Fireyer 是为了校验我们的虚拟化环境构建是否存在缺陷，可以保障我们的每次更新的产品质量，提升开发效率。
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2024-5-28 10:58 上传
项目已开源：
☞ Github：https://www.github.com/iofomo/fireyer ☜
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1. 说明
fire + eyer = Fireyer（火眼），Fireyer项目是我们在做虚拟化沙箱产品过程中的内部副产品。目的是为了校验我们的虚拟化环境构建是否存在漏洞，在内部作为我们产品的黑白检测工具应用，可以保障我们的每次更新的产品质量，提升开发效率。对于开发沙箱，虚拟化等相关场景产品的伙伴也可以提升开发效率，快速验证功能稳定性。Fireyer的检测项还在不断完善中，后续会持续同步更新。
由于我们的虚拟化产品是普通主流机型，因此Fireyer主要用于在正常系统环境下，检测应用被重打包（或重签名），容器环境（免安装加载运行），虚拟机（将Android系统变成普通应用）的通用个人手机场景。Fireyer当前并不适用于定制ROM，或刷入Magisk，或ROOT的环境检测（当然由于技术的相关性，其中某些检测项可能生效，但并非针对性用例），但也在我们后续的迭代计划中。
2. 如何使用
Fireyer项目的主要目的是为了提升我们产品的稳定性，并非为了应用的强对抗，只是为了保证正常的应用行为运行稳定。
我们自测的方法：
[ol]
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3. 系统调用实现
为了可以实现对inline和got表的拦截检测，我们需要实现一些基本函数的系统调用，如：
int open(const char *pathname, int flags, ...);
int close(int fd);
int stat(const char* path, struct stat* buf);
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
ssize_t readlink(const char *path, char *buf, size_t bufsiz);
系统调用的方式如何实现呢，有个简单的办法就是将手机里面的libc.so库导出来（这里导出的64位的库），然后用ida打开，查看对应函数的实现，如open的实现如下：
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这样我们得到openat在64位系统上的系统调用的实现方式：
__attribute__((__naked__)) int svc_openat() {
__asm__ volatile("mov x15, x8\n"
"ldr x8, =0x38\n"
"svc #0\n"
"mov x8, x15\n"
"bx lr"
);
}
优势：
通过自实现系统调用函数，可以在关键的地方和正常的函数调用进行对比，从而达到识别的目的，不管是基于got表还是inline的拦截。
对抗：
如何对抗该检测，则可以使用应用级trace拦截。
4. 代{过}{滤}理拦截和检测
拦截是利用Java的Proxy模块完成的，如：
package java.lang.reflect;
public class Proxy implements java.io.Serializable {
public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h);
}
代{过}{滤}理后，原对象实例被更换为代{过}{滤}理后的对象，当应用使用调用接口方法后，即可回调。
普通的检测方法：
package java.lang.reflect;
public class Proxy implements java.io.Serializable {
public static boolean isProxyClass(Class cl) {
return Proxy.class.isAssignableFrom(cl) && proxyClassCache.containsValue(cl);
}
}
通常对方会自己调用native方法实现创建代{过}{滤}理对象，而不使用Proxy类，如：
package java.lang.reflect;
public class Proxy implements java.io.Serializable {
private static native Class generateProxy(String name, Class[] interfaces,
ClassLoader loader, Method[] methods,
Class[][] exceptions);
}
那我们依然可以通过对比该对象的类名进行识别，如：
// 正常类
android.view.IWindowSession$Stub$Proxy
// 代{过}{滤}理后的类
android.view.IWindowSession$Stub$Proxy$Proxy
5. Binder拦截和检测
很多时候我们与Service的通信可能被劫持，而拦截Binder通信最简单的方法就是接口代{过}{滤}理。由于Android服务的Binder通信框架的数据解析和序列化都是基于接口：
/**
* /frameworks/base/core/java/android/app/IActivityManager.aidl
*/
interface IActivityManager {
// ...
}
/**
* /frameworks/base/core/java/android/content/pm/IPackageManager.aidl
*/
interface IPackageManager {
// ...
