# 来自高纬的对抗 - 逆向TinyTool自制
Author: ThomasKing
Date: 2017.02.24
Weibo/Twitter: ThomasKing2014
Blog: thomasking2014.com
## 一、序
无论是逆向分析还是漏洞利用，我所理解的攻防博弈无非是二者在既定的某一阶段，以高纬的方式进行对抗，并不断地升级纬度。比如，逆向工程人员一般会选择在Root的环境下对App进行调试分析，其是以root的高权限对抗受沙盒限制的低权限；在arm64位手机上进行root/越狱时，ret2usr利用技术受到PXN机制的约束，厂商从修改硬件特性的高纬度进行对抗，迫使漏洞研究者提高利用技巧。
下文将在Android逆向工程方面，分享鄙人早期从维度攻击的角度所编写的小工具。工具本身可能已经不能适应现在的攻防，“授人以鱼不如授人以渔”，希望能够给各位读者带来一些思路，构建自己的分析利器。
## 二、正
### 0x00 自定义Loader
早期Android平台对SO的保护采用畸形文件格式和内容加密的方式来对抗静态分析。随着IDA以及F5插件地不断完善和增多，IDA已经成为了逆向人员的标配工具。正因如此，IDA成为了畸形文件格式的对抗目标。畸形方式从减少文件格式信息到构造促使IDA加载crash的变化正应证了这一点。对此，鄙人研究通过重建[文件格式信息](http://bbs.pediy.com/thread-192874.htm)的方式来让IDA正常加载。
在完成编写修复重建工具不久之后，鄙人在一次使用IDA的加载bin文件时，猛然意识到畸形文件格式的对抗目标是IDA对ELF文件的加载的默认loader。既然防御的假象和维度仅仅在于默认loader，那么以自定义的loader加载实现高纬攻击，理论是毫无敌手的。
那如何来实现IDA自定义loader呢？
1. 以Segment加载的流程对ELF文件进行解析，获取和重建Section信息(参看上面所说贴子)。
2. 把文件信息在IDA中进行展示，直接调用对应的IDAPython接口
实现加载bin文件的py代码见文末github链接，直接放置于IDA/loaders目录即可。由于早期少有64位的安卓手机，加载脚本仅支持arm 32位格式，有兴趣读者可以改写实现全平台通用。不同ndk版本所编译文件中与动态加载无关的Section不一定存在，注释相应的重建代码即可。
### 0x01 Kernel Helper
以APP分析为例，对于加固过的应用通常会对自身的运行环境进行检测。比如: 检测自身调试状态，监控proc文件等。相信各位读者有各种奇淫技巧来绕过，早期鄙人构建hook环境来绕过。从维度的角度，再来分析这种对抗。对于APP或者bin文件而言，其仅运行于受限的环境中，就算exp提权后也只是权限的提升和对内核有一定的访问控制权。对于Android系统而言，逆向人员不仅能够拿到root最高权限，而且还可以修改系统的所有代码。从攻防双方在运行环境的维度来看，“魔”比”道“高了不只三丈，防御方犹如板上鱼肉。而在代码维度，防御方拥有源代码的控制权，攻防处于完全劣势。随着代码混淆和VMP技术的运用，防御方这块鱼肉越来越不好"啃"。
对于基于linux的安卓系统而言，进程的运行环境和结构是由内核来提供和维护的。从修改内核的维度来对抗，能达到一些不错的效果。下文将详述在内核态dump目标进程内存和系统调用监控。
### 1. 内存DUMP
对内核添加一些自定义功能时，通常可以采用内核驱动来实现。虽然一部分Android手机支持驱动ko文件加载，但内核提供的其他工具则不一定已经编译到内核，在后文中可以看到。nexus系列手机是谷歌官方所支持的，编译刷机都比较方便，推荐使用。
S1. 编译内核
为了让内核支持驱动ko文件的加载，在make memuconfig配置内核选项时，以下勾选:
[*] Enable loadable module support
次级目录所有选项
编译步骤参看谷歌官方提供的内核编译步骤。
S2. 驱动代码
linux系统支持多种驱动设备，这里采用最简单的字符设备来实现。与其他操作系统类似，linux驱动程序也分为入口和出口。在module\_init入口中，对字符设备进行初始化，创建/dev/REHelper字符设备。文末代码采用传统的方式对字符设备进行注册，也可直接使用misc的方式。字符设备的操作方式通过注册file\_operations回调实现，其中ioctl函数比较灵活，满足实现需求。
定义command ID:
#define CMD_BASE 0xC0000000
#define DUMP_MEM (CMD_BASE + 1)
#define SET_PID (CMD_BASE + 2)
构建dump_request参数:
struct dump_request{
pid_t pid; //目标进程
unsigned long addr; //目标进程dump起始地址
ssize_t count; //dump的字节数
char __user *buf; //用户空间存储buf
};
在ioctl中实现分支:
case DUMP_MEM:
target_task = find_task_by_vpid(request->pid); //对于用户态，进程通过进程的pid来标示自身；在内核空间，通过pid找到对应的进程结构task_struct
if(!target_task){
printk(KERN_INFO "find_task_by_vpid(%d) failed\n", request->pid);
ret = -ESRCH;
return ret;
}
request->count = mem_read(target_task->mm, request->buf, request->count, request->addr); //进程的虚拟地址空间同样由内核进程管理，通过mm_struct结构组织
mem\_read其实是对mem\_rw函数的封装，mem\_rw能够读写目标进程，简略流程:
static ssize_t mem_rw(struct mm_struct *mm, char __user *buf,
size_t count, unsigned long addr, int write)
{
ssize_t copied;
char *page;
...
page = (char *)__get_free_page(GFP_TEMPORARY); // 获取存储数据的临时页面
...
while (count > 0) {
int this_len = min_t(int, count, PAGE_SIZE);
// 将写入数据从用户空间拷贝到内核空间
if (write && copy_from_user(page, buf, this_len)) {
copied = -EFAULT;
break;
}
// 对目标进程进行读或写操作，具体实现参看内核源码
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