安卓逆向面试题汇总 技术篇

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大家好,我是王铁头 一个乙方安全公司搬砖的菜鸡

持续更新移动安全,iot安全,编译原理相关原创视频文章。

因为本人水平有限,文章如果有错误之处,还请大佬们指出,诚心诚意的接受批评。

 

简介

这篇文章详细讲解了,安卓面试经常会问到的几个技术问题。

以及相关的背景知识,技术原理。

文章中用到的资料代码 看这里:https://github.com/wangtietou/Wtt_Mobile_Security


本菜鸡大概面试了30多家公司,因为学历比较差(大专),很多公司看了简历直接就把我刷了。或者简历没看就把我刷了,在boss直聘上看到大佬已读不回 简直是常规操作了。

很多时候根本走不到技术那里。

走到技术那里后,面试失败的概率大概30%左右,有时候是因为我技术菜,有时候是因为要做的细分领域不太一致不太想干,有时候是因为谈不拢工资(我想多要一点,对方不给,哈哈哈哈)。


除了面试经验比较多,面试别人的经验也比较多。

因为我在公司时间也比较长,把之前招我进来的同事成功熬走了,所以现在android逆向面试,移动安全面试这块也是我当面试官。

所以,不管是面试还是被面试,我铁头多少也有一些经验。


安卓逆向面试题汇总 技术篇

面试官经常问的几个问题如下:

  1. 常见的加固手段有哪些
  2. 安卓反调试一般有哪些手段,怎么去防范
  3. arm汇编 b bl bx blx 这些指令是什么意思
  4. ida xx操作的快捷键是哪个?
  5. Xposed hook 原理 frida hook 原理
  6. inline hook原理
  7. ollvm 代码混淆你了解吗?要怎么去处理

上面是一个汇总的目录,下面一个一个仔细拆分 详细说说


安卓逆向面试题详解

1)常见的加固手段

网上有的人把安卓壳分成五代壳,有人分成三代壳。

不同的人对这块的,具体的区分和看法不同,但是五代壳更细分一些。

在加固厂商内部,用的是五代壳的标准,当然他们PPT已经出现了第6 ,7 ,8代壳。
我入行以及搬砖的时候,周围人用的基本都是下图的标准,所以我这里用五代壳来描述。

安卓逆向面试 安卓五代壳

安卓五代壳详细

上面的图把安卓五代壳的优缺点,实现逻辑讲的非常好。大佬们理解了上面这两张图,回答第一个问题基本就ok了。


但是,大哥们既然看到了我这个文章,大佬们就可以风骚一点多说一些,说些面试官也不知道的。
毕竟, 唬不住5k,唬得住50k
说完上面的大概就是个及格分,说点下面的,面试官如果不了解这块的话当时就被你给唬住了。


大佬们如果在公司负责甲方安全,采购过企业版加固,或者在加固厂商搬过砖的话就会知道。
加固虽然大体上分为免费版和企业版。
免费版里面有的公司基本没啥加固选项,上传个apk应用包梭哈就完事了。

比如这种。

加固选项

有的公司还是 比较人性化的,用户可以根据自己需求选择加固选项。比如这种

加固选项 可选择

可以看到,免费版这里,厂商玩的花样并不多,有的就是上传一个包,啥加固选项没有,有的虽然有,加固选项也就几个。

但是企业版这里,厂商们花样都比较多。
假设某加固公司,企业版实现了6个功能(一般是十几个 二十几个 我这里做个比喻)。
功能如下:

  1. sovmp加固。
  2. 密钥白盒
  3. 反xposed frida
  4. 源代码深度混淆
  5. h5加固
  6. ollvm混淆

这上面的功能是插件化的,你可以根据实际应用场景选择其中几个功能,也可以都要。
比如你的app根本么有h5页面,你选个h5加固不是白花钱吗。
这里套餐不同,价格也是不同的。(企业壳大概一年几万吧)
销售那里不同的功能组合有不同的报价,就像A公司选了1,3,5。 你选了 2,4,6. 虽然都是企业版,但是你和别人的企业版还是有区别的。

说这些就是表示,不同apk即使用了同一家厂商的企业版加固,加固策略,选择的加固方式也是不一样的。

而且,一些行业的客户,加固厂商各自也会有针对行业的一些加固手法。
比如一些手游,加固厂商就会有一些反外挂的操作,针对内存读写的强检测,一些金融客户哪,因为对用户信息保密程度要求高,就会做一些安全键盘和防录屏截屏操作。

