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[原创]SVC的TraceHook沙箱的实现&无痕Hook实现思路
2022-6-4 16:39 38477

[原创]SVC的TraceHook沙箱的实现&无痕Hook实现思路

2022-6-4 16:39
38477

前言:

二年前因为工作需要,自己尝试开发过一套沙盒,普通的Linux IO 函数可以通过Hook Libc 去实现,比如Hook openat 等。大部分文件都可以进行处理(比如VA的IO处理)。但是一直有个心病困扰我半年之久,就是如何处理系统调用/内联SVC指令的拦截和处理。

 

大厂基本为了程序的安全,会使用大量内联SVC去调用系统函数,以此来保护程序的安全。以防被Hook。

 

如何实现SVC指令的IO重定向,成为最大的问题。尝试在国内查找这块资料,发现基本很少,大部分都是介绍基础而不是去讲如何进行Hook和修改,还有的就是通过刷机改源码的方式,但是大部分大厂都是有自己的真机库,基本谷歌系列,很容易就被认定为危险设备。如果通过修改型号等方式去mock成国内的型号也可以,但是这种方式有弊端,如果有的App调用三方服务,比如小米会自带一些系统服务,这些是没办法进行mock的。很容导致app崩溃 。通过不断去Google去查阅大量文章,问了很多老外,看代码后来发现一套比较成熟的方案就是ptrace+seccomp,两者缺一不可。

前奏知识:

什么是SVC指令?什么是Syscall?

根据我个人的理解,在Linux里面内存主要分为Linux用户态,内核态。

 

当用户自定义运行的函数在用户态。内核态是当Linux需要处理文件,或者进行中断IO等操作的时候就会进入内核态。

 

syscall 就是这个内核态的入口。而syscall函数里面的实现就是一段汇编(具体实现参考如下),汇编里面便是调用了svc的这条指令。

 

当arm系列cpu发现svc指令的时候,就会陷入中断,简称0x80中断。开始执行内核态逻辑,这个时候程序会进入暂停状态。

 

优先去执行内核的逻辑。以此保证程序的安全性。(当我们自己去设计系统的时候,肯定也不希望在系统执行的时候被程序去干扰,导致系统崩溃)

 

Linux内核本身提供很多函数,比如常见的文件函数,openat,execve都是Linux内核提供的。这些函数都可以通过svc指令的方式去调用,只是实现的sysnum不一样。传入的参数不一样而已。

 

通过svc执行的函数无法进行inlinehook Hook ,所以会提升程序的安全度。

 

总结:

 

svc是一条arm指令,Syscall函数是libc函数,实现底层使用了svc指令。

 

syscall 32&64位具体实现如下。

32位:

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raw_syscall:
        MOV             R12, SP
        STMFD           SP!, {R4-R7}
        MOV             R7, R0
        MOV             R0, R1
        MOV             R1, R2
        MOV             R2, R3
        LDMIA           R12, {R3-R6}
        SVC             0
        LDMFD           SP!, {R4-R7}
        mov             pc, lr

64位:

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raw_syscall:
        MOV             X8, X0
        MOV             X0, X1
        MOV             X1, X2
        MOV             X2, X3
        MOV             X3, X4
        MOV             X4, X5
        MOV             X5, X6
        SVC             0
        RET

什么是Ptrace&Seccomp ?

Ptrace:

ptrace是linux 提供的调试函数,很多好用的工具,IDA ,LLDB等调试器都是通过ptrace去实现的。

 

这个函数里面有很多action 每个action都包含一个功能,比如注入进程,暂停,修改寄存器等常用功能。

 

ptrace当注入当前进程的时候是不需要root。如果注入非自己的进程是需要root才可以。调用注入的时候选择一个pid即可。

 

ptrace可以在任何内存地方下断点,修改对应位置的数据。

 

ptrace的权限非常高。ptrace还可以调试内核态。

 

所以也可以用来处理svc的参数和返回值。

 

ptrace具体API说明官方文档如下:

 

https://man7.org/linux/man-pages/man2/ptrace.2.html

Seccomp:

Seccomp是Linux的一种安全机制,android 8.1以上使用了Seccomp

 

主要功能是限制直接通过syscall去调用某些系统函数,当开启了Seccomp的进程在此调用的时候会变走异常的回调。

 

