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[原创]告别RegisterNatives获取JNI函数绑定的地址，迎接最底层的方式获取！（三个案例）
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发表于: 2024-7-30 20:21
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很多小伙伴在逆向的时候定位到了Java层的Native函数，如果要进一步进行分析，就需要找到so中注册的Native函数。
第一种情况，函数静态注册，可以直接在so的导出符号表中找到静态注册的函数地址（这里使用的方法是dlsym）。
第二种情况，函数动态注册，在JNI_ONLOAD中使用RegisterNatives这个函数进行注册。
但是出现了一些特殊的情况，hook了这两个函数，却没有找到目标函数的注册方法。
本文章将分多个部分讲解：
本帖子是转储notion的，下面如果格式跟不上请查看：
https://fortunate-decimal-730.notion.site/RegisterNatives-JNI-b83f71b4a9dc4b30a00177b71cee242c?pvs=4
获取更好的阅读体验，谢谢大家～
1、从AOSP源码的角度讲解RegisterNatives函数具体的流程
2、从AOSP源码出发，探究Java的类加载时，如何注册自己的函数地址
3、讲解函数绑定的地址究竟在哪里，如何从根本上拿到绑定函数的地址
4、如何使用工具拿到属于自己唯一的偏移地址
5、小试牛刀，用学到的知识初步测试
6、利用两个群友遇到问题的例子，一个简单的，一个复杂的，来实战应用技术
群友提问
1 .首先用yang的那个dump so脚本hook不到，然后用他那个hook regestive的脚本也hook不到注册函数
2.为什么我hook了dlsym、jni的RegisterNative、枚举所有模块的所有导出函数都没有找到我要的函数
脚本部分来源：Fart脱壳王课件
寒冰老师提出的这个方法，我并不是原创，我只是实现了一个小工具以及提供了两个具体案例来实现。
欢迎大家购买看雪2W、3W班，以及FART脱壳王课程来支持寒冰老师，并获得更加充分的售后指导。
首先我们拿到RegisterNative的函数实现部分
有两个重点关注的地方：
http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/xref/art/runtime/jni/jni_internal.cc#2459
java对象转artmethod对象的过程
在这里将java的class和签名都传入
从内存中遍历artmethod，匹配出符合条件的artmethod
第二个重要的地方
artmethod调用自己的RegisterNative方法
这里就有些厂商下沉到artmethod的注册方法，导致脚本hook不到。
在这里 对artmethod的指针进行设置，完成对jni函数的绑定
总结一下：RegisterNative的核心就是调用SetNativePointer这个函数，将函数的地址保存到artmethod中
reinterpret_cast<uintptr_t>(this) + offset.Uint32Value();
这一行正是他保存的偏移地址，artmethod指针的偏移32位在源码里体现出来了，当然我们可以通过计算的方式拿到偏移地址。
这个参数就是artmethod存储地址的地方
可以根据结构体计算出data_的偏移
看到这里，可以揭露下本文章的核心了，就是通过frida拿到artmethod结构体，在计算出当前机器的偏移数量，查看data_数据的内容，那么就是该jni地址绑定的artmehod的地址了
在这个板块，我们将从LoadClass这个函数作为切入点
在这个函数里有LoadMethod和Linkcode这两个核心函数
每个函数第一次都要进行一次链接绑定
在这里判断函数是否要在本地实现
重点：根据函数类型走不同的分支，我们查看method->IsNative()
这个分支
发现函数调用了
**UnregisterNative这个方法**
在函数链接的时候，所有的native函数都会调用一遍unregisternative
SetEntryPointFromJni
http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/s?defs=SetEntryPointFromJni&project=art
和registernative一样 调用了设置入口函数 而入口函数来源于[GetJniDlsymLookupStub](http://aospxref.com/android-10.0.0_r47/s?defs=GetJniDlsymLookupStub&project=art)()
这个函数是一段内联汇编
其中内部调用了artFindNativeMethod这个方法
最终这个函数调用了 真正的RegisterNative函数
在这个函数里
有着寻找函数符号的过程，可以看到静态注册的规则
将long_name和short_name做拼接去寻找符号，如果没找到则保留null，等待开发人员进行绑定
我们可以理解为，jni函数一开始都绑定在一个地址上，程序员需要在jni_onload再去二次绑定上自己的真实的地址（这里在后面有一个坑）