这里一些加固公司还把加固方式也做成了插件化,比如一个apk,同时用2代壳和4代壳的加固方式都用上。2代壳不落地加载结合4代壳dexvmp,或者3代壳指令抽取结合4代壳dexvmp,这里混合也是他们的常用套路,不会影响app正常运行。

说到这里有的大佬可能会疑惑,2代3代4代不是不同的加固方式吗?是怎么结合的哪?这里我解释一下
假设加固厂商拿到了一个未加固的dex, 那么2 3 4代壳子是怎么结合的。

1) dex比较重要的部分,比如算法部分,登录模块,这块的方法内容被抽取转换成自定义的指令格式,然后调用系统底层的jni方法执行。(4代壳dexvmp)

2) 其他不重要方法体直接抽空, 单独加密,运行的时候方法体内容再动态还原(3代抽取)。

3) 加载这个dex的时候(现在的dex已经经过了上面2步处理 里面的方法很多被抽空,一些被dexvmp保护), 并不是写出到文件系统用 dexclassloader这样的api去加载, 而是读到内存中直接加载,直接调用c层API加载内存中的dex(2代不落地加载)

还有一些更深度的定制,反正有钱就是大爷,你钱多干啥都可以商量,一般企业壳加固后你还是可以看到厂商的特征加固文件。比如你看到libjiagu.so就觉得是360 ,深度定制后,特征文件你一个都找不到,而且还可以实现一些定制化的需求。

image-20210615203933776

企业版功能插件化,套餐化,加壳方式组合这些东西,一般来说很多人是不知道的,所以说说这些,能很快的把你从众多普通面试者中区分出来。

image-20210615204005464

把这一点说上,到时候面试官说不定因为过于欣赏你,把他大学刚毕业,没有男朋友的妹妹介绍给你了。

所以,当面试官问加固方式这块的时候,你除了把两张图的内容说清楚,还可以清清嗓子,一脸高手寂寞的神情。

悠悠地说:
其实吧,很多我搞过的企业壳,看的出来挺多都是定制化的,有的是2代壳结合4代壳的加固,有的是2代3代混合4代。
感觉很多企业壳根据不同的业务场景,买了不同的加固套餐,比如xx应用,我脱壳的时候,发现有 清场sdk, ollvm混淆。 另一个企业壳根本就没有这些,大部分逻辑在后端,不过也搞了密钥白盒和H5加固。
还有一些游戏的企业壳,内存读写明显防护是比较厉害的。金融这块的也基本都有安全键盘,和防截屏的一些保护。
这时候,状若无意的对面试官说:“你说是吧”。

perfect.

2)安卓逆向反调试的手段有哪些

这里比较常用的反调试手段有

ptrace检测

背景知识:ptrace是linux提供的API, 可以监视和控制进程运行,可以动态修改进程的内存,寄存器值。一般被用来调试。ida调试so,就是基于ptrace实现的。

因为一个进程只能被ptrace一次, 所以进程可以自己ptrace自己,这样ida和别的基于ptrace的工具和调试器或就无法调试这个进程了。
实现代码:

int check_ptrace()
{
 // 被调试返回-1,正常运行返回0
 int n_ret = ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0);
 if(-1 == n_ret)
 {
     printf("阿偶,进程正在被调试\n");
     return -1;
 }

 printf("没被调试 返回值为:%d\n",n_ret);
 return 0;
}

定位方法:直接在ptrace函数下断点。
绕过方法:手动patch,或者用frida之类的工具hook ptrace直接返回0.
实例演示

image-20210615203515034


TracerPid检测:

背景知识:TracerPid是进程的一个属性值,如果为0,表示程序当前没有被调试,如果不为0,表示正在被调试, TracerPid的值是调试程序的进程id。
实现代码:

#define MAX_LENGTH 260

//获取tracePid
int get_tarce_pid()
{
    //初始化缓冲区变量和文件指针
    char c_buf_line[MAX_LENGTH] = {0};
    char c_path[MAX_LENGTH] = {0};
    FILE* fp = 0;

    //初始化n_trace_pid 获取当前进程id
    int n_pid = getpid();
    int n_trace_pid = 0;

    //拼凑路径 读取当前进程的status
    sprintf(c_path, "/proc/%d/status", n_pid);
    fp = fopen(c_path, "r");

