Android Native层逆向探索

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1.概述

众所周知,Android是分层架构的。顶层应用层,Android会随系统一起打包一些核心应用(日历、短信、电话等),均是使用java语言编写;Java框架层也就是我们所说的Framework,里面主要为一些ActivityManagerService、PackageManageService等等,我们所编写的android代码能够正常的识别和动作都要依赖这一层的支持,由java语言实现;而Native层为一些本地服务和链接库,例如我们需要一个复杂的运算如果使用java去编写效率会很低,该层一般用c++开发,因语言的差异此时要与上层编写的java代码互通,就需要使用android中的jni机制;Android底层是在linux内核基础上做一些裁剪和定制,并运行了一个Dalvik/Art虚拟机,所有的应用都需要运行在虚拟机上。当程序代码趋向底层时对其的破译、逆向分析难度也就会增大从而安全性和隐蔽性也就有了良好的保障,而黑客也正是利用这一点对其开发的程序加上了一层保护伞。

近期,暗影实验室发现了一款app,此类恶意程序启动后,隐藏启动图标,防止用户主动查杀,而其真正目的是在后台窃取用户隐私。经过对该app的挖掘分析,发现其将自身的敏感且关键的信息写到了本地层,该篇文章即通过此示例讲述了Native层的逆向以及对ARM汇编代码的解析,最后提取出我们所需要的关键信息。

 

2.样本信息

恶意程序基本信息如下表:

应用名称 样本md5 包名
相片 762B9874707BA9305914F4528D08CD2C com.swift.a45

表2-1 样本基本信息

恶意程序安装信息如下图:

表2-2 样本安装信息

恶意程序签名信息如下表:

所有者 CN=8y9u43,OU=ht97uig,O=tiug543,L=yf54543,ST=uyfh543,C=86
发布者 CN=8y9u43,OU=ht97uig,O=tiug543,L=yf54543,ST=uyfh543,C=86
序列号 6BDF7DA9
证书MD5 8C63C8499087821D567D2EE16B8C57C3
证书SHA1 53760FC838C5C4DD7FCD825FBDAAA49A0B42EC0D

表2-3 样本签名信息

3.Native层逆向逻辑分析流程

 

4.代码分析

4.1 启动项与加载项

该程序采用传统的启动方式,即MainActivity的onCreate方法,随后通过Intent跳转到后台服务执行恶意操作。

图4-1-1 启动项

启动服务-关键信息切入点:

图4-1-2 加载项

4.2 NativeMethod

该应用为了提高隐蔽性已将个人数据隐藏至本地层,在启动服务后加载指定函数,调用本地方法,从本地拿取所需的关键数据。

图4-2-2加载so与本地方法

4.3 通过Jni完成函数的调用

JNI作为与本地数据传递的桥梁,通过其可以实现Java代码里调用C、C++等语言的代码,如下为加载到本地层的关键函数信息

图4-3-1 JNI函数调用模块

此时需注意通过JNI调用本地方法的书写方式:

  1. 格式 = Java_包名_类名_需要调用的方法名
  2. Java必须大写
  3. 对于包名,包名里的.要改成_,_要改成_1。

如包名为scut.carson_ho.ndk_demo,则需要改成scut_carson_1ho_ndk_1demo

4.4 解析ARM指令

找到调用的函数后,我们可以将其转换成汇编伪指令,进一步解读其含义,此时应注意code位数与指令模式以便进行偏移的计算。

4.4.1 ARM关键函数信息

邮箱信息指令逻辑

图4-4-1-1 arm-邮箱账号函数块

密码信息指令逻辑

图4-4-1-2 arm-邮箱密码函数块

号码信息指令逻辑

图4-4-1-3 arm-手机号信息

众所周知,25端口为SMTP协议主要用于发送邮件,也被很多木马程序所利用。

图4-4-1-4 arm-端口号及主机信息

4.4.2 ARM指令解析

因结构与计算方式大同小异,仅以上述邮箱和密码为例

图4-4-2-1 邮箱信息

图4-4-2-2 加密数据信息

首先,通过指令地址的对应关系及指令长度可知该指令为Thumb指令,关于指令模式也可根据T标志位得知,T=0为ARM模式,T=1为Thumb模式;

若要解析ARM指令,首先要明确其指令模式,Thumb指令可以是16位也可以是32位,ARM指令为32位,而新版本的ARM已经64位了,寄存器也从R改为了X。ARM程序和Thumb程序可相互调用,相互之间的状态切换开销几乎为零。

通过分析可知,该应用为Thumb与arm指令结合使用,而关键的函数调用则为Thumb指令。

图4-4-2-3 函数指令模式

PUSH {R3,LR}与POP{R3,PC}用于开辟空间,申请了多少空间,当程序执行完毕后就需要释放多少空间,堆栈平衡原理,否则会造成地址或内存混乱程序崩溃;