认真阅读的读者心中已经有了答案，就在Artmethod的data_这个属性里，我们只需要拿到函数的artmethod指针以及知道自己系统artmethod的储存绑定地址的偏移即可。
我们可以自己写一个小demo，手动调用registernative，绑定我们自己的地址到函数上，然后拿到对应的artmethod，对内存进行搜索，取出符合条件的index
在aosp8.0-aosp10的系统上，artmethod的指针就是jmethodid的数值，这里我们可以通过源码来查看 在aosp11的时候这一特性发生了变化，aosp为了安全，将artmetod指针建立了一个数组，并返回了一个id作为index
从这里看到，jmethoidid只是将artmethod强转了
所以在aosp10以下，可以直接通过
来直接获取到手机的偏移地址
在aosp10以上怎么办？ 非常好办，frida就可以帮你做内存检索，虽然比app一键获取要来的慢
下面我们进入下一个篇章，如何用开发的demo获取到你手机目前的偏移地址
打开我们自己实现的app
我们可以看到是4个指针大小（并不是字节，上面打错了）
如果你的app运行在32位模式下，那么就是4x4（32位指针大小4字节）=16 字节
这样安装会让你的apk强制运行在32位模式下，其余手机基本默认都运行在64位下
不确定的可以调用frida的api Proces.pointersize
我的app是运行在64位模式下，那么就是4X8（64位指针大小8字节）=32字节
打开app是另外一个界面
我们首先获取目标类的artmethod地址
将frida挂载到demo app上面
不做任何修改的运行
拿到第一个值 也就是artmethod的地址 0x754d267ed8
接下来从界面上抄来第二个值，填入下面的脚本
注入脚本
就可以获取到你偏移的字节了这里是0x10 也就是16(64位下）
如果目标app比较老 运行在32位模式下
强制demo app强制运行在32位模式下，即可拿到32位的偏移
我们目标要获取的类名是
com.example.test_1.MainActivity
方法名是
public native String stringFromJNI();
首先启动好app，frida进行附加
运行脚本，获取到目标类的artmethod
之后阅读偏移的16个字节（上一个板块的获取到的）的信息
这就是这个art方法绑定的方法了 我们使用DebugSymbol.fromAddress查看具体符号信息
简单计算一下偏移
使用获取到的地址减去模块的base，得到偏移
0x1dd80
至此，我们的小试牛刀结束了，下面循序渐进的解决两位群友问题
问题：为什么我hook了dlsym、jni的RegisterNative、枚举所有模块的所有导出函数都没有找到我要的函数
app名称：人保e通
目标类型和函数
com.facebook.react.bridge.ReadableNativeMap
第一步，使用脚本拿到artmethod地址：
拿到了目标地址
第二步，阅读指针内容
成功拿到地址：
解析下符号：
问题：.首先用yang的那个dump so脚本hook不到，然后用他那个hook regestive的脚本也hook不到注册函数
目标样本app:正保会计网校
老套路，获取到目标类型的artmethod：
0x7b3ff992c8
拿到目标函数地址：
奇怪？ 为什么他绑定在了art里面呢，仔细一看
art_jni_dlsym_lookup_stub
这不就是第一次统一unregisternative的地址吗
具体原理请看上面的第三部分
我们该怎么办？
非常简单，主动调用一次即可！
调用成功后我们再次查看地址
果然 地址发生了变化
奇怪的事情来了，他并没有任何符号，仅仅是一个地址
难道我们的字节读取错误了吗
使用hexdump 查看一下artmethod在内存中的值
对比了下标横线的地址，我们获取的并没有错误，我们该怎么办？
当然是去map查找他所在的段，查看是不是可执行的，如果是，那么目标so就使用了动态释放内存的操作，将可执行代码用mmap释放到内存中并执行
获取到了目标进程的pid，我们在开启一个shel
找到了三个可以的段 连名字都没有
而且发现 目标地址正是在
7b3d228000-7b3d453000 rwxp 00000000 00:00 0
这个段中
并且这个段还有执行权限，非常可疑，我们来进行内存dump
有三种方式可以dump
第一种 使用dd命令 dd if = 具体可以问gpt如何操作
第二种 使用frida脚本 dump下memory 使用file写入文件
第三种 使用开源项目
https://github.com/kp7742/MemDumper
https://github.com/maiyao1988/elf-dump-fix
文章结尾会打包好 所有需要的文件 下面我们开始dump
进行dump后 我们拿到目标文件查看
是一个elf文件
进行修复后我们导入ida
并计算偏移地址
base:7b3d228000
func ptr :0x7b3d2c2080
计算出偏移地址：
0x9a080
发现就是我们想要的函数
小彩蛋：
libproxy.so 在init_proc中 很奔放的写出了释放过程，大家可以去debug学习下
所有用到的文件打包地址：
链接: https://pan.baidu.com/s/1d3Ym-piDQe49A9-XcJVrhA?pwd=euwa 提取码: euwa
第二第三部分写的非常有瑕疵，欢迎大佬来指正，我会及时修改帖子内容！
希望大家能从我的帖子学到一些东西，现在的东西深度不是很够，我会努力学习给大家带来高质量的帖子～
