Android 应用程序破解入门

2016-12-9 16:39 1527 1

摘要: Android软件越来越多的走向免费加广告模式了，但在我们日常应用中，还是不乏一些收费应用，一部分通过Market收费下载，另一部分将收费部分放到了软件的实现中，我们今天要讨论的就是后者，就我见到的一部分Android软 ...

Android软件越来越多的走向免费加广告模式了，但在我们日常应用中，还是不乏一些收费应用，一部分通过Market收费下载，另一部分将收费部分放到了软件的实现中，我们今天要讨论的就是后者，就我见到的一部分Android软件中，它们有通过序列号验证的，有通过Linsence绑定的，更有甚者是通过网络激活验证的，那它们的安全措施都有哪些？如何分析并破解它们？这将是这篇文章将要讲到的。

破解工具介绍

下表列举出了破解Android程序时可能会用到的工具：

工具名称

用途

AXMLPrinter2.jar

dex-translator

JD-GUI.exe

DeDexer

用来解密输出APK中加密的XML文件包含dex2jar可以将APK中的classes.dex生成相应的JAR文件查看dex2jar生成的JAR文件（源码级显示，不过不太准确）

DEX文件反编译工具，使用Jasmin格式Smali，BakSmali DEX文件编译与反编译工具，使用smali格式

EditPlus

IDA Pro

Apktool

查看及编辑反汇编后的文件

DEX反编译查看工具，可用来查找DEX文件补丁位置集成了Smali与BakSmali，编译与反编译DEX更方便Eclipse，ADT插件编译Android补丁或测试程序

Netbeans

AndBug

配合ApkTool单步调试Smali文件APK调试工具(只支持Linux平台)

Android SDK

这个开发与测试APK都需要，ADB,AAPT,DDMS经常要用到Jarsigner.exe.，对APK进行签名（JDK的Bin目录下）

keytool.exe

ApkTool_GUI

这个现在用的人比较多，集成了反编译、编译、签名功能于一体

Android设备

测试程序用，没有的话模拟器或Android-x86(Android的PC版)也行.

这些工具经常配合在一起使用来反编译与编译APK文件，但ApkTool_GUI的出现将这些繁琐的工作化繁为简。EditPlus主要用来高亮显示查看生成的反编译文件，为此我制作了Editplus的高亮语法文件一起打包给大家。DeDexer与BakSmali是目前广泛使用的两款DEX反编译工具，两个工具在语法上有细微的差别，我们在下面会此进行比较。

Dalvik VM & OpCodes

如同破解Windows程序需要掌握Windows程序特点一样，破解Android平台的程序需要先掌握Android程序开发的一些基本知识，一般的程序破解不需要深入的了解Android程序的开发，不过对于Android程序的运行机制应该有个大致的了解，完全不懂Android程序开发的朋友还是先打打基础吧！在Windows程序的调试时代，破解者将需要分析的程序载入Ollydbg之类的调试器中，在成千上万条汇编指令中寻找突破点，MASM语法的汇编自己也成为解密者需要掌握的基础，而我们要想熟练的分析Android程序，就必须要掌握Dalvik虚拟机的指令，听到虚拟机可能一部分人开始发怵了，其实Dalvik虚拟机与我们常说的Windows平台的VM虚拟机有着很大的区别，下面我们来看看什么是Dalvik虚拟机指令是何方神圣，它在Android程序破解中又有着怎样的地位？

