DEX壳简单实现过程分析

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作者:nisosaikou   
2:dex壳
加壳原理

根据上面的原理图,我们需要3个对象。

  • 源Apk:需要加壳的apk。

  • 壳Apk:将apk解密还原并执行。

  • 加密工具:将源apk和壳dex进行组合成新的dex并且修正新的dex。

    项目代码编写

    IDE:Android Studio 4.1.3
    Android版本:4.4+
    项目源码:nisosaikou/AndroidDEX壳 - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

    编写源APK

  • 自定义的一个Application类,让这个类继承Application,并且实现onCreate方法。

  • 修改MainActivity.java的父类,使得MainActivity继承于Activity。将文本显示修改为运行的是源APK


    生成一个release版本apk,把这个apk保存起来。
    编写壳APK
    ProxyApplication.java

    新建一个类叫ProxyApplication,继承于类Application。这个类用来解密原始的APK。

    attachBaseContext()

  • 把壳dex中包含的源apk释放出来。

  • 把释放的apk进行解密。

  • 把源apk中的lib目录中的文件复制到当前程序(壳)的路径下。

  • 创建一个新的DexClassLoader,替换到父节点的DexClassLoader。

    DexClassLoader
    > 继承自BaseDexClassLoader,这个比较灵活,每个参数都可以自定义,我们一般用这个来加载自定义的apk/dex/jar文件。


    onCreate()
  • 加载源apk资源。
  • 获取manifest.xml中记录的源apk的启动类名。
  • 设置ActivityThread信息(android.app.ActivityThread->currentActivityThread)。

    关于ActivityThread部分代码解释

    ActivityThread功能
    它管理应用进程的主线程的执行(相当于普通Java程序的main入口函数),并根据AMS的要求(通过IApplicationThread接口,AMS为Client、ActivityThread.ApplicationThread为Server)负责调度和执行activities、broadcasts和其它操作。
    在Android系统中,在默认情况下,一个应用程序内的各个组件(如Activity、BroadcastReceiver、Service)都会在同一个进程(Process)里执行,且由此进程的【主线程】负责执行。
    在Android系统中,如果有特别指定(通过android:process),也可以让特定组件在不同的进程中运行。无论组件在哪一个进程中运行,默认情况下,他们都由此进程的【主线程】负责执行。
    【主线程】既要处理Activity组件的UI事件,又要处理Service后台服务工作,通常会忙不过来。为了解决此问题,主线程可以创建多个子线程来处理后台服务工作,而本身专心处理UI画面的事件。
    【主线程】的主要责任:
  • 快速处理UI事件。而且只有它才处理UI事件, 其它线程还不能存取UI画面上的对象(如TextView等),此时, 主线程就叫做UI线程。基本上,Android希望UI线程能根据用户的要求做出快速响应,如果UI线程花太多时间处理后台的工作,当UI事件发生时,让用户等待时间超过5秒而未处理,Android系统就会给用户显示ANR提示信息。
  • 只有UI线程才能执行View派生类的onDraw()函数。
  • 快速处理Broadcast消息。【主线程】除了处理UI事件之外,还要处理Broadcast消息。所以在BroadcastReceiver的onReceive()函数中,不宜占用太长的时间,否则导致【主线程】无法处理其它的Broadcast消息或UI事件。如果占用时间超过10秒, Android系统就会给用户显示ANR提示信息。

    注意事项:
  • 尽量避免让【主线程】执行耗时的操作,让它能快速处理UI事件和Broadcast消息。
  • BroadcastReceiver的子类都是无状态的,即每次启动时,才会创建其对象,然后调用它的onReceive()函数,当执行完onReceive()函数时,就立即删除此对象。由于每次调用其函数时,会重新创建一个新的对象,所以对象里的属性值,是无法让各函数所共享。
    ————————————————
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    原文链接:https://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493/


    类结构参考


  • 调用currentActivityThread方法获取ActivityThread中的成员变量sCurrentActivityThread。
    Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});

  • 获取sCurrentActivityThread中的mBoundApplication。
    Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mBoundApplication");

  • 获取mBoundApplication中成员变量info。
    Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "info");

  • 观察LoadedApk这个类,能发现一些重要的属性,这个下面会用到。

  • 将info中的mApplication属性置空。
    RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication", loadedApkInfo, null);

  • 在sCurrentActivityThread下的链表mAllApplications中移除mInitialApplication。mInitialApplication存放初始化的应用(当前壳应用),mAllApplications存放的是所有的应用。把当前的应用,从现有的应用中移除掉,然后再把新构建的加入到里面去。
    Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mInitialApplication");
    ArrayList mAllApplications = (ArrayList) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mAllApplications");
    mAllApplications.remove(oldApplication);

  • 构造新的Application
  • 更新2处className。

    ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo, "mApplicationInfo");
    ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "appInfo");
    appinfo_In_LoadedApk.className = srcAppClassName;
    appinfo_In_AppBindData.className = srcAppClassName;
  • 注册application(用LoadedApk中的makeApplication方法注册)。

    Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod("android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo, new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class }, new Object[] { false, null });

  • 替换mInitialApplication为刚刚创建的app。

    RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread", "mInitialApplication", currentActivityThread, app);
  • 更新ContentProvider。

    ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mProviderMap");
    Iterator it = mProviderMap.values().iterator();
    while (it.hasNext()) {
        Object providerClientRecord = it.next();
        Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord", providerClientRecord, "mLocalProvider");
        RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider", "mContext", localProvider, app);
    }

  • 执行新app的onCreate方法。
    app.onCreate();

    RefInvoke.java
    Java反射调用的方法。
    AndroidManifest.xml

    关于资源的问题
    到目前为止,源程序能够运行起来了,但是apk在运行的时候肯定会用到相关的资源,如布局文件等等,我们并没有介绍如何处理资源。
    资源有2中大的处理方法。第一种是在壳dex解压出源apk时,把apk中的资源复制到现在程序下。第二种是替换壳apk中dex文件时,顺便用源apk中的资源文件替换到壳apk中。因为本文不重点讨论资源的处理问题,所以采用第二种方法,直接复制替换资源即可。
    编写工具
    将APK和壳DEX文件合并,生成一个新的DEX文件,并且校正新的DEX文件头。
    加壳
  • src.apk:源APK。
  • des.apk:壳APK。
  • DexFixed.jar:Dex工具。
  • classes.dex:des.apk中的classes.dex。
  • res:源APK中的文件夹。
  • resources.arsc:源APK中的文件。

    [ol]

  • 用DEXFixed.jar工具把src.apk和classes.dex进行合并,生成一个新的Dex,替换到壳APK中。

  • 替换壳APK中的classes.dex、res、resources.arsc。

  • apk重新签名。

  • 正常运行。

    [/ol]
    总结
    dex壳是比较基础的壳,只是将源APK加密后放入dex文件中,在运行时进行释放。我们只需要在壳程序解密出原始的APK运行后,在内存中把dexdump下来就可以了,我们也可以用frida框架进行脱壳。

    主线, 文件

  • 温柔的一哥   

    再次提醒楼主。论坛禁止注册马甲,你两个账号只能留一个
    djdl   

    路过帮顶,纯支持!老大辛苦了~
    metiral   

    学习学习了,多谢楼主
    Tbone   

    感谢分享,学习了
    不会逆向   

    满满的干货支持一下
    lolzywy   

    感谢分享
    First丶云心   

    感谢分享经验,学习了
    ttxszy   

    谢谢老师分析,实例很好,慢慢学,再次谢谢
    aonima   

    第一次见到管理呢
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