    //打不开文件就报错
    if (fp == NULL)
    {
        return -1;
    }

    //读取文件 按行读取 存入缓冲区
    while (fgets(c_buf_line, MAX_LENGTH, fp))
    {
        //如果没有搜索到TracerPid 继续循环
        if (0 == strstr(c_buf_line, "TracerPid"))
        {
            memset(c_buf_line, 0, MAX_LENGTH);
            continue;
        }

        //初始化变量
        char *p_ch = c_buf_line;
        char c_buf_num[MAX_LENGTH] = {0};

        //把当前文本行 包含的数字字符串 转成数字
        for (int n_idx = 0; *p_ch != '\0'; p_ch++)
        {
            //比较当前字符的ascii码  看看是不是数字
            if (*p_ch >= 48 && *p_ch <= 57)
            {
                c_buf_num[n_idx] = *p_ch;
                n_idx++;
            }
        }
        n_trace_pid = atoi(c_buf_num);
        break;
    }

    fclose(fp);
    return n_trace_pid;
}

相关特征

定位方法:一般检测TracerPid都会读取 /proc/进程号/status 这个文件所以可以直接搜索 /status 这种字符串,这里也会用到getpid, fgets这种API,所以也可以通过这两个api定位。

绕过手法:

1) 直接手动patch, nop掉调用

2) 编译内核,修改linux kernel源代码,让 TracerPid永久为0. 修改方法 https://cloud.tencent.com/developer/article/1193431

实例演示:

这里用android studio 调试app 查看app进程对应的 status,status里查看TracerPid的值

可以看到TracerPid的值 是调试器的进程id。

没被调试的时候,TracerPid的值是0。

自带调试检测函数android.os.Debug.isDebuggerConnected()

背景知识:自带调试检测api, 被调试时候返回 true, 否则返回 false。

import static android.os.Debug.isDebuggerConnected;

public static boolean is_debug()
{
    boolean b_ret = isDebuggerConnected();
    return b_ret;
}

相关特征 定位方法:直接搜索isDebuggerConnected函数名即可。

绕过手法frida之类的工具直接hook函数,直接返回false.

检测调试器端口 比如 ida 23946 frida 27042 之类的

背景知识调试器服务端默认会打开一些特定端口,方便客户端通过电脑usb线,或者直接通过局域网进行连接。

实现代码:

//返回找到的特征端口数量
int check_debug_port()
{
    //特征端口字符串数组  0x5D8A是23946的十六进制 69a2是27042十六进制
    //这里为了提高精确度 加个 :
    char* p_strPort_ary[] = {":5D8A", ":69A2"};
    int n_port_num = 2;  //特征端口数量

    //找到特征端口数量 返回值
    int n_find_num = 0;

    //初始化文件指针  路径  和缓冲区
    FILE* fp = 0;
    char c_line_buf[MAX_LENGTH] = {0};
    char* p_str_tcp = "/proc/net/tcp";

    fp = fopen(p_str_tcp, "r");
    if(NULL == fp )
    {
        return -1;
    }

    //读取文件 看当前文件包含了几个特征端口号
    while(fgets(c_line_buf, MAX_LENGTH - 1, fp))
    {
        for (int i = 0; i < n_port_num; ++i)
        {
            //如果从当前文本行 找到特定端口号
            char* p_line = p_strPort_ary[i];
            if(NULL != strstr(c_line_buf, p_line))
            {
                n_find_num++;
            }
        }
        memset(c_line_buf, 0, MAX_LENGTH);
    }

    fclose(fp);
    //返回找到的特征端口数量
    return n_find_num;
}

相关特征 定位方法:读取端口时,一般都会读取 /proc/net/tcp文件,所以可以搜索关键字,或者 popen(管道执行命令) fgets(读取文件行)这种api进行定位。

案例演示

这里启动 frida_server,然后查看/proc/net/tcp文件内容,果然发现了frida_server对应的端口。

image-20210615214157069

image-20210615214112447

image-20210615214244348

绕过手法:换个端口就可。

android_server 换端口
这里注意 -p 和 端口之间是没有空格的 直接连接

/data/local/tmp/android_server -p8888 //运行android_server  以端口8888运行
adb forward tcp:8888 tcp:8888           //转发端口 8888

frida-server 切换端口 这里切换成 6666端口

/data/local/tmp/frida_server -l 0.0.0.0:6666      //启动frida_server 监听6666
adb forward tcp:6666 tcp:6666                      //转发6666端口
frida -H 127.0.0.1:6666 package_name -l hook.js   //注入js