之前B佬的文章里面便采用了frida+seccomp的方式去做的svc拦截。也是很好的思路,帖子地址如下。

 

https://bbs.pediy.com/thread-271815.htm

 

Seccomp的过滤模式有两种(strict&filter),

strict

strict模式如果开启以后,只支持四个函数的系统调用(read,write,exit,rt_sigreturn)

 

如果一旦使用了其他的syscall 则会收到SIGKILL信号

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#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <linux/seccomp.h>
#include <sys/prctl.h>
 
int main(int argc, char **argv)
{
int output = open(“output.txt”, O_WRONLY);
const char *val = “test”;
//通过prctl函数设置seccomp的模式为strict
printf(“Calling prctl() to set seccomp strict mode…\n”);
 
prctl(PR_SET_SECCOMP, SECCOMP_MODE_STRICT);
 
printf(“Writing to an already open file…\n”);
//尝试写入
write(output, val, strlen(val)+1);
printf(“Trying to open file for reading…\n”);
 
//设置完毕seccomp以后再次尝试open (因为设置了secomp的模式是strict,所以这行代码直接sign -9 信号)
int input = open(“output.txt”, O_RDONLY);
printf(“You will not see this message — the process will be killed first\n”);
}
filter(BPF)

全程Seccomp-bpf,BPF是一种过滤模式,只有在Linux高版本会存在该功能,当某进程调用了svc以后,

 

如果发现当前sysnum是我们进行过滤的sysnum,首先会进入我们自己写的BPF规则

 

通过我们自己的写的规则,进行判断该系统调用是否被运行调用,应该怎么进行处理,常用的指令如下

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BPF_LD, BPF_LDX加载指令
BPF_ST, BPF_STX存储指令
BPF_ALU, 计算指令
BPF_JMP, 跳转指令
BPF_RET, 返回指令 (结束指令)
BPF_MISC 其他指令

指令之间可以相加或者相减,来完成一条JUMP操作,这块挺复杂的。具体就不详细去说了。

 

如果对这块规则感兴趣可以看一本书《Linux内核观测技术BPF》,老外写的,里面很详细的介绍了BPF得使用规则。

 

包括如何配合Seccomp去做系统调用的拦截和trace。微信读书上面就有不需要去购买纸质版本。

开发过程:

ptrace:

根据之前介绍的思路,第一版本主要通过ptrace去实现svc的参数/返回值的修改。首先先fork出来一条线程。用于跟踪main进程。

 

开启死循环,当使用ptrace的时候需要区分,调试线程(tracer)和被调试线程(tracee),他们是两条线程。

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/*
 * 用fork出来的进程去attch主进程
 */
int trace_current_process(int sdkVersion) {
    ALOGE("start trace_current_process ");
    prctl(PR_SET_DUMPABLE, 1, 0, 0, 0);
    mainProcessPid = getpid();
    pid_t child = fork();
    if (child < 0) {
        ALOGE("ptrace svc  fork() error ");
        return -errno;
    }
    //init first tracer
    Tracer *first = get_tracer(nullptr, mainProcessPid, true);
    if (child == 0) {
        // attch main pid
        int status = ptrace(PTRACE_ATTACH, mainProcessPid, NULL, NULL);
        if (status != 0) {
            //attch失败
            ALOGE(">>>>>>>>> error: attach target process %d ", status);
            return -errno;
        }
        first->wait_sigcont = true;
        //开始执行死循环代码,因为处于一直监听状态,理论上该进程不会退出
        exit(event_loop());
    } else {
        //init seccomp by main process
        //the seccomp filtering rule is intended only for the current process
        enable_syscall_filtering(first);
    }
    return 0;
}

也就是当发现svc指令的一个回调。也就是(SIGTRAP | 0x80),这个时候开始执行调试线程逻辑。被调试线程进入等待状态。

 

通过调用ptrace提供的api进行attch,调试进程是一个while true 死循环。这样就可以一直监听被调试线程的状态,调试线程通过linux waitpid函数进行处理和回调,等待被调试线程进入指定回调。

