# 前言

在今年三月份的时候,我参加了腾讯游戏安全技术竞赛,到现在差不多快过去半年了,当时做这道安卓初赛题目时,也是卡在开头就毫无头绪了,而后看到看雪上的三位大佬 |_|sher 师傅,juice4fun 师傅和 fallw1nd 师傅都分享了他们做这道题目时的解题过程,也是让我重拾了做出这道安卓初赛题的信心,因为需要分心在学习和其他事情上,所以从三月份到七月份也是陆陆续续复现了五个月,一路上走走停停

终于在八月份,我难能可贵的获得了整整一个月的充裕时间,这也让我可以好好去钻研这道对我来说难度极大的安卓题目了,解题的过程中基本上把我能想到的安卓逆向工具用了个遍,每当我在解题的过程中遇到瓶颈时,我总会把这三位大佬的 writeup 打开来反复观摩研究思考为什么要这样做,怎么做效果会更好

直到注册机写完之后纵观整个解题过程,真的是学到了很多

il2CppDumper 是分析 unity 游戏的基础,能有好的开头全靠站在巨人的肩膀上

运行时解密 so 文件,让我首次尝试去手工修复 dump 下来的 so

libsec2023.so 中的反调试让我学会使用在安卓手机中断下硬件断点的工具 rwProcMem33, 也开始第一次编译安卓内核,经历了两三个不眠之夜

第一眼见到 CSEL-BR 和 CSET-BR 结构的花指令让我毫无头绪,也让我开始思考 frida-stalker 与 unicorn 的区别所在,最终我选择使用 frida-stalker 辅助分析,IDApython 批量去花的方法,效果很好

BlackObfuscator 混淆让我想起了被 ollvm 的控制流平坦化支配的恐惧,一筹莫展之际,这个月最新的工具 Jeb5.1 竟然能完美去除 BlackObfuscator 混淆,着实让我惊喜不已

在探索 vm 的过程,我也慢慢的摸索出了 vm 题型的解题方法,或许未来遇到 vm 我也能游刃有余了

前言写的有点长了,也算是我在这半年对于这道安卓题的感悟吧哈哈,虽然是安卓方向初赛题,但是对我整个安卓逆向的学习过程意义非凡,这篇文章我也写的尽可能的详细,前后的思维也尽量避免跳跃,每一步的操作基本上都是有据可依的,为之后也同样想要复现这道赛题的朋友尽一点绵薄之力

题目可以在腾讯游戏安全竞赛官网下载 下载链接

我在 github 里面也存了一份上去 备用下载链接

# 初探 apk

首先我们通过 jadx 反编译 mouse_pre.aligned.signed.apk , 通过查看 AndroidManifest.xml 可以知道下列关键信息

  • 包名: com.com.sec2023.rocketmouse.mouse
  • 入口: com.unity3d.player.UnityPlayerActivity

解压该 apk, 通过查看 lib 文件夹内的内容,我们发现了 libil2cpp.so

image-20230407124030376

# 尝试使用 Il2CppDumper 获取符号信息

我们使用 Il2CppDumper 尝试解密 global-metadata.dat , 但是却失败了

image-20230407124010267

看了一下 global-metadata.dat 是没有加密的

image-20230407160715829

接下来我们用 ida 反编译 libil2cpp.so , 发现被加密了

image-20230407142822706

# dump 解密后的 libil2cpp.so

接下来我准备用 frida 来把解密后的 libil2cpp.so 从内存中 dump 下来

但是当我用 frida 将代码注入进去后,apk 提示 hack detect , 然后就退出了

之后我不用 frida 注入这个 apk, 但是后台依旧运行着 frida-server,apk 依然弹出 hack detect 后退出

通过这一点我大致可以判断它的检测方式有这两种可能

  • 检测运行的程序名称有没有 frida-server
  • 检测 frida-server 的端口

我们一个一个去验证一下

首先我们把后台运行的 frida-server 名称改成 fs 试试

blueline:/data/local/tmp # ./fs

修改完后依旧弹出 hack detect

那我们再去试一试修改 frida-server 的端口

blueline:/data/local/tmp # ./fs -l 0.0.0.0:1234

端口修改之后用 frida 注入也不弹窗了

现在我们可以用 frida 把解密后的 libil2cpp.so dump 下来,脚本如下

function dump_so(so_name) {
    Java.perform(function () {
        var currentApplication = Java.use("android.app.ActivityThread").currentApplication();
        var dir = currentApplication.getApplicationContext().getFilesDir().getPath();
        var libso = Process.getModuleByName(so_name);
        console.log("[name]:", libso.name);
        console.log("[base]:", libso.base);
        console.log("[size]:", ptr(libso.size));
        console.log("[path]:", libso.path);
        var file_path = dir + "/" + libso.name + "_" + libso.base + "_" + ptr(libso.size) + ".so";
        var file_handle = new File(file_path, "wb");
        