Dalvik虚拟机是专门为 Android平台上的程序运行而设计的一种代码运行机制，它主要的作用是对JAVA程序的ByteCode进行优化，以提高代码执行效率。可以说，从Android2.2版本开始，Android系统手机真正的拉开了市场，这背后很大一部分功劳要取决于强大的Dalvik JIT编译器，正是由于它大幅提升Android2.2的各种性能。与传统的Java虚拟机(JVM)基于栈有所不同，Dalvik是基于寄存器的虚拟机，这使得它们在编译的时候只需花费更短的时间。DalvikJIT解释的JAVAByteCode源于JVM而又优于JVM，在JAVA虚拟机中，代码是基于Method方式来运行解释编译的，而在Android2.2版本及以后的DalvikJIT则是基于 Trace解释编译的，Dalvik最多支持256个寄存器，但嵌入式CPU自身并不带那么多的寄存器，Dalvik除了使用ARM本身的几个寄存器外，其它需要用到的寄存器会借用外部存储器来模拟，那Android程序运行时会用到多少个寄存器呢？答案是不确定的，它会在生成代码时进行计算。在这里，我们不去详细的探究 Dalvik的运行机制，但掌握Dalvik指令的语法为以后的逆向工程做基础却是十分有必要的。一份详细的 Dalvik opcodes表可以从Android源码中获得，在 Android4.0的源码中，可以从dalvik/opcode-gen/bytecode.txt查看到完整支持的OpCodes ，在dalvik/docs/dalvik-bytecode.html中可以找到Dalvik OpCodes的详细说明。早期的OpCodes使用一个字节就可以保存，意味着最多可以有256条指令，在最新的一份OpCodes列表中，OpCodes扩展了一字节，并扩充了一些指令。下面我们来看看Dalvik指令的格式，毕竟我们要看的不是这些OpCodes，而是由它们在一起组成的代码。新建一个Android工程命名为HelloAndroid，HelloAndroidActivity.java文件使用默认生成的代码：

package cn.feicong.HelloAndroid;

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

public class HelloAndroidActivity extends Activity {

/** Called when the activity is first created. */

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

}

编译生成APK文件，接下来看看反编译后的结果。

首先是DeDexer，进入命令行并定位到HelloAndroid/bin目录下，在命令行下运行java-jar ddx.jar -d outdir classes.dex (可从下载DeDexer)会在outdir目录中生成六个ddx文件，如图1所示：

图 1

打开HelloAndroidActivity.ddx文件代码如下：

.class public cn/feicong/HelloAndroid/HelloAndroidActivity

.super android/app/Activity

.source HelloAndroidActivity.java

.method public <init>()V

.limit registers 1

; this: v0 (Lcn/feicong/HelloAndroid/HelloAndroidActivity;)

.line 6

invoke-direct {v0},android/app/Activity/<init>

return-void

; <init>()V

.end method

.method public onCreate(Landroid/os/Bundle;)V

.limit registers 3

; this: v1 (Lcn/feicong/HelloAndroid/HelloAndroidActivity;)

; parameter[0] : v2 (Landroid/os/Bundle;)

.line 10

invoke-super

{v1,v2},android/app/Activity/onCreate ;

onCreate(Landroid/os/Bundle;)V

.line 11

const/high16

v0,32515

invoke-virtual

{v1,v0},cn/feicong/HelloAndroid/HelloAndroidActivity/setContentView ;

setContentView(I)V

.line 12

return-void

.end method

.class是程序的类名，.super为它的父类，.source为源文件。.method表示是一个类的方法，后面的大写'V'表示Void，即无返回值，<init表示是构造函数，.limitregisters

1表示用到了一个寄存器，分号后面是注释，.line表示行号，可有可无，invoke-direct与return-void是Dalvik的OpCode，前者调用一个类的方法，后者直接返回。看看 BakSmali的反编译代码，运行 apktool.jar d HelloAndroid.apk outdir2在outdir2目录会生成一个smali目录，同样在相应的目录会生成六个Smali结尾的文件，如

图2所示：

图 2

打开HelloAndroidActivity..smali文件代码如下：

.class public Lcn/feicong/HelloAndroid/HelloAndroidActivity;

.super Landroid/app/Activity;

.source "HelloAndroidActivity.java"

# direct methods

.method public constructor <init>()V

.locals 0

.prologue

.line 6

invoke-direct {p0}, Landroid/app/Activity;-><init>()V

return-void

.end method

# virtual methods

.method public onCreate(Landroid/os/Bundle;)V

.locals 1

.parameter "savedInstanceState"