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while (true) {
        int tracee_status;
        Tracer *tracee;
        int signal;
        pid_t pid;
        free_terminated_tracees();
        //-1 all thread
        pid = waitpid(-1, &tracee_status, 0);
        if (pid < 0) {
            ALOGE(">>>>>>>>>> !!!!! error: waitpid() %d  %s", pid, strerror(errno))
            if (errno != ECHILD) {
                return EXIT_FAILURE;
            }
            break;
        }
        tracee = get_tracer(nullptr, pid, true);
        assert(tracee != nullptr);
 
        //handle action
        signal = handle_tracee_event(tracee, tracee_status);
        //restart
        (void) restart_tracee(tracee, signal);
    }
    ALOGE("<<<<<<<<<<<< listening was error ,main listener stop !!")
    return last_exit_status;
}

主要包含如下几种状态。包括正常退出,异常退出,结束,或者进入系统调用等。代码如下。

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if (WIFEXITED(tracee_status)) {
        //WEXITSTATUS取得子进程exit()返回的结束代码
        last_exit_status = WEXITSTATUS(tracee_status);
        //ALOGI("normal exit -> [%d] exit with status: %d  ", tracee->pid, tracee_status);
        //被跟踪者进程 正常执行结束,释放当前(被跟踪者)
        terminate_tracee(tracee);
  } else if (WIFSIGNALED(tracee_status)) {
        int signNum = WTERMSIG(tracee_status);
        //被跟踪进程因为信号退出
        ALOGE("[%d]  process exit with signal: 终止信号 = %d  异常原因 = %s ",
              tracee->pid,
              signNum,
              strsignal(signNum)
        )
        terminate_tracee(tracee);
  } else if (WIFSTOPPED(tracee_status)) {
        signal = (tracee_status & 0xfff00) >> 8;
        switch (signal) {
            //svc
            case SIGTRAP | 0x80:
            //被调试线程调用svc,开始处理参数和返回值
            ...

当参数或者返回值处理完毕以后,通过给调试线程,调用ptrace设置被调试线程的启动PTRACE_SYSCALL事件

 

(当被调试进程执行了某些SIGTRAP 事件,程序就会进入暂停,这个时候调试线程开始处理对应的逻辑

 

常用的恢复暂停事件有两个,PTRACE_SYSCALL和PTRACE_CONT ,可以理解成一个是调试的单步执行,一个是继续执行

 

PTRACE_SYSCALL方式重新启动被调试线程以后,下次遇到SVC的before和after还会继续暂停。

 

 

也就是当svc执行之前(before)执行之后(after)被调试线程都会暂停。

 

先把每个版本不同的寄存器进行匹配。用来区分LR,SP,PC等常用寄存器。

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#elif defined(ARCH_ARM_EABI)
static off_t reg_offset[] = {
        [SYSARG_NUM]    = USER_REGS_OFFSET(uregs[7]),
        [SYSARG_1]      = USER_REGS_OFFSET(uregs[0]),
        [SYSARG_2]      = USER_REGS_OFFSET(uregs[1]),
        [SYSARG_3]      = USER_REGS_OFFSET(uregs[2]),
        [SYSARG_4]      = USER_REGS_OFFSET(uregs[3]),
        [SYSARG_5]      = USER_REGS_OFFSET(uregs[4]),
        [SYSARG_6]      = USER_REGS_OFFSET(uregs[5]),
        [SYSARG_RESULT] = USER_REGS_OFFSET(uregs[0]),
        [FRAME_POINTER] = USER_REGS_OFFSET(uregs[12]),
        [STACK_POINTER] = USER_REGS_OFFSET(uregs[13]),
        [LINK_REGISTER] = USER_REGS_OFFSET(uregs[14]),
        [INSTR_POINTER] = USER_REGS_OFFSET(uregs[15]),
        [USERARG_1]     = USER_REGS_OFFSET(uregs[0]),
 
};
#elif defined(ARCH_ARM64)
#undef  USER_REGS_OFFSET
#define USER_REGS_OFFSET(reg_name) offsetof(struct user_regs_struct, reg_name)
 
