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[原创]逆向iOS SDK -- “添加本地通知”的流程分析
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发表于: 2013-6-30 00:54
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观点：
- 代码面前没有秘密
添加通知的 Demo 代码
- (void)scheduleOneLocalNotification {
[[UIApplication sharedApplication] cancelAllLocalNotifications];
UILocalNotification *localNotification = [[UILocalNotification alloc] init];
localNotification.alertBody = @"Proteas";
localNotification.fireDate = [[NSDate date] dateByAddingTimeInterval:300000];
[[UIApplication sharedApplication] scheduleLocalNotification:localNotification];
[localNotification release]; localNotification = nil;
}
问题
参考如上的 Demo，相应的系统API为：-[UIApplication scheduleLocalNotification:]
可以看到添加本地通知相对简单，但是我们要多问几个为什么：
1、接口背后发生了什么？
2、本地通知有64个限制，如何控制的？
3、... ...
Reverse UIKit
UIApplication 是UIKit中的类，所以我们首先逆向 UIKit。
UIKit 的路径为：
/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS6.1.sdk/System/Library/Frameworks/UIKit.framework
用 Hopper Disassembler（or IDA） 打开这个库，Hopper 会开始反汇编、分析这个 MachO，待分析完毕后，可以看到如下界面：
scheduleLocalNotification的实现
这时我们查找 scheduleLocalNotification 的实现，在 Labels 下面的搜索框中输入 scheduleLocalNotification，Hopper 会查找出相关的实现，如下图：
在搜索出来的结果中点击第一个条目，右边窗口中会定位到实现的起始部分，如下图：
可以看到 scheduleLocalNotification: 的实现比较简单，只有 9 行汇编代码。
我们来分析下这几行代码：
1 movw r1, #0xf8c4
2 movt r1, #0x40 ;r1 = 0x40F8C4
3 movw r0, #0xc7be
4 movt r0, #0x41 ;r0 = 0x41C7BE
5 add r1, pc ;r1 = 0x5e5ec8
6 add r0, pc ;r0 = 0x5f2dc4
7 ldr r1, [r1] ;@selector(scheduleLocalNotification:)，a = *a
8 ldr r0, [r0] ;@bind__OBJC_CLASS_$_SBSLocalNotificationClient
9 b.w _objc_msgSend$shim
1、Hopper 使用的 Intel 系列的汇编语法：“目的”在左，“源”在右。
2、ARM没有直接加载32位立即数的指令，而是使用movw与movt。
3、Call Frame
上面几行代码的功能是：call + [SBSLocalNotificationClient scheduleLocalNotification:]。
当读到这段代码的时候，有个疑问：0x40F8C4 是如何得到的？
在说明这个问题之前需要先说下 MachO 文件的格式，如下图：
Objective-C 被编译、链接后，代码、类、方法、类与方法间关系被放到不同 Section 中，也就是说：
上面的代码与scheduleLocalNotification: （selector）在不同的 Section 中，这样就可以计算地址之间的差值了：
0x40F8C4 = (CodeSectionStartAddress + Offset)
- (SelfRefSectionStartAddress + Offset)
因为 ASLR（Address Space Layout Randomization） 的存在，Section 的开始地址并不是固定的，也就是说差值并不总是0x40F8C4。
Reverse SpringBoardServices
scheduleLocalNotification的实现
搜索 SBSLocalNotificationClient，可以发现它是 SpringBoardServices中的类，
现在我们用同样的方法逆向 SpringBoardServices 库，如下图：
代码如下：
push {r4, r7, lr}
add r7, sp, #0x4
sub sp, #0x8
movw r1, #0x875c
mov r4, r0
movt r1, #0x0
movw r0, #0x8906
movt r0, #0x0
add r1, pc ; 0x13194
add r0, pc ; 0x13340
ldr r1, [r1] ; @selector(arrayWithObject:)
ldr r0, [r0] ; @bind__OBJC_CLASS_$_NSArray
blx imp___picsymbolstub4__objc_msgSend
mov r2, r0
movw r0, #0x8748
movt r0, #0x0
movs r3, #0x0
add r0, pc ; 0x13198
ldr r1, [r0];@selector(_scheduleLocalNotifications:cancel:replace:optionalBundleIdentifier:)
movs r0, #0x0
str r0, [sp]
str r0, [sp, #0x4]
mov r0, r4
blx imp___picsymbolstub4__objc_msgSend
add sp, #0x8
pop {r4, r7, pc}
上面是使用 Hopper 得到的汇编，
但是使用 GDB 调试程序，并进行反汇编后，发现两者不一致，
GDB 给出相对简单，此处以 GDB 为准。