        if (file_handle && file_handle != null) {
            Memory.protect(ptr(libso.base), libso.size, 'rwx');
            // 如果报错为 Error: access violation accessing, 那么可以尝试添加下面的这一行代码,libso.base 加上的值是通过 address (access violation accessing)-address (base) 计算出来的
            //Memory.protect(ptr(libso.base.add(0x13b7000)), libso.size-0x13b7000, 'rwx');
            var libso_buffer = ptr(libso.base).readByteArray(libso.size);
            file_handle.write(libso_buffer);
            file_handle.flush();
            file_handle.close();
            console.log("[dump]:", file_path);
        }
    });
}
rpc.exports = {
    dump_so: dump_so
};

在使用 frida 运行脚本之前需要注意去做一下端口转发

adb forward tcp:1234 tcp:1234

随后进行 frida 注入

frida -H 127.0.0.1:1234 -l "D:\frida\sec2023\global-metadata_dump.js" -f "com.com.sec2023.rocketmouse.mouse"

image-20230407160451904

# 再次使用 Il2CppDumper 获取符号信息

直接把 dump 下来的 libil2cpp.so 放到 Il2CppDumper 中,成功获取符号

image-20230407230411862

# 修复 dump 下来的 so

对于 dump 下来的 so 文件,所有的段 (segment) 和节 (section) 的偏移都是在虚拟空间中的偏移 (即映射到进程空间的虚拟地址偏移), 但静态分析工具分析 so 时所使用的偏移仍然为在实际文件中的偏移 (即相对于文件开头的字节偏移量), 错误的偏移导致静态分析工具如 IDA 等无法分析 dump 下来的 so

所以我们需要将 segment 和 section 在实际文件中的偏移替换为在虚拟空间中的偏移,这些偏移由 program header table 和 secion header table 内的成员指出

我们将 libil2cpp.so 和 libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 一并拖入 010 editor 中,两个文件相互对比进行修复

在 010editor 中复制一个成员的值到另一个成员中,只需要在软件界面的 Template Results 中单击想要复制的值按下 Ctrl + Shift + C , 然后单击需要替换的值,按下 Ctrl + Shift + V 即可完成替换

# 修正 段 (segment) 的偏移

段 (segment) 的位置和大小由程序头表 (Program Header Table) 中的这四个成员决定

成员名称 含义
p_offset_FROM_FILE_BEGIN 在实际文件中的偏移
p_vaddr_VIRTUAL_ADDRESS 在虚拟空间中的偏移
p_filesz_SEGMENT_FILE_LENGTH 在实际文件中的大小
p_memsz_SEGMENT_RAM_LENGTH 在虚拟空间中的大小

在 libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 中我们将 program_header_table 中每一个 element 的 p_vaddr_VIRTUAL_ADDRESS 的值复制到 p_offset_FROM_FILE_BEGIN , p_memsz_SEGMENT_RAM_LENGTH 的值复制到 p_filesz_SEGMENT_FILE_LENGTH

# 修正 节头表 (secion header table) 的偏移

节头表 (secion header table) 的位置在最后一个段 (segment) 之后,我们可以从 ELF 文件的 Execution View 直观看出

image-20230901121900113

由下图所示, libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 中 section_header_table 在实际文件中的偏移为 0x11AB778 , 我们需要将其修改为在虚拟空间中的偏移,这个值为 0x13CB778 , 计算过程如下,此处所涉及计算的成员的值是在 program_header_table 的最后一个 element , 即 program_table_entry64_program_table_element[10]

  • section_header_table 在虚拟空间中的偏移: 0x13CB778 = 0x00000000013BC000 + 0xF778 = p_vaddr_VIRTUAL_ADDRESS + p_memsz_SEGMENT_RAM_LENGTH

image-20230901122457467

Section Header Table 和 Program Header Table 并不是一定要位于文件开头和结尾的,其位置由 ELF Header 指出

决定 section_header_table 起始地址的成员为 elf_header->e_shoff_SECTION_HEADER_OFFSET_IN_FILE , 位置如下图所示,在修改完成后,按下 F5 重新运行模板 ELF.bt

image-20230505192823591

# 修补 section 的内容

在我们修正 节头表 (secion header table) 的偏移后,节头表所在的区域是没有内容的,如下图所示,所以需要从 libil2cpp.so 中复制节 (section) 的内容到 dump 下来的 so 中

image-20230901122928576

我们在 libil2cpp.so 点击 struct section_header_table 并按下 Ctrl + Shift + C , 然后回到 libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 中,选中 section_header_table 然后按下 Ctrl + Shift + V , 按下 F5 重新运行模板 ELF.bt

image-20230505193356013

# 恢复节 (section) 的名称

可以发现修补了节 (section) 的内容之后,section 的名称依旧是乱码

这是什么原因呢?