static off_t reg_offset[] = {
[SYSARG_NUM]    = USER_REGS_OFFSET(regs[8]),
[SYSARG_1]      = USER_REGS_OFFSET(regs[0]),
[SYSARG_2]      = USER_REGS_OFFSET(regs[1]),
[SYSARG_3]      = USER_REGS_OFFSET(regs[2]),
[SYSARG_4]      = USER_REGS_OFFSET(regs[3]),
[SYSARG_5]      = USER_REGS_OFFSET(regs[4]),
[SYSARG_6]      = USER_REGS_OFFSET(regs[5]),
[SYSARG_RESULT] = USER_REGS_OFFSET(regs[0]),
//https://zhuanlan.zhihu.com/p/42486116
//http://blog.chinaunix.net/uid-25564582-id-5852920.html
[FRAME_POINTER]     = USER_REGS_OFFSET(regs[29]),
//6430是LR寄存器
[LINK_REGISTER]     = USER_REGS_OFFSET(regs[30]),
[STACK_POINTER] = USER_REGS_OFFSET(sp),
[INSTR_POINTER] = USER_REGS_OFFSET(pc),
[USERARG_1]     = USER_REGS_OFFSET(regs[0]),
};

这个时候我们可以直接去获取寄存器内容,判断路径,是否是我们需要修改的文件路径

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/**
 * Return the *cached* value of the given @Tracers' @reg.
 * 返回给定@Tracers@reg的缓存值
 */
word_t peek_reg(const Tracer *Tracer, RegVersion version, Reg reg) {
    word_t result;
 
    assert(version < NB_REG_VERSION);
 
    result = REG(Tracer, version, reg);
 
    /* Use only the 32 least significant bits (LSB) when running
     * 32-bit processes on a 64-bit kernel.  */
    if (is_32on64_mode(Tracer))
        result &= 0xFFFFFFFF;
 
    return result;
}
 
/**
 * Set the *cached* value of the given @Tracers' @reg.
 *
 * 修改寄存器的内容方法,value标识的是指针
 */
void poke_reg(Tracer *Tracer, Reg reg, word_t value) {
    //设置之前先判断是否相等
    if (peek_reg(Tracer, CURRENT, reg) == value)
        //相等直接返回
        return;
 
    REG(Tracer, CURRENT, reg) = value;
    //标识他已经被修改
    Tracer->_regs_were_changed = true;
}

将修改完毕的寄存器内容保存到数组里面,最后通过ptrace PTRACE_SETREGSET action进行寄存器的set

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regs.iov_base = &current_sysnum;
regs.iov_len = sizeof(current_sysnum);
 
status = ptrace(PTRACE_SETREGSET, Tracer->pid, NT_ARM_SYSTEM_CALL, &regs);
if (status < 0) {
    //note(Tracer, WARNING, SYSTEM, "can't set the syscall number");
    return status;
}

修改被调试进程的寄存器内容,已达到修改svc参数和返回结果的目的。

 

这个思路确实是可以实现svc的参数和返回值的修改。但是存在问题

 

效率太低,调试线程和被调试线程本身是两条线程,主要通过线程间交互进行传递消息,而且被attch的进行会进行

 

大量的暂停,甚至本身的libc去调用svc的时候也会进行暂停。导致程序卡顿。

 

当时为了解决这个问题也花了很久查了很多资料。

Seccomp+ptrace:

为了解决这个效率低的问题,看了很多开源框架,比如Strace也在使用ptrace进行svc的跟踪。

一个打印Syscall调用方法的插件,可以很清楚的打印全部的系统调用,比如文件相关类型函数

网络相关类型的函数,等...他同样也可以用在安卓上面, 具体使用方式,国内资料比较多,可以去看一下。

 

Strace是怎么解决的?用的就是Seccomp+ptrace去做拦截,我们只需要关注我们需要进行拦截的函数即可

 

比如常见的IO函数,access,openat,open,fstart等即可。而不需要关注别的系统调用。

 

seccomp初始化完毕以后,我们只需要在ptrace PTRACE_SETOPTIONS的时候加上PTRACE_O_TRACESECCOMP参数即可。

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const unsigned long default_ptrace_options = (
        PTRACE_O_TRACESYSGOOD|
        PTRACE_O_TRACEFORK |
        PTRACE_O_TRACEVFORK |
        PTRACE_O_TRACEVFORKDONE |
        PTRACE_O_TRACEEXEC |
        PTRACE_O_TRACECLONE |
        PTRACE_O_TRACEEXIT);
 
//尝试开启ptrace+seccomp
status = ptrace(PTRACE_SETOPTIONS, tracee->pid, NULL,default_ptrace_options | PTRACE_O_TRACESECCOMP);

这样一来当目标App调用了被我们拦截的系统调用的时候就会走如下case。

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case SIGTRAP | PTRACE_EVENT_SECCOMP << 8:

我们直接在这个执行上面的流程设置参数,也是没问题的。但是这个时候又来一个问题

 

Seccomp只能处理svc的before ,也就是当svc执行之前进入到这个case,不能处理after。

 

因为修改svc的返回结果必须在after里面处理,有人可能会问了为什么要处理返回结果呢?文件重定向只需要处理参数就行了

参数完全可以在before里面进行处理。为啥还要处理after呢?