状态说明：
r0 = SBSLocalNotificationClient
r1 = “scheduleLocalNotification:”
r2 = UILocalNotification Instance
代码：
mov r4, r0 ; r4 = SBSLocalNotificationClient
movw r0, #34450 ;
movt r0, #3577 ; movw, movt 加载32位立即数
movw r1, #34344 ;
movt r1, #3577 ; 同上
movw r3, #34612 ;
movt r3, #3577 ; 同上
add r1, pc ; 惯用法
add r0, pc ; 同上
add r3, pc ; 同上
ldr r1, [r1, #0] ; r1 = "arrayWithObject:"
ldr r5, [r0, #0] ; r5 ="_scheduleLocalNotifications:cancel:replace:optionalBundleIdentifier:"
ldr r0, [r3, #0] ; r0 = NSArray
blx 0x3058faa4 ; [NSArray arrayWithObject:UILocalNotification]
movs r3, #0 ; r3 = 0, movs 影响标志位的 zero 位, 0--->1
mov r1, r5 ; r1 ="_scheduleLocalNotifications:cancel:replace:optionalBundleIdentifier:"
mov r2, r0 ; r2 = UILocalNotifications
mov r0, r4 ; r4 = SBSLocalNotificationClient
str r3, [sp, #0] ; 将 sp 指向的内存空间清零
str r3, [sp, #4] ; 将 sp + 4将 sp 指向的内存空间清零
blx 0x3058faa4 ; 调用
;_scheduleLocalNotifications:UILocalNotifications
; cancel:NO
; replace:NO
; optionalBundleIdentifier:nil
; 平衡运行栈的代码参考 Hopper 给出的反汇编
结论：
+[SBSLocalNotificationClient scheduleLocalNotification:]调用：
+[SBSLocalNotificationClient
_scheduleLocalNotifications:本地通知实例数组
cancel:NO
replace:NO
optionalBundleIdentifier:nil]
_scheduleLocalNotifications......的实现
Hopper 反汇编：
GDB反汇编代码：
push {r4, r7, lr} ;
add r7, sp, #4 ;
sub sp, #12 ;
movw r1, #34510 ; 0x86ce ;
ldr.w r12, [r7, #8] ;
movt r1, #3577 ; 0xdf9
ldr.w lr, [r7, #12] ;
add r1, pc ;
movs r4, #0 ;
ldr r1, [r1, #0] ;
stmia.w sp, {r12, lr} ;
str r4, [sp, #8] ;
blx 0x3058faa4
add sp, #12 ;
pop {r4, r7, pc} ;
nop
这里主要是个参数值问题，不进行逐行分析了，
可以用调试得到结论，
在进行实际的调用前（红色代码），设置断点，打印出参数值：
得到相关参数：
r0 = SBSLocalNotificationClient
r1 = "_scheduleLocalNotifications:cancel:replace:optionalBundleIdentifier:waitUntilDone:"
r2 = 通知数组
r3 = 0, cancel
*(sp) = 0, waitUntilDone
*(sp + 4) = 0, optionalBundleIdentifier
*(sp +8) = 0, replace
结论：
+[SBSLocalNotificationClient
_scheduleLocalNotifications:本地通知实例数组
cancel:NO
replace:NO
optionalBundleIdentifier:nil]
调用：
+[SBSLocalNotificationClient
_scheduleLocalNotifications:本地通知实例数组
cancel:NO
replace:NO
optionalBundleIdentifier:nil
waitUntilDone:NO]
_scheduleLocalNotifications......waitUntilDone的实现
汇编代码，如下：
; Begin
PUSH {R4-R7,LR}
ADD R7, SP, #0xC ; R7此时指向栈参数的开始地址，参数入栈顺序：从右到左
PUSH.W {R8,R10,R11} ; 保存寄存器值，后续会进行修改
SUB SP, SP, #8 ; 开辟 sizeof(int) * 2的栈空间
MOVW R1, #(:lower16:(selRef_archivedDataWithRootObject_ - 0xA930))
MOV R8, R3 ; R8 = shouldCancle
MOVT.W R1, #(:upper16:(selRef_archivedDataWithRootObject_ - 0xA930))
MOV R0, #(classRef_NSKeyedArchiver - 0xA932) ;classRef_NSKeyedArchiver
ADD R1, PC ; selRef_archivedDataWithRootObject_
ADD R0, PC ; classRef_NSKeyedArchiver
LDR R1, [R1] ; "archivedDataWithRootObject:"
LDR R0, [R0] ; _OBJC_CLASS_$_NSKeyedArchiver
BLX _objc_msgSend ; R2 = Notifications
MOV R4, R0 ; R0 = NSData*
LDR.W R11, [R7,#shouldReplace] ; R11 = shouldReplace
LDR.W R10, [R7,#bundleIdentifier] ; R10 = bundleIdentifier
CMP R4, #0 ; check if NSData* is nil