.prologue

.line 10

invoke-super

{p0,

p1},

v0},

Landroid/app/Activity;->onCreate(Landroid/os/Bundle;)V

.line 11

const/high16 v0, 0x7f03

invoke-virtual

{p0,

Lcn/feicong/HelloAndroid/HelloAndroidActivity;->setContentView(I)V

.line 12

return-void

.end method

可以看出Smali文件的内容与ddx文件内容差别不是很大，ddx文件中有一些寄存器跟踪信息，用注释标了出来，而Smali则只对条件判断进行寄存器跟踪，ddx使用十进制表示数值，Smali则使用十六进制（Android资源ID也使用十六进制，我们搜索起来更方便），其它的不做太多比较了，不过目前使用Smali格式来分析DEX文件的人占多数，这一方面因为它代码漂亮，回编成功率高，更重要的是它能与Netbeans配合对Smali进行单步调试！！这不能不说是一个大亮点，详细的内容不是这篇文章的重点，可能以后会跟大家讨论。

上面的介绍部分就到这里了，下面正式进行实战破解环节。Let's GO！

破解实战

先说说APK的一般破解步骤，

1.对APK进行反编译。

2.对反编译的Smali文件进行分析或调试。

3.找到突破口，对 Smali文件进行修改。（还有一种方法，更高效，我正在测试中，成功后与大家分享）

4.回编生成破解后的DEX文件。

5.重新打包生成APK并签名。

6.测试效果，不成功转到第二步操作。

试炼品我选择了国内著名公司金山出品的WPS Android4.0.3版，此版本的WPS是一个限制试用版，在安装运行后程序会提示软件过期。而目前最新的WPS已经免费了（可能并不好卖，呵呵）。

先安装运行程序，观察它的运行状态，执行这个软件会给出如图3的提示：

图 3

程序很大方的结出提示说已经过期了，我们点击更新即可以升级到最新版（在这里，我们就不升级了，因为升级后是免费的，对于我们练手就没搞头了），我们点击取消，程序退出。

下面我们对这个APK文件进行反编译。使用ApkTool_GUI，运行如图4：

将APK拖到第一个编辑框中，点击反编译APK，稍等片刻解压完成后会生成与文件名同名的文件夹，进入里面可以发现多出了一个smali文件夹，这个文件夹里面存放的就是我们需要分析的 Smali文件。我们双击打开，可以发现里面竟然有几个文件夹及几千个smali文件！！我首次打开时也吃了一惊，如此多的文件让人怎么分析啊（大家可以发怵一下），如图5所示：

图 5

而且每个文件的文件名也很诡异，全是一些a-z的字母组合，打开任意一个smali文件看看，发现里面的方法名也是如此。分析过C#程序的人可能会觉得这里似乎很类似，是的，这些代码如同 C#程序里面的混淆器混淆过一样，在 Android程序开发的 SDK中，提供了一套名叫 Proguard的代码保护机制，它的作用就是通过随机化改变类中的方法及变量名，去除无用的虚方法、注释等手段让代码变得难以阅读，以此来达到保护程序的目的，在这里可能很多人再次发怵，本来就没弄过Android程序，现在一上来就是个混淆过的款，叫人怎么活啊！不要急，其实，被Proguard混淆过的代码还是有办法弄的，如有主要的几个类，如Service、Activity等类名是不能被混淆的，不过这不是我们今天要讲的重点。

我们接着分析，回想一下，我们在安装运行程序时，程序弹出了一个Message，想想我们在OD中破解Windows程序时用到的字符串参考，在这里是否可用呢？回答是：可以！我们在编译Android程序时，定义的字符串都保存在一个名收Strings.xml的文件中，编译生成APK后它也被加密打包到程序中了，而程序通过为每个字符串分配一个ID来进行调用，这些 ID被保存在 public.xml文件中。我们在刚才反编译的 XML文件中找找就可以发现在res/values下有这两个文件，我们打开strings.xml并查找之，很快可以发现如下两行：

这是一个有使用期限的版本，从2012年1月1日开始此版本已过期，请确保网络通畅，并立即检查升级。</string>这两行字符串正是前面运行程序时弹出的 MessageBox的标题与文字。我们在这里记下它们的名字为expired_title与 expired_message。打开 strings.xml文件查找expired_title与expired_message则可以找到下面两行：

找到了这两个ID就好办了，我们下面来看看Android程序中是如何构建一个字符串的，修改刚才的HelloAndroid代码如下：

public class HelloAndroidActivity extends Activity {

/** Called when the activity is first created. */

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

ShowString();

}

public void ShowString(){

String str = getString(R.string.hello);

Toast.makeText(getApplicationContext(), str,Toast.LENGTH_SHORT).show();