初识Frida--Android逆向之Java层hook (二)

今天继续一个新的示例，同样采用CTF作为例子，难度稍微加大了一点，如果对Frida基本的使用还不是很了解，建议先看看之前的文章初识Frida--Android逆向之Java层hook (一)
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文章涉及到的知识点：

• 怎么使用javascript实例化类并调用类方法
• 怎么在"jscode"中增加自定义javascript方法
• 怎么较为灵活的hook类方法

apk的安装与分析

示例下载：whyshouldIpay

下载apk后安装，一样还是先来看看是什么功能，这是一个比较简单的验证程序，简单的使用后，了解到PREMIUM CONETNT内容需要输入License验证后才能查看。那估计PREMIUM CONETNT按钮中的内容应该就是答案了吧。

流程分析

使用jadx将apk反编译出来，分析，在AndroidManifest.xml中找到了启动的Activity是LauncherActivity。

找到其中验证的主要代码verifyClick，分析如下：

public void verifyClick(View v) {
    //第一个验证，将输入的Licese通过网络验证，但这个肯定是通不过的，这是一个可能需要绕过的点。
        try {
            InputStream in = new URL("http://broken.license.server.com/query?license=" + ((EditText) findViewById(R.id.text_license)).getText().toString()).openConnection().getInputStream();
            StringBuilder responseBuilder = new StringBuilder();
            byte[] b = new byte[0];
            while (in.read(b) > 0) {
                responseBuilder.append(b);
            }
            String response = responseBuilder.toString();
     //网络验证需要服务器返回 "LICENSEKEYOK"，才能进行下一步
            if (response.equals("LICENSEKEYOK")) {
      //当网络验证成功后，生成激活秘钥，并写入到preferences文件中
                String activatedKey = new String(MainActivity.xor(getMac().getBytes(), response.getBytes()));
                Editor editor = getApplicationContext().getSharedPreferences("preferences", 0).edit();
                editor.putString("KEY", activatedKey);
                editor.commit();
      //这样便成功激活
                new Builder(this).setTitle((CharSequence) "Activation successful").setMessage((CharSequence) "Activation successful").setIcon(17301543).show();
                return;
            }
            new Builder(this).setTitle((CharSequence) "Invalid license!").setMessage((CharSequence) "Invalid license!").setIcon(17301543).show();
        } catch (Exception e) {
            new Builder(this).setTitle((CharSequence) "Error occured").setMessage((CharSequence) "Server unreachable").setNeutralButton((CharSequence) "OK", null).setIcon(17301543).show();
        }
    }

在verifyClick中可以知道生成激活秘钥的算法是MainActivity.xor。

 String activatedKey = new String(MainActivity.xor(getMac().getBytes(), response.getBytes()));

来到MainActivity中，查看该方法，看上去笔算起来还是比较麻烦。

  public static byte[] xor(byte[] val, byte[] key) {
        byte[] o = new byte[val.length];
        for (int i = 0; i < val.length; i++) {
            o[i] = (byte) (val[i] ^ key[i % key.length]);
        }
        return o;
    }

接下来当程序被激活成功后，点击PREMIUM CONETNT按钮，会调用MainActivity中的方法，可以看到它将MAC，以及生成的Key发送到了MainActivity中。

 public void showPremium(View view) {
        Intent i = new Intent(this, MainActivity.class);
        i.putExtra("MAC", getMac());
        i.putExtra("KEY", getKey());
        startActivity(i);
    }

在MainActivity的onCreate方法中，看到了最终答案生成的native方法stringFromJNI(key, mac)。

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 //获取Intent传递过来的值
        String key = getIntent().getStringExtra("KEY");
        String mac = getIntent().getStringExtra("MAC");
        if (key == "" || mac == "") {
            key = "";
            mac = "";
        }
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView((int) R.layout.activity_main);
     //调用native函数，算出答案
        ((TextView) findViewById(R.id.sample_text)).setText(stringFromJNI(key, mac));
    }

好，现在源代码分析基本上能够理清楚了,大概的过程就是这样。

1. 输入License，进行验证
2. 通过网络验证获取返回值“LICENSEKEYOK”后，然后调用MainActivity.xor在本地preferences文件中生成秘钥，激活成功。
3. 本地获取MAC地址及秘钥Key传入MainActivity得出答案。

hook点分析

接下来重点就是要寻找hook点，经过刚才解题流程的分析，得出hook思路如下：

1. 获取getMac()函数的返回值，与“LICENSEKEYOK"字符串进行xor运算得出秘钥Key.
2. hook getKey方法，让它不从preferences文件读取Key,而是我们自己构造。
3. hook verifyClick,让它调用showPremium方法

JavaScript代码构造与执行

0x00 hook getMac()

先来一个简单的示例，看看getMac()方法返回的的是什么，采用的方法是hook showPremium,这样就能通过点击PREMIUM CONETNT按钮直接得到getMac()的返回值。

JavaScript代码如下：

js_code = '''
    Java.perform(function(){
        var hook_Activity = Java.use('de.fraunhofer.sit.premiumapp.LauncherActivity');
        //hook showPremium从而方便直接点击按钮得出Mac值
        hook_Activity.showPremium.implementation = function(v){
            //因为showPremium，getMac()均在LauncherActivity类中，所有直接通过this就能直接调用getMac()方法
            var Key = this.getKey();
            var Mac = this.getMac();
            send(Key);
            send(Mac);