BNE loc_A94C ; if NSData* != nil
MOVS R5, #0 ; if (NSData* == nil) R5 = 0
MOV R6, R5 ; R6 = 0
B loc_A974
; -----------------------------------------
loc_A94C:
MOV R0, #(selRef_bytes - 0xA958) ; selRef_bytes ; R0 = NSData*
ADD R0, PC ; selRef_bytes
LDR R1, [R0] ; "bytes"
MOV R0, R4 ; R0 = NSData*
BLX _objc_msgSend ; [NSData* bytes]
MOV R5, R0 ; R5 = void* of NSData
MOV R0, #(selRef_length - 0xA96C) ; selRef_length
ADD R0, PC ; selRef_length
LDR R1, [R0] ; "length"
MOV R0, R4
BLX _objc_msgSend ; [NSData* length]
MOV R6, R0 ; R6 = length of NSData
; -----------------------------------------
loc_A974:
BL _SBSSpringBoardServerPort
MOV R4, R0 ; R4 = R0 = port number of server
MOV R0, #(unk_F2DF - 0xA98A)
TST.W R11, #0xFF
ADD R0, PC
BEQ loc_A9C0 ; check if bundleIdentifier is nil
CMP.W R10, #0
BEQ loc_A9A2 ; R1 = should wait until done
MOV R0, #(selRef_UTF8String - 0xA99C) ; selRef_UTF8String
ADD R0, PC ; selRef_UTF8String
LDR R1, [R0] ; "UTF8String"
MOV R0, R10
BLX _objc_msgSend
; -----------------------------------------
loc_A9A2:
LDR R1, [R7,#shouldWait] ; R1 = should wait until done
MOV R2, R6
UXTB R3, R1
MOV R1, R5 ; void * of NSData
STR R3, [SP,#0x20+var_20]
UXTB.W R3, R8
STR R0, [SP,#0x20+var_1C]
MOV R0, R4 ; port number of the server
BL _SBScheduleLocalNotificationsBlocking
; -----------------------------------------
loc_A9B8:
ADD SP, SP, #8
POP.W {R8,R10,R11}
POP {R4-R7,PC}
; -----------------------------------------
loc_A9C0:
CMP.W R10, #0 ; check if bundleIdentifier is nil
BEQ loc_A9D8 ; R0 points to the UTF8String of appbundleIdentifier
MOV R0, #(selRef_UTF8String - 0xA9D2) ; selRef_UTF8String
ADD R0, PC ; selRef_UTF8String
LDR R1, [R0] ; "UTF8String"
MOV R0, R10
BLX _objc_msgSend
; -----------------------------------------
loc_A9D8:
LDR R1, [R7,#shouldWait] ; R0 points to the UTF8String of appbundleIdentifier
MOV R2, R6
UXTB R3, R1
MOV R1, R5 ; void * of Notification NSData
STR R3, [SP,#0x20+var_20]
UXTB.W R3, R8
STR R0, [SP,#0x20+var_1C]
MOV R0, R4 ; Port Number Of the XPC Server
BL _SBScheduleLocalNotifications
B loc_A9B8
; End
伪代码的实现，如下：
-(void)_scheduleLocalNotifications:(id)notifications
cancel:(BOOL)cancel
replace:(BOOL)replace
optionalBundleIdentifier:(id)bundleID
waitUntilDone:(BOOL)wait
{
id data = [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:notifications];
if (data != nil) {
bytes = [data bytes];
length = [data length];
} else {
bytes = 0;
length = 0;
}
port = _SBSSpringBoardServerPort();
if (wait == NO) {
if (bundleID) {
var_1C = [bundleID UTF8String];
}
var_20 = replace;
r2 = length;
r3 = cancel;
SBScheduleLocalNotifications(/*int*/ port, /*src*/ bytes);
return;
}
if (bundleID != nil) {
var_1C = [bundleID UTF8String];
}
var_20 = replace;
r2 = length;
r3 = cancel;
SBScheduleLocalNotificationsBlocking(/*int*/ port, /*src*/ bytes);
return;
}
上述代码的主要功能为：将通知进行序列化，然后调用本期通知的服务。
后续有时间再分析 SpringBoard 的通知服务部分，
需要说明的是：在对 SpringBoard 进行逆向分析前，需要去除其 ASLR。
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