根据时间差反调试
背景知识:在关键逻辑的开始和结束的地方,获取当前的秒数。结束时间减去开始时间,如果超过一定时间,认定是在调试。因为程序运行速度很快的,卡到2-3秒执行完,除非你逻辑好多,算法很复杂,要不基本不大可能。

绕过方法:手动nop掉。

案例演示

image-20210615225016646

这里不用说的太全,说几个常见的就行了。说全了时间也不太够。

3)arm汇编 B、BL、BX、BLX区别和指令含义

这里对这几条指令有个简单记忆的方法 那就是对几条指令中的字母单独记忆,然后遇到字母的组合,就把字母代表的含义加起来就可了。

单独记忆法:

字母 B: 跳转 类似jmp
字母 L: 把下一条指令地址存入LR寄存器
字母 X: arm和thumb指令的切换

注意:这样去记 是为了快速记住上面几条指令的含义 而不是 单字母本身在汇编里面有这些含义


所以,4条指令的的含义就是

  1. B 这里跟x86汇编的 jmp比较像,可以理解成无条件跳转
  2. BL :这里理解成 字母B + 字母L 作用是 把下一条指令地址存入LR寄存器 然后跳转。 像x86汇编里面的 call , 只不过call指令把下一条指令的地址压入栈,BL是把下一条指令的地址放到 LR寄存器。
  3. BX 这里理解成 字母B + 字母X 这里表示跳转到一个地址,同时切换指令模式 当前如果是arm 就会切换成 Thumb 如果是Thumb 就会切换成arm
  4. BLX 这里是 字母B + 字母L + 字母X 表示跳转到一个新的地址,跳转的时候把下一条指令地址存入LR寄存器 同时切换指令模式 arm转thumb thumb转arm
    可以这样去理解: blx = call + 切换指令模式

4)ida 使用 快捷键

G :跳转到指定地址

ida快捷键G 跳转到指定地址

Shift + F12:字符串窗口,用于字符串搜索

ida快捷键 搜索字符串

Y:修改变量类型 函数声明快捷键

ida快捷键Y 修改变量类型

除了修改变量类型 也可以修改函数的返回值类型 和 参数类型

ida快捷键Y 修改函数声明

X : 查看 变量 常量 函数 的引用

ida快捷键 X查看函数引用

在定位算法的时候 用x查看关键变量的引用也是很有效的一种方式

ida快捷键 X查看变量引用

同样可以按X查看常量的引用 定位一些字符串到底在哪个函数还是蛮好用的

ida快捷键 X查看常量引用

Ctrl+S:查看节表

ida快捷键 查看节表

5)frida hook原理 xposed注入原理

  1. frida注入原理
    frida 注入是基于 ptrace实现的。frida 调用ptrace向目标进程注入了一个frida-agent-xx.so文件。后续骚操作是这个so文件跟frida-server通讯实现的
    ida调试也是基于 ptrace实现的。
    那为什么有人能动静结合用 frida 和 ida一起调试哪?一个进程只能被ptrace一次,那这里为啥两个能结合?
    答案是:先用frida注入,然后用调试器调试。
    frida在使用完ptrace之后 马上就释放了,并没有一直占用,所以ida后续是可以附加,继续使用ptrace的。

ida frida联合调试apk

  1. xposed注入原理
    安卓所有的APP进程是用 Zygote(孵化器)进程启动的。
    Xposed替换了 Zygote 进程对应的可执行文件/system/bin/app_process,每启动一个新的进程,都会先启动xposed替换过的文件,都会加载xposed相关代码。这样就注入了每一个app进程。

6)inline hook原理

这里 我画了一个图,大佬们自己看图
原理描述:修改函数头,跳转到自定义函数,自定义函数就是自己想执行的逻辑,执行完自己的逻辑再跳转回来。

安卓逆向面试 inline hook 原理

安卓逆向面试 inline hook 原理

7) ollvm 代码混淆了解过吗 ,一般怎么处理

一般这个难度的问题会放到靠后,除非你在简历里就写了自己锤过很多 ollvm混淆过的代码.
这里大佬们要是实在不会 对这块没啥了解,也建议大佬们挣扎一下,把下面我列的说一下 。也能争取点卷面分

ollvm是一个代码混淆的框架
这个框架通过以下三种方式实现了代码混淆

英文全称 简称/参数表示
控制流平坦化 Control Flow Flattening fla
虚假控制流 Bogus Control Flow bcf
指令替换 Instructions Substitution sub