        }
    });
'''

完整python代码如下：

import frida,sys


def on_message(message, data):
    if message['type'] == 'send':
        print("[*] {0}".format(message['payload']))
    else:
        print(message)


js_code = '''
    Java.perform(function(){
        var hook_Activity = Java.use('de.fraunhofer.sit.premiumapp.LauncherActivity');
        hook_Activity.showPremium.implementation = function(v){
            var Key = this.getKey();
            var Mac = this.getMac();
            send(Key);
            send(Mac);

        }
    });
'''


session = frida.get_usb_device().attach("de.fraunhofer.sit.premiumapp")
script = session.create_script(js_code)
script.on('message',on_message)
script.load()
sys.stdin.read()

运行看看结果：

0x01 计算秘钥Key

接下来开始真正第一步的hook，将mac值与“LICENSEKEYOK"通过MainActivity.xor获取秘钥Key。那就直接hook getKey方法吧，这样可以自己来构造秘钥Key。
仔细分析，会发现在这一步中可能会遇到下面的问题：

1. 怎么调用xor方法。
2. java是强类型语言，javascript是弱类型语言，怎么将javascript参数进行类型转换并传递到java语言中。

怎么将javascript参数进行类型转换并传递到java语言中？其实方法很简单，既然java是强类型语言，那就根据它要求的类型传递对应参数即可，看看它参数的类型。

public static byte[] xor(byte[] val, byte[] key) {
        byte[] o = new byte[val.length];
        for (int i = 0; i < val.length; i++) {
            o[i] = (byte) (val[i] ^ key[i % key.length]);
        }
        return o;
    }

那么，在javascript代码中，先准备一个将字符串类型转换为byte[]类型的方法stringToBytes，再通过实例化MainActivity类的方式调用xor()，然后还需要一个将byte[]回转为String的方法，因为秘钥key是Sting类型的。

js_code = '''
     //字符串转换byte[]的方法
     stringToBytes = function(str) {  
        var ch, st, re = []; 
        for (var i = 0; i < str.length; i++ ) { 
            ch = str.charCodeAt(i);  
            st = [];                 

           do {  
                st.push( ch & 0xFF );  
                ch = ch >> 8;          
            }    
            while ( ch );  
            re = re.concat( st.reverse() ); 
        }  
        return re;  
    } 
    //将byte[]转成String的方法
     function byteToString(arr) {  
        if(typeof arr === 'string') {  
            return arr;  
        }  
        var str = '',  
            _arr = arr;  
        for(var i = 0; i < _arr.length; i++) {  
            var one = _arr[i].toString(2),  
                v = one.match(/^1+?(?=0)/);  
            if(v && one.length == 8) {  
                var bytesLength = v[0].length;  
                var store = _arr[i].toString(2).slice(7 - bytesLength);  
                for(var st = 1; st < bytesLength; st++) {  
                    store += _arr[st + i].toString(2).slice(2);  
                }  
                str += String.fromCharCode(parseInt(store, 2));  
                i += bytesLength - 1;  
            } else {  
                str += String.fromCharCode(_arr[i]);  
            }  
        }  
        return str;  
    }
    //hook 代码
    Java.perform(function(){
        var hook_Activity = Java.use('de.fraunhofer.sit.premiumapp.LauncherActivity');
        var MainActivity = Java.use('de.fraunhofer.sit.premiumapp.MainActivity')
        var LicenseStr = "LICENSEKEYOK";
        //hook getKey()方法，直接构造密码，而不从preferences读取
        hook_Activity.getKey.implementation = function(){
            //获取Mac
            var Mac = this.getMac();
            //实例化MainActivity
            var instance = MainActivity.$new();
            //类型转换
            var MacByte =stringToBytes(Mac);
            var LicenseByte = stringToBytes(LicenseStr);

            send("MacByte:"+MacByte)
            send("LicenseByte:"+LicenseByte)
            //调用实例化对象的xor方法
            xorResult = instance.xor(MacByte,LicenseByte);
            send(xorResult);
            //类型回转
            var Key = byteToString(xorResult)
            send(Key);
            return Key;
        }
        hook_Activity.verifyClick.implementation = function(view){
            this.showPremium(view);
        }
    });
'''

接下来，执行看看，能不能获取秘钥Key。
不知道怎么启动模拟器中的frida-server，以及端口转发，可以先看看初识Frida--Android逆向之Java层hook (一)
启动python脚本，在模拟器中直接点击PREMIUM CONTENT，即可看到执行结果。

0x02 调用showPremium获取答案

前面2个步骤，可以说是已经完成90%了，接下来只需要在hook一个能够触发showPremium方法的即可。方法就随意了，这里采用hook verifyClick的方式，这样点击app上的VERIFY按钮，触发verifyClick方法去调用showPremium，进而获得最终答案。

 hook_Activity.verifyClick.implementation = function(view){
            this.showPremium(view);
        }

启动脚本，点击app上的VERIFY按钮看看执行结果：

完整python代码：下载

总结

通过上面的例子，可以学习在java层怎么使用frida实现：

1. 任意类方法调用。
2. 任意类方法重实现。
   以及学会怎么构造和使用自定义javascript方法。
   当然这还仅仅只是一个开始.....

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