大家有问题可以给我留言，我会每天看3-5次来解决大家的问题！
static jint RegisterNatives(JNIEnv* env,
2460 jclass java_class,2461 const JNINativeMethod* methods,2462 jint method_count) {2463 if (UNLIKELY(method_count < 0)) {
2464 JavaVmExtFromEnv(env)->JniAbortF("RegisterNatives", "negative method count: %d",
2465 method_count);2466 return JNI_ERR; // Not reached except in unit tests.
2467 }2468 CHECK_NON_NULL_ARGUMENT_FN_NAME("RegisterNatives", java_class, JNI_ERR);
2469 ScopedObjectAccess soa(env);
2470 StackHandleScope<1> hs(soa.Self());2471 Handle<mirror::Class> c = hs.NewHandle(soa.Decode<mirror::Class>(java_class));2472 if (UNLIKELY(method_count == 0)) {
2473 LOG(WARNING) << "JNI RegisterNativeMethods: attempt to register 0 native methods for "
2474 << c->PrettyDescriptor();2475 return JNI_OK;
2476 }2477 CHECK_NON_NULL_ARGUMENT_FN_NAME("RegisterNatives", methods, JNI_ERR);
2478 for (jint i = 0; i < method_count; ++i) {
2479 const char* name = methods[i].name;2480 const char* sig = methods[i].signature;2481 const void* fnPtr = methods[i].fnPtr;2482 if (UNLIKELY(name == nullptr)) {
2483 ReportInvalidJNINativeMethod(soa, c.Get(), "method name", i);
2484 return JNI_ERR;
2485 } else if (UNLIKELY(sig == nullptr)) {
2486 ReportInvalidJNINativeMethod(soa, c.Get(), "method signature", i);
2487 return JNI_ERR;
2488 } else if (UNLIKELY(fnPtr == nullptr)) {
2489 ReportInvalidJNINativeMethod(soa, c.Get(), "native function", i);
2490 return JNI_ERR;
2491 }2492 bool is_fast = false;
2493 // Notes about fast JNI calls:
2494 //
2495 // On a normal JNI call, the calling thread usually transitions
2496 // from the kRunnable state to the kNative state. But if the
2497 // called native function needs to access any Java object, it
2498 // will have to transition back to the kRunnable state.
2499 //
2500 // There is a cost to this double transition. For a JNI call
2501 // that should be quick, this cost may dominate the call cost.
2502 //
2503 // On a fast JNI call, the calling thread avoids this double
2504 // transition by not transitioning from kRunnable to kNative and
2505 // stays in the kRunnable state.
2506 //
2507 // There are risks to using a fast JNI call because it can delay
2508 // a response to a thread suspension request which is typically
2509 // used for a GC root scanning, etc. If a fast JNI call takes a
2510 // long time, it could cause longer thread suspension latency
2511 // and GC pauses.