答:做指纹mock时候需要在after里面处理,比如socket常见得通讯函数,recv,recvfrom,recvmsg

 

他们都是在原始函数调用完毕以后把数据参数放到一个数组里面,如果在before处理这个数组肯定是NULL

 

只有在函数执行完毕以后才会将数组的内容进行赋值。比如我之前讲的通过netlinker去获取设备指纹。

 

https://bbs.pediy.com/thread-271698.htm

 

这也是大厂的贯通套路,这种指纹想要去mock很难,特别是用内联svc的方式去获取。但是用了ptrace想去修改的话就很简单了。代码如下,先通过peek_reg寄存器把数据读到手,然后在把数据处理完毕以后在poke_reg回去。

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void NetlinkMacHandler::netlinkHandler_recv(Tracer *tracee) {
    ssize_t bytes_read = TEMP_FAILURE_RETRY(peek_reg(tracee, CURRENT, SYSARG_RESULT));
    if (bytes_read > 0) {
        word_t buff = peek_reg(tracee, CURRENT, SYSARG_2);
        //buff长度
        auto size = (size_t) peek_reg(tracee, CURRENT, SYSARG_3);
        char tempBuff[size];
        int readStr_ret = read_data(tracee, tempBuff, buff, size);
        if (readStr_ret != 0) {
            LOGE("svc netlink handler read_string error  %s", strerror(errno))
            return;
        }
        auto *hdr = reinterpret_cast<nlmsghdr *>(tempBuff);
        //netlink数据包结构体
        NetlinkMacHandler::handler_mac_callback_svc(tracee,hdr, bytes_read);
        //将数据写入覆盖掉原来的数据
        write_data(tracee, buff, tempBuff, size);
    }
}

为了解决ptrace+seccomp不能处理after的问题想了好久 ,卡了我几个月之久。后来通过问VA作者发现一个很不错开源的项目就是proot

 

项目地址->https://github.com/proot-me/proot

 

proot的解决方案也很简单,只需要一行即可。果然天才需要的是灵感。

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poke_reg(tracee, STACK_POINTER, peek_reg(tracee, ORIGINAL, STACK_POINTER));

修改SP寄存器,让这个方法二次进入,一次修改参数,一次修改返回结果即可。

 

简单介绍一下proot这个项目。他就完全符合我们的需求,处理逻辑也类似。

 

在Linux 里面有一个chroot函数,这个函数可以修改root用户根目录的位置,但是这个函数需要root权限才可以用,

 

比如我想把/data/zhenxi/路径变成Linux的根目录。而不是最原始的/,

 

就可以使用这个proot编译好以后,直接启动就可以在免root的环境下进行限制和使用。他的原理也是使用Ptace+seccomp进行限制。

 

对执行的文件路径进行替换和处理。我上面发的代码也都是来自proot。

 

当然我说的这些也是proot的一小部分功能,更重要的功能是利用ptrace+seccomp实现沙盒文件限制的逻辑。

 

搞定以后就需要进行注入了,如何把拦截和修改的功能注入到目标App里面,因为Linux特性ptrace只针对当前进程才可以免root进行attch。

注入方式:

Xposed注入So:

优点非入侵式,不需要修改apk签名,只在onload里面进行attch当前线程,可实现全部进程的svc修改和mock

 

包括文件监听,过检测等。

二次打包注入:

入侵式,优点就是可以在免root环境下进行attch,直接把So打进去,然后加载即可,缺点就是修改签名需要绕过,不过绕过更简单了。

 

直接通过SVC的IO重定向把 原始的apk放到任意私有路径,当对方读取/data/app/包名/base.apk的时候直接把参数替换成原始的apk路径即可。这种方式对抗企业壳的重打包检测依然有效。

使用场景:

文件读取监听&合规检测:

很多app会去读取大量别的app私有目录,比如去遍历/data/data/xxx/下的文件路径,获取读取SD卡下的其他文件。这些都是不合规或者

 

存在安全隐患问题,用SVC文件文件监听的方式把对方读取的路径打印出来,可以快速的去分析对方app是否合规,是否存在安全隐患。

 

方便进行快速分析和定位。

 

打印效果如下,读取哪些文件也是一清二楚:

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2022-06-04 15:31:06.910 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /vendor/lib64/hw/ -> /vendor/lib64/hw/
2022-06-04 15:31:06.910 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /vendor/lib64/hw/ -> /vendor/lib64/hw/
2022-06-04 15:31:06.910 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /vendor/lib64/hw/android.hardware.graphics.mapper@4.0-impl-qti-display.so -> /vendor/lib64/hw/android.hardware.graphics.mapper@4.0-impl-qti-display.so
2022-06-04 15:31:06.910 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /vendor/lib64/hw/android.hardware.graphics.mapper@4.0-impl-qti-display.so -> /vendor/lib64/hw/android.hardware.graphics.mapper@4.0-impl-qti-display.so
2022-06-04 15:31:06.911 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /vendor/lib64/hw/android.hardware.graphics.mapper@4.0-impl-qti-display.so -> /vendor/lib64/hw/android.hardware.graphics.mapper@4.0-impl-qti-display.so
2022-06-04 15:31:06.911 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /proc/self/fd/109 -> /proc/self/fd/109
2022-06-04 15:31:06.911 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /proc/self/maps -> /proc/self/maps
2022-06-04 15:31:06.911 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/data/nativeCache/dev_maps_13951_13951 -> /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/data/nativeCache/dev_maps_13951_13951
2022-06-04 15:31:06.916 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  libadreno_utils.so -> libadreno_utils.so
2022-06-04 15:31:06.916 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /proc/self/maps -> /proc/self/maps
2022-06-04 15:31:06.916 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/data/nativeCache/dev_maps_13951_13951 -> /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/data/nativeCache/dev_maps_13951_13951
2022-06-04 15:31:06.930 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /data/user_de/0/ /code_cache/com.android.opengl.shaders_cache -> /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/user_de/code_cache/com.android.opengl.shaders_cache
2022-06-04 15:31:06.930 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/user_de/code_cache/com.android.opengl.shaders_cache -> /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/user_de/code_cache/com.android.opengl.shaders_cache
2022-06-04 15:31:06.961 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  libboost.so -> libboost.so
2022-06-04 15:31:06.962 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /system/lib64/libboost.so -> /system/lib64/libboost.so
2022-06-04 15:31:06.962 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /system/lib64/libboost.so -> /system/lib64/libboost.so
2022-06-04 15:31:06.962 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /proc/self/fd/110 -> /proc/self/fd/110
2022-06-04 15:31:06.962 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /proc/self/maps -> /proc/self/maps
2022-06-04 15:31:06.962 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/data/nativeCache/dev_maps_13951_13951 -> /data/user/0/ /app_virtual_devices/START_UP_0/data/nativeCache/dev_maps_13951_13951
2022-06-04 15:31:06.967 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /proc/13927/cmdline -> /proc/13927/cmdline
2022-06-04 15:31:06.967 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /proc/13927/cmdline -> /proc/13927/cmdline
2022-06-04 15:31:06.967 13927-13960/  I/Zhenxi: io sandbox  /data/system/migt/migt -> /data/system/migt/migt
2022-06-04 15:31:06.967 13951-13951/? I/Zhenxi: io sandbox  /data/system/migt/migt -> /data/system/migt/migt
 
... ...

PASS环境检测:

Root&magisk

因为一切文件读取最终底层读取都是SVC函数去读取,我们只需要写个sandbox

 

把我们认为的问题关键目录直接全部都进行PASS即可,当目标App去读到这个路径以后我们将方法的路径设置成一个不存在的路径即可。

 