使用LDR指令通过寄存器的寻址,加载R1寄存器。

邮箱账号:

此时R1寄存器取址为:R1,=(a100ab104ab108a – 0xDB0)

当前PC取址:00000DAC

a100ab104ab108a取址:rodata:00001FD0

取得如上字符串后,通过Bl指令跳转到JNIEnv,进行字符串转化,将值返回到调用者。

邮箱密码:

此时R1寄存器取址为:R1, =(a164ab164ab100a – 0xDC0)

当前PC取址:00000DAC

a100ab104ab108a取址:rodata:00001FD0

当前PC取址:00000DBC

取得如上字符串后,通过Bl指令跳转到JNIEnv,进行字符串转化,将值返回到调用者。

4.5 指令计算

因PC指令用来存放当前欲执行指令的地址,ARM是冯诺依曼结构,同时采用流水线工作原理,对于三级流水线(最少也是三级),有取址、译码、执行阶段。那么当执行当前语句时,PC的值就是指向下第2条指令(以当前指令为参考系),这就是我们所说的地址重定位,即地址重定位地址=偏移地址+当前PC地址因如上指令采用的为Thumb指令,当执行到PC时实际地址需+4,ARM指令模式需+8。所以得到如下计算

邮箱账号模块指令计算流程:

R1+PC=(a100ab104ab108a – 0xDB0)+DAC+4=1FD0-0xDB0+DAC+4=1FD0

即关键信息就在地址1FD0处,值的加密信息如下图

邮箱密码模块指令计算流程:

R1+PC=(a164ab164ab100a – 0xDC0)+DBC+4=202F-0xDC0+DBC+4=202F

即关键信息就在地址202F处,值的加密信息如下图

图4-5-1 寻址到的加密数据信息

4.6 解密

将拿到的本地数据通过拟写好的解密算法解密,该算法即是将拿到的字符串以“AB”字符分割,随后将分割出的字符逐个解析成整型进行算数运算(将所有值-51)最后再重组成新的字符串得以返回。

图4-6-1 解密算法封装

解密算法如下:

图4-6-2 解密算法

StringTokenizer是java中object类的一个子类,属于 java.util 包,用于分割字符串,该算法即是将拿到的字符串以“AB”字符分割。

解密后得到我们想要的本地关键数据,邮箱和密码

也可通过码表得出上述结果

图4-6-5 通过码表匹配结果

5.修复方法

当用户不慎安装恶意app后,处理方式有四个步骤,用户可以通过以下方法卸载:

(1)立即关闭所有网络连接(断开手机移动网络和wlan),在未删除app前,建议禁止网络连接;

(2)在手机设置的应用信息中找到应用图标,点击卸载;

(3)当恶意程序已经运行且隐藏了图标,此时应在手机正在运行的程序中,找到该应用停止并卸载,若已激活了设备管理器需找到管理器界面停止授权并卸载。

(4)如果以上方法都无法删除,备份一些重要数据到电脑,然后恢复出厂设置。如果不放心,也可选择重置手机,以此规避已经投放到手机上的恶意负载的攻击。

 

6.安全建议

恒安嘉新暗影移动安全实验室在此提醒广大用户,不轻易相信陌生人,不轻易点击陌生人发送的链接,不轻易下载不安全应用,不安装非正规途径来源的APP。用户可以采用以下方式来阻止恶意软件攻击:

谨慎打开未知短信的下载链接。

避免点击网页中的链接或下载附件。

仅从受信任的来源下载应用程序,建议去正规的应用市场或官方下载。

适时升级系统,常做对手机进行扫描查杀

暗影移动安全实验室(EversecLab)是恒安嘉新移动安全能力的支撑部门,由移动安全、数据安全、人工智能、漏洞挖掘等众多领域专家组成,专注于移动安全技术创新与研究,以及移动互联网应用安全的生态建设,包括移动恶意程序分析、安全风险评估、信息安全检测、数据安全评估、黑灰产溯源挖掘、诈骗APP分析、隐私合规检测等等。自主研发第四代移动APP高速研判分析引擎,支持动态检测引擎(动态沙箱技术)、静态检测引擎、AI检测引擎,样本库积累千万级,PB级大数据存储处理技术等。可为客户提供海量应用的信息挖掘,精准、实时、高效的APP检测、情报数据收集、数据关联分析、情报线索扩展,大屏态势感知展示等等。

 “安全创造价值”–暗影移动安全实验室坚持以安全为核心,研究为己任,继续创新和开发解决用户问题和行业痛点的产品,为国家的网络安全事业保驾护航。

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