2512 //
2513 // Thus, fast JNI should be used with care. It should be used
2514 // for a JNI call that takes a short amount of time (eg. no
2515 // long-running loop) and does not block (eg. no locks, I/O,
2516 // etc.)
2517 //
2518 // A '!' prefix in the signature in the JNINativeMethod
2519 // indicates that it's a fast JNI call and the runtime omits the
2520 // thread state transition from kRunnable to kNative at the
2521 // entry.
2522 if (*sig == '!') {
2523 is_fast = true;
2524 ++sig;2525 }2526 2527 // Note: the right order is to try to find the method locally
2528 // first, either as a direct or a virtual method. Then move to
2529 // the parent.
2530 ArtMethod* m = nullptr;2531 bool warn_on_going_to_parent = down_cast<JNIEnvExt*>(env)->GetVm()->IsCheckJniEnabled();
2532 for (ObjPtr<mirror::Class> current_class = c.Get();
2533 current_class != nullptr;2534 current_class = current_class->GetSuperClass()) {2535 // Search first only comparing methods which are native.
2536 m = FindMethod<true>(current_class, name, sig);
2537 if (m != nullptr) {
2538 break;
2539 }2540 2541 // Search again comparing to all methods, to find non-native methods that match.
2542 m = FindMethod<false>(current_class, name, sig);
2543 if (m != nullptr) {
2544 break;
2545 }2546 2547 if (warn_on_going_to_parent) {
2548 LOG(WARNING) << "CheckJNI: method to register \"" << name << "\" not in the given class. "
2549 << "This is slow, consider changing your RegisterNatives calls.";
2550 warn_on_going_to_parent = false;
2551 }2552 }2553 2554 if (m == nullptr) {
2555 c->DumpClass(LOG_STREAM(ERROR), mirror::Class::kDumpClassFullDetail);2556 LOG(ERROR)2557 << "Failed to register native method "
2558 << c->PrettyDescriptor() << "." << name << sig << " in "
2559 << c->GetDexCache()->GetLocation()->ToModifiedUtf8();2560 ThrowNoSuchMethodError(soa, c.Get(), name, sig, "static or non-static");
2561 return JNI_ERR;
2562 } else if (!m->IsNative()) {
2563 LOG(ERROR)2564 << "Failed to register non-native method "
2565 << c->PrettyDescriptor() << "." << name << sig
2566 << " as native";
2567 ThrowNoSuchMethodError(soa, c.Get(), name, sig, "native");
2568 return JNI_ERR;
2569 }2570 2571 VLOG(jni) << "[Registering JNI native method " << m->PrettyMethod() << "]";
2572 2573 if (UNLIKELY(is_fast)) {
2574 // There are a few reasons to switch:
2575 // 1) We don't support !bang JNI anymore, it will turn to a hard error later.
2576 // 2) @FastNative is actually faster. At least 1.5x faster than !bang JNI.
2577 // and switching is super easy, remove ! in C code, add annotation in .java code.
2578 // 3) Good chance of hitting DCHECK failures in ScopedFastNativeObjectAccess
2579 // since that checks for presence of @FastNative and not for ! in the descriptor.
2580 LOG(WARNING) << "!bang JNI is deprecated. Switch to @FastNative for " << m->PrettyMethod();
2581 is_fast = false;
2582 // TODO: make this a hard register error in the future.
2583 }2584 2585 const void* final_function_ptr = m->RegisterNative(fnPtr);2586 UNUSED(final_function_ptr);2587 }2588 return JNI_OK;
2589 }static jint RegisterNatives(JNIEnv* env,
2460 jclass java_class,2461 const JNINativeMethod* methods,2462 jint method_count) {2463 if (UNLIKELY(method_count < 0)) {
2464 JavaVmExtFromEnv(env)->JniAbortF("RegisterNatives", "negative method count: %d",
2465 method_count);2466 return JNI_ERR; // Not reached except in unit tests.