代码如下

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else if (strstr(result, "magisk")) {
    //直接包含magisk的都给干掉
    result = NULL;
} else if (strstr(result, "edxposed")) {
    result = NULL;
} else if (strstr(result, "edxp")) {
    result = NULL;
}else if (strstr(result, "lsposed")) {
    result = NULL;
} else if (strstr(result, "libriru") || strstr(result, "/riru")) {
    result = NULL;
} else if (strstr(result, "sandhook")) {
    result = NULL;
} else if (endsWith(result, "/su")) {
    //su结尾的root文件都直接干掉
    result = NULL;
}else if (strstr(result, "zygisk")) {
    result = NULL;
}else if (strstr(result, "/data/adb/")) {
    //这个文件里面包含很多magisk相关的,比如模块的list /data/adb/modules/
    //https://github.com/LSPosed/NativeDetector/blob/master/app/src/main/jni/activity.cpp
    result = NULL;
}

当然这些还是不够,还有/proc/mounts里面也有一堆magisk文件特征。这个文件可以里面也有一堆特征。

 

可以在执行之前先生成一份,然后当发现读取到我们需要IO重定向的路径直接修改成我们生成的文件即可。

DebugCheck:

还有一些反调试文件,stat status wchan这些也都是在ptrace attch之前进行mock一份,然后IO重定向到新生成的文件路径即可。

MapsCheck:

maps io重定向的话,不能提前生成,必须在目标app读取之前进行创建,因为maps 是不断变化的。以防万一有人扫描maps去检测。

 

在svc的before里面调试线程去创建,然后修改被调试线程的读取路径。

AppSign:

很多大厂或者壳子检测签名无非几种,java层检测和native检测,这些完全可以Hook 在注入的时候顺便把sandhook等框架一起注入。

 

在配合ptrace+seccomp,Java层的话就是Hook获取签名的那几个方法,然后记得把内存的变量也需要通过反射的方式去set上去。

 

不能只Hook方法。这块需要过掉9.0反射限制,可以参考LSP的绕过反射限制代码项目。

 

native检测大部分都是svc openat去读取文件,然后把apk当成zip进行解压缩,解析,去计算apk的签名文件。判断是否正确

 

这种方式很简单绕过,只需要去在他读取/data/app/xxx/base.apk的时候,我们把他指向原始包即可绕过。

沙箱的打磨&实践:

有时候我们经常需要分析一个So, 看看这个So里面读取了哪些文件,做了哪些事情,调用了哪些Java方法

 

我以前挺喜欢用unidbg的,但是发现痛点太多,就是需要补环境,有很多So会调用高版本api,我记得我以前用的时候

 

只支持23和26版本的SDK,这个时候如果去补环境,真的很累,特别是很多So会去扫描大量的系统文件。这些系统文件都是unidbg里面没有的,不如我们直接在安卓系统上直接运行这个So。

 

我们可以先搞个helloword 然后先启动我们ptrace进行attch。

 

在配合sandhook和jnitraceforcpp(https://github.com/w296488320/JnitraceForCpp)

这个jnitraceforcpp不是frida的jnitrace,是我以前空闲的时候写的,代码没多少行,但是Hook了全部的jniEnv里面的方法,对方不管调用了什么我们这边都可以进行打印。hook方法如下

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HOOK_JNI(env, CallObjectMethodV)
HOOK_JNI(env, CallBooleanMethodV)
HOOK_JNI(env, CallByteMethodV)
HOOK_JNI(env, CallCharMethodV)
HOOK_JNI(env, CallShortMethodV)
HOOK_JNI(env, CallIntMethodV)
HOOK_JNI(env, CallLongMethodV)
HOOK_JNI(env, CallFloatMethodV)
HOOK_JNI(env, CallDoubleMethodV)
HOOK_JNI(env, CallVoidMethodV)
 
HOOK_JNI(env, CallStaticObjectMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticBooleanMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticByteMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticCharMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticShortMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticIntMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticLongMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticFloatMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticDoubleMethodV)
HOOK_JNI(env, CallStaticVoidMethodV)
 
HOOK_JNI(env, GetObjectField)
HOOK_JNI(env, GetBooleanField)
HOOK_JNI(env, GetByteField)
HOOK_JNI(env, GetCharField)
HOOK_JNI(env, GetShortField)
HOOK_JNI(env, GetIntField)
HOOK_JNI(env, GetLongField)
HOOK_JNI(env, GetFloatField)
HOOK_JNI(env, GetDoubleField)
 