这三种可以全部选择。也可以随意组合,具体怎样组合看具体根据具体场景去决定。

下面一个一个详细讲解

  1. 被混淆前的源代码 在ida中的样子在没有使用控制流平坦化之前 代码在反编译工具里面看的都是比较清晰的
#include <cstdio>

int main(int n_argc, char** argv)
{
    int n_num = n_argc * 2;
    //scanf("%2d", &n_num);

    if (20 == n_num)
    {
        puts("20");
    }
    if(10 == n_num)
    {
          puts("10");
    }
    if(2 == n_num)
    {
          puts("2");
    }

    puts("error");

    return -1;
}

拖入ida后 流程图如下 这里可以看到流程还是很清晰的

image-20210629192742505

下面是 源代码 加了不同参数后 被ollvm混淆后的样子

源代码被 ollvm -fla混淆后的样子

源代码被 ollvm -bcf混淆后的样子

源代码被 ollvm -sub混淆后的样子

源代码被 ollvm -fla -bcf -sub混淆后的样子

这里我用自己的话简单描述 ollvm的3种混淆方式

  1. fla 控制流平坦化
    混淆前混淆后如下图所示:混淆前:
     ollvm -fla混淆之前流程图

混淆后:

 ollvm -fla混淆之后流程图

​ 代码本来是依照逻辑顺序执行的,控制流平坦化是把,原来的代码的基本块拆分。

​ 把本来顺序执行的代码块用 switch case打乱分发,根据case值的变化,把原本代码的逻辑连接起来。让你不知 道代码块的原本顺序。让逆向的小老弟一眼看过去不知道所以然,不知道怎么去分析。

  1. bcf 虚假控制流:一般是通过全局变量,构造恒等式(一定会成立),和恒不等式(一定不成立),插入大量这种看似有用,实际上就是在为难你的代码。
    if(x == 0)
    {
       ...代码A 
    }
    if(y == 0)
    {
      ...代码B
    }
    

    上面写了两段伪代码。 假设 x的值是0 y的值是1
    那么 在上面的代码中
    if(x == 0) 这个条件一定是成立的
    if(y == 0)这个条件是一定不成立的。

    bcf虚假控制流,通过构造x,y 这种全局变量。让编译器不能推断x,y的值.(不透明维词)
    通过大量插入一些跟上面类似的恒等式,和恒不等式(不可达分支),然后在这些分支在里面写一些代码,把原逻辑串联起来。

  1. sub指令替换
    指令替换对程序的基本块架构没有任何影响。对比下面两个图 混淆跟没有混淆进行对比之后,可以发现。
    程序控制流和基本块的顺序,执行流程没有什么变化。当然这也跟这个函数基本没啥运算指令有关系。源代码被 ollvm 混淆之前源代码被 ollvm -sub混淆后

只是把 x = x + 1 这样的代码 替换成类似于 x = x + 2 + 1 – 2 这样的代码

增大代码体积,把简单的指令变复杂。增大分析的难度

这里,大佬们在回答 ollvm这块的话 把我上面写的说一下就大概差不多了。

面试官如果问大佬们怎么解决:

大佬们可以这么说

  1. 通过unicorn 模拟执行去除控制流平坦化
    https://bbs.pediy.com/thread-252321.htm
  2. 通过angr 符号执行 去除控制流平坦化
    https://security.tencent.com/index.php/blog/msg/112
  3. 通过angr 符号执行 去除虚假控制流
    https://bbs.pediy.com/thread-266005.htm
  4. 通过Miasm符号执行移除OLLVM虚假控制流
    https://www.52pojie.cn/thread-995577-1-1.html

 

总结:

上面讲解了安卓逆向面试中,经常问的几个技术问题,背后的原理,该怎么回答。

当然除了技术篇,还会问一些发展方向,技术追求,看你稳定性之类的。

希望大佬们都能顺利拿到 offer, 如果看完文章有所收获,而且还顺利入职的话,大佬们可以过来还愿下。

以上

2021.7.1 王铁头于公司办公楼

相关参考:
https://segmentfault.com/a/1190000037697547
https://blog.csdn.net/earbao/article/details/82379117
https://blog.csdn.net/qq_42186263/article/details/113711359

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