2467 }2468 CHECK_NON_NULL_ARGUMENT_FN_NAME("RegisterNatives", java_class, JNI_ERR);
2469 ScopedObjectAccess soa(env);
2470 StackHandleScope<1> hs(soa.Self());2471 Handle<mirror::Class> c = hs.NewHandle(soa.Decode<mirror::Class>(java_class));2472 if (UNLIKELY(method_count == 0)) {
2473 LOG(WARNING) << "JNI RegisterNativeMethods: attempt to register 0 native methods for "
2474 << c->PrettyDescriptor();2475 return JNI_OK;
2476 }2477 CHECK_NON_NULL_ARGUMENT_FN_NAME("RegisterNatives", methods, JNI_ERR);
2478 for (jint i = 0; i < method_count; ++i) {
2479 const char* name = methods[i].name;2480 const char* sig = methods[i].signature;2481 const void* fnPtr = methods[i].fnPtr;2482 if (UNLIKELY(name == nullptr)) {
2483 ReportInvalidJNINativeMethod(soa, c.Get(), "method name", i);
2484 return JNI_ERR;
2485 } else if (UNLIKELY(sig == nullptr)) {
2486 ReportInvalidJNINativeMethod(soa, c.Get(), "method signature", i);
2487 return JNI_ERR;
2488 } else if (UNLIKELY(fnPtr == nullptr)) {
2489 ReportInvalidJNINativeMethod(soa, c.Get(), "native function", i);
2490 return JNI_ERR;
2491 }2492 bool is_fast = false;
2493 // Notes about fast JNI calls:
2494 //
2495 // On a normal JNI call, the calling thread usually transitions
2496 // from the kRunnable state to the kNative state. But if the
2497 // called native function needs to access any Java object, it
2498 // will have to transition back to the kRunnable state.
2499 //
2500 // There is a cost to this double transition. For a JNI call
2501 // that should be quick, this cost may dominate the call cost.
2502 //
2503 // On a fast JNI call, the calling thread avoids this double
2504 // transition by not transitioning from kRunnable to kNative and
2505 // stays in the kRunnable state.
2506 //
2507 // There are risks to using a fast JNI call because it can delay
2508 // a response to a thread suspension request which is typically
2509 // used for a GC root scanning, etc. If a fast JNI call takes a
2510 // long time, it could cause longer thread suspension latency
2511 // and GC pauses.
2512 //
2513 // Thus, fast JNI should be used with care. It should be used
2514 // for a JNI call that takes a short amount of time (eg. no
2515 // long-running loop) and does not block (eg. no locks, I/O,
2516 // etc.)
2517 //
2518 // A '!' prefix in the signature in the JNINativeMethod
2519 // indicates that it's a fast JNI call and the runtime omits the
2520 // thread state transition from kRunnable to kNative at the
2521 // entry.
2522 if (*sig == '!') {
2523 is_fast = true;
2524 ++sig;2525 }2526 2527 // Note: the right order is to try to find the method locally
2528 // first, either as a direct or a virtual method. Then move to
2529 // the parent.
2530 ArtMethod* m = nullptr;2531 bool warn_on_going_to_parent = down_cast<JNIEnvExt*>(env)->GetVm()->IsCheckJniEnabled();
2532 for (ObjPtr<mirror::Class> current_class = c.Get();
2533 current_class != nullptr;2534 current_class = current_class->GetSuperClass()) {2535 // Search first only comparing methods which are native.
2536 m = FindMethod<true>(current_class, name, sig);
2537 if (m != nullptr) {
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你学的好快啊
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来一起学 嘎嘎快 |
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谢谢大佬 |
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太荣幸了表哥，我之前读过你的文章，写得特别棒 |
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大佬好久没发帖了 |
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谢谢大佬～ |
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是64位的 有时候会出现自带的so和odex编译混杂的情况，可以强制64位模式运行 |
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看setxxxpointer这个函数，他的偏移是32字节，然后打开artmethod，进行手动计算即可对应上，这里我确实忽略了，请看图上的32字节来源 |
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佬，出现这种问题，是因为什么呢。 |
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流程没错的话参考一下最后一个案例，看是不是自己开辟了一段空间把代码放进去执行了 |
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了解了，我再去试试，谢谢哥~ |
Light紫星