HOOK_JNI(env, GetStaticObjectField)
HOOK_JNI(env, GetStaticBooleanField)
HOOK_JNI(env, GetStaticByteField)
HOOK_JNI(env, GetStaticCharField)
HOOK_JNI(env, GetStaticShortField)
HOOK_JNI(env, GetStaticIntField)
HOOK_JNI(env, GetStaticLongField)
HOOK_JNI(env, GetStaticFloatField)
HOOK_JNI(env, GetStaticDoubleField)
//常用的字符串操作函数
HOOK_JNI(env, NewStringUTF)
HOOK_JNI(env, GetStringUTFChars)
//HOOK_JNI(env, FindClass)
HOOK_JNI(env, ToReflectedMethod)
HOOK_JNI(env, FromReflectedMethod)
HOOK_JNI(env, GetFieldID)
HOOK_JNI(env, GetStaticFieldID)
HOOK_JNI(env, NewObjectV)
 

还有一些常用的字符串操作的函数

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    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, strstr);
    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, strcmp);
    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, strcpy);
    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, strdup);
    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, strxfrm);
//    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, memcpy);
 
//    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, sprintf);
//    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, printf);
//    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, snprintf);
//    HOOK_SYMBOL_DOBBY(handle, vsnprintf);

把这方法全部进行hook以后,再把对方的So加载进来,对方调用了什么方法,做了哪些事情一目了然。

 

而且最重要的是不需要去补环境。分析效率很高。需要处理什么直接Hook即可。

指纹的对抗:

很多大厂会去获取设备指纹,Java层那些方法不多说,直接hook就行。

 

核心的都是在native层去处理,system_property_get&read,bootid,UUID,反射内存android id,netlinker获取网卡

 

还有一些就是内联svc调用读文件函数也是可以获取到网卡信息,比如

 

/sys/class/net/wlan0/address & /sys/devices/virtual/net/wlan0/address

 

build.prop popen读取一些设备 如 /sys/devices/soc0/serial_number类似这种

 

还有execve去获取一些设备信息,这些通过svc的IO重定向很容易就可以实现mock和pass。

 

当读取的时候我们生产一份新得,指向到新生成的文件即可。

无痕Hook的实现思路:

现在很多native hook思路都是inlinehook ,Got表 ,异常hook(异常信号劫持hook)。

 

这些思路都是很好的思路,各有各的好处,但是都是有特征,比如inlinehook crc检测很容易就检测出来,并且

 

有很多大厂会用shellcode进行绕过,我们能去修改这段指令跳转到这个某个函数,他当然也可以修改回来。

 

他只需要把某个方法的指令换成原始的指令,这样就可以防止被inlinehook Hook(他需要获取原始指令,可以解析本地的So文件,解析text段,得到最真实的指令信息,保存,然后在函数执行之前在set回内存,都是很好的办法,还有的干脆直接服务端配置一个服务,直接服务端拉取某个函数的正确指令,都是很好的思路) 当然对抗这也不是没办法,我只需要在hook完毕以后再把内存设置成可读,不可写

 

然后Hook mprotect ,不让他调用mprotect 这样就可以被shellcode绕过。

 

说的有点多,重点说一下无痕Hook的实现思路,ptrace有一个很重要的功能就是下断点,我们只需要在指定内存下断点,

 

当方法执行到这里以后,直接通过ptrace修改PC寄存器。跳转到到指定函数即可,把参数也带过去,

 

因为是执行阶段才会修改,而且是直接修改的寄存器,不存在修改指令。所以无需担心指令的crc检测不过问题。

 

测试在64位还是很稳定的,32位的话总有问题,很多32位程序走的是64位的sysnum 。一直报bad syscall num 。原因未知。一直在采坑,还没填上去。不过还好大部分app都是64位的。

结束语:

文章还是挺长的,很感谢能看到最后,上述的svc拦截核心代码大部分都能在

 

proot项目里面找到,需要自己移植到android上面 。另外如果对指纹或者App检测比较感兴趣的技术,也可以私信我加个好友。

 

算做个技术交流吧 。


[招生]科锐逆向工程师培训46期预科班将于 2023年02月09日 正式开班

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赞赏  ch1   +5.00 2022/09/25 拨云见雾,受到启发,楼主继续努力!
赞赏  Editor   +150.00 2022/07/04 恭喜您获得“雪花”奖励,安全圈有你而精彩!
赞赏  Imyang   +5.00 2022/06/04
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