}
public interface Parcelable {
public interface Creator {
public T createFromParcel(Parcel source);
public T[] newArray(int size);
}
}
1、我们可以获取对应服务的Binder对象，检测是否已经被代{过}{滤}理。
Object obj = ReflectUtils.getStaticFieldValue("android.app.ActivityManager", "IActivityManagerSingleton");
Object inst = ReflectUtils.getFieldValue(obj, "mInstance");
if (Proxy.isProxyClass(inst.getClass())) {
// TODO
}
2、可能面临基于底层Binder拦截的方案，如之前分享的开源项目：【Android】深入Binder底层拦截。
则整个解析不经过Java层，上层无法检测，但是底层解析有个很大的弊端就是对于复杂的Binder通信，如参数或返回值为Bundle，Intent，ApplicationInfo，PackageInfo时，解析逻辑非常复杂，要做到兼容性好，通常会调用上层的代码进行解析。
6. 完整性检测
6.1 签名校验
1、通过系统的PackageManagerService提供的返回值（太简单，非小白略过）。
PackageInfo pi = getContext().getPackageManager().getPackageInfo(getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNING_CERTIFICATES);
pi.signingInfo;// TODO
2、通过解析本地文件。（太简单，非小白略过）。
PackageInfo pi = getContext().getPackageManager().getPackageArchiveInfo(mPackageInfo.applicationInfo.sourceDir, PackageManager.GET_SIGNING_CERTIFICATES);
pi.signingInfo;// TODO
以上两种方法都可以通过接口代{过}{滤}理方式替换SigningInfo.CREATOR，来完成PackageInfo.signingInfo的拦截和伪装。
// source code
public final class SigningInfo implements Parcelable {
public static final @android.annotation.NonNull Parcelable.Creator CREATOR =
new Parcelable.Creator() {
@Override
public SigningInfo createFromParcel(Parcel source) {
return new SigningInfo(source);
}
@Override
public SigningInfo[] newArray(int size) {
return new SigningInfo[size];
}
};
}
6.2 属性检测
1、校验Application完整性。
2、检测permission。
3、检测四大组件：activity、activity-alias、service、provider、receiver。
4、检测meta-data。
7. 运行环境
7.1 检测隐藏API权限
很多应用篡改目的是为了完成某些功能，时常涉及隐藏接口的调用（从9.0后），会将一些模块的保护权限解除，因此我们需要对一些常用的模块做检测。
if (classFind("android.app.ActivityThread")) break;
// /libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java
if (classFind("dalvik.system.DexPathList")) break;
// /frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java
if (classFind("android.app.LoadedApk")) break;
// /frameworks/base/core/java/android/app/IActivityManager.aidl
if (classFind("android.app.IActivityManager")) break;
// /frameworks/base/core/java/android/content/pm/IPackageManager.aidl
if (classFind("android.content.pm.IPackageManager")) break;
通过一些类的反射访问（该类在Android开发者网站上说明，源码有@hide标注），可以确认当前运行环境的隐藏API是否已经被解除。该方案很难被修复，如果完全无感知需要虚拟化框架在调用时设置隐藏API策略，提前缓存好目标class，method和field，然后再恢复，但如此则虚拟化环境内存消耗和初始化性能则会受到很大影响。
7.2 检测目录
通过系统调用实现查看当前私有目录下是否存在未知文件和目录，某些虚拟化环境会在应用目录提前存放了一些数据文件。
7.3 检测调用栈
在某些关键函数回调中进行调用栈的检测。
[ol]
[/ol]
检测的方式：
[ol]
[/ol]
7.4 检测线程
Java层检测：
public static void getAllThreadsInfo() {
Map allThreads = Thread.getAllStackTraces();
for (Map.Entry entry : allThreads.entrySet()) {
Thread thread = entry.getKey();
StackTraceElement[] stackTrace = entry.getValue();
// Got thread id and names
}
}
但某些实现会拦截native层函数调用进行伪装，因此我们需要遍历线程目录（使用自实现的系统调用函数访问）
void getAllThreadsInfo() {
char threadName[128];
DIR* taskDir = opendir("/proc/self/task");
if (taskDir != nullptr) {
struct dirent* entry;
while ((entry = svc_readdir(taskDir)) != nullptr) {
if (entry->d_type == DT_DIR && strcmp(entry->d_name, ".") != 0 && strcmp(entry->d_name, "..") != 0) {
pid_t threadId = atoi(entry->d_name);
if (pthread_getname_np(pthread_t(threadId), threadName, sizeof(threadName)) == 0) {
// Got thread id and names
}
}
}
closedir(taskDir);
}
}
7.5 C进程检测
增加采用C程序命令的方式采集信息。如：
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[/ol]
应对方案：
[ol]
[/ol]
7.6 maps检测
maps检测实现，使用系统调用函数对/proc/self/maps中的内容进行校验。
[ol]
[/ol]
该检测可以被Trace方案拦截，并映射至修正的新的maps文件，达到虚拟化伪装的目的。
7.7 注入库检测
当前进程可能被加载了执行代码（如：dex或lib），因此我们通过查找本进程的maps进行识别（使用自实现的系统调用函数访问）。
int fd = svc_open("proc/self/maps", "r");
if (0
而对方可能会直接采用内存方式加载dex或apk，如：
/**
* /libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexPathList.java
**/
public final class DexPathList {
public static Element[] makeInMemoryDexElements(ByteBuffer[] dexFiles,
List[I] suppressedExceptions) {
Element[] elements = new Element[dexFiles.length];
int elementPos = 0;
for (ByteBuffer buf : dexFiles) {
try {
DexFile dex = new DexFile(new ByteBuffer[] { buf }, /* classLoader */ null,
/* dexElements */ null);
elements[elementPos++] = new Element(dex);
} catch (IOException suppressed) {
System.logE("Unable to load dex file: " + buf, suppressed);
suppressedExceptions.add(suppressed);
}
}
if (elementPos != elements.length) {
elements = Arrays.copyOf(elements, elementPos);
}
return elements;
}
}
同样也会通过先在将lib库加载到内存，然后通过从内存加载lib的方式实现，这样在maps中就不会留下的文件目录痕迹。
FILE* tempFile = tmpfile();
// TODO read lib file to tempFile
const char* tempFileName = fileno(tempFile);
void* libHandle = dlopen(tempFileName, RTLD_NOW);
if (libHandle != nullptr) {
// ...
dlclose(libHandle);
}
unlink(tempFileName);
以上情况，我们需要对maps中的地址区间的内容进行进一步的识别。
7.8 Trace检测
Trace检测实现，当前使用系统调用函数对/proc/self/status中的TracerPid:字段进行简单校验。后面会有单独的文章分享如何构建Trace进程互相检测实现。
