd; //监视器标识符 int event_len; //事件长度 char buffer[EVENT_BUFF_LEN]; //事件buffer char map_path[PATH_LEN]; //监控文件路径 fd_set fds; //fd_set struct timeval time_to_wait; //超时时间 stop = 0; //初始化监控 fd = inotify_init(); pid_t pid = getpid(); sprintf(map_path, "/proc/%d/maps", pid); //获取当前APP maps路径 if (fd == -1) { LOGE("inotify_init [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); return NULL; } wd = inotify_add_watch(fd, map_path, IN_ALL_EVENTS); //添加监控 所有事件 LOGD("add watch success path:%s, fd:%d, wd:%d", map_path, fd, wd); while (1) { if (stop == 2) break; //停止监控 FD_ZERO(&fds); FD_SET(fd, &fds); //之前我把初始化放在循环外 第一次可以阻塞,后面就直接跳过了 time_to_wait.tv_sec = 3; time_to_wait.tv_usec = 0; int rev = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, &time_to_wait);//fd, readfds, writefds, errorfds, timeout:NULL阻塞, {0.0}直接过, timeout //int rev = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, NULL);//fd, readfds, writefds, errorfds, timeout:NULL阻塞, {0.0}直接过, timeout LOGD("select status_code: %d", rev); if (rev < 0) { //error LOGE("select failed [error:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); } else if (rev == 0) { //timeout LOGD("select timeout"); } else { // event_len = read(fd, buffer, EVENT_BUFF_LEN); //读取事件 if (event_len < 0) { LOGE("inotify_event read failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno)); return NULL; } int i = 0; while (i < event_len) { //注意:这里监控的是maps文件,所以event->name 参数为空 struct inotify_event *event = (struct inotify_event *) &buffer[i]; if (event->mask & IN_CREATE) { LOGD("create: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_DELETE) { LOGD("delete: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_MODIFY) { LOGD("modified: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_ACCESS) { LOGD("access: %s", event->name); } else if (event->mask & IN_OPEN) { LOGD("open : %s", event->name); } else { LOGD("other event [name:%s, mask:%x]", event->name, event->mask); } i += EVENT_SIZE + event->len; } } } close(fd); inotify_rm_watch(fd, wd); LOGD("rm watch"); }</code></pre> <p>通过 select() 来绝对阻塞方式，最后一个参数（timeval）控制超时时间：</p> <ul> <li> <p>NULL 阻塞与上面阻塞方式一样</p> </li> <li> <p>timeval 设置超时时间</p> </li> </ul> <p>timeval.tv_sec 为秒数</p> <p>timeval.tv_usec 为微秒</p> <p>注timeval 每次调用过 select 方法会被初始化为{0，0}，所以必须每次都在循环内复制。我也不知道为什么，试了好久。</p> <p> </p> <p>来自：https://segmentfault.com/a/1190000007160384</p> <p> </p>