ELF 文件中的每个 section 都是有名字的,比如 .data 、 .text 、 .rodata ,每个名字都是一个字符串,既然是字符串就需要一个字符串池来保存,而这个字符串池也是一个 section ,或者说准备一个 section 用来维护一个字符串池,这个字符串池保存了其他 section 以及它自己的名字。这个特殊的 section 叫做 .shstrtab ,所有 section 的头部是连续存放在一起的,类似一个数组, e_shstrndx 变量是 .shstrtab 在这个数组中的下标。

首先我们要明白 section 的名称是如何通过索引找到的,在 libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 中,找到 elf_header->e_shtrndx_STRING_TABLE_INDEX , 这个的值为 26 (0x1A), 说明了 section_header_table->section_table_element[26] 存储了所有 section 的名称

image-20230505193659902

section_header_table->section_table_element[26] 中 s_offset 的值决定了 section 的名称将从 1199370h 去索引

image-20230505195047080

我们可以在 dump 前后的 libil2cpp.so 都跳转到这个地址去看看,在 010editor 中进行地址跳转只需右键该值选择 Goto Address 即可

image-20230901124209545section 的所有名称都在这个地方

image-20230505195256088

之后我们要将 section 的符号名称从原来的 so 复制到 dump 下来的 so 里面,位置就是我们之前分析出来的 section_table_element[26] 中 s_offset 所指向的物理内存地址,即选中 libil2cpp.so 从 0x1199370h 到 0x1199470h 按下 Ctrl + Shift + C , 然后将光标移动到 libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 的 119A370h 处,按下 Ctrl + Shift + V

# 修正 节 (section) 的偏移

节 (section) 的位置和大小由节头表 (secion_header_table) 中这两个成员决定

成员名称 含义
s_addr 如果此 section 需要映射到进程空间,此成员指定映射的起始地址;如不需映射,此值为 0
s_offset 此 section 相对于文件开头的字节偏移量。如果 section 类型为 SHT_NOBITS , 表明该 section 在文件中不占空间,这时 sh_offset 没什么用

修正 节 (section) 的偏移有两条规则

  • 如果 s_addr 为 0, 无需修改 s_offset
  • 如果 s_addr 不为 0, 则将 s_addr 的值复制给 s_offset

修正完成后,按下 F5 重新运行模板 ELF.bt , 可以发现 section 的名称已经恢复,同时也有了 dynamic_symbol_table

image-20230901125853006

# 在 IDA 中恢复符号

然后,我们将 libil2cpp.so_0x712a997000_0x13cc000.so 拖入 IDA 中进行分析,待分析完成后,点击如图所示的选项重新定位基址为 0x712a997000 , 这样可以分析出更多的符号

image-20230505144017295

之后,我们点击 File->Script file... 运行 il2cppdumper 中的 ida_with_struct_py3.py , 需要注意的这个脚本需要运行两次,第一次选择 script.json , 第二次选择 il2cpp.h

处理之后的效果如下

image-20230506180743547

# 寻找 OK 按钮调用的函数

接下来需要知道这个 OK 按钮调用的函数

screenshot

我们可以使用这个工具 frida-il2cppDumper, 用法就直接用 frida 注入 _agent.js 就可以了

frida -H 127.0.0.1:1234 -l "D:\frida\frida-il2cppDumper-main\_agent.js" -f "com.com.sec2023.rocketmouse.mouse"

当我们进入该 apk 之后,下列函数被调用

method  call
 nameSpaze: class:SmallKeyboard
 methodPointer offset in IDA:466300
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:iII1i
 methodPointer offset in IDA:4663A8
 public Void .ctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:SmallKeyboard
 methodPointer offset in IDA:46618C
 private Void Start(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:SmallKeyboard
 methodPointer offset in IDA:465E90
 private Void oO0oOo0(){ }
 method  end

我们去看一下最后调用的这个函数 oO0oOo0 , 进入 IDA 去进行分析,很明显是生成 TOKEN 的地方

image-20230506185306047

当我们点击小键盘上的 OK 按钮后,下列函数被调用,由于调用的函数太多,我这里仅仅从首次调用的函数开始,截取了部分输出作为示例

method  call
 nameSpaze: class:<>c__DisplayClass14_0
 methodPointer offset in IDA:4663B0
 internal Void <Start>b__0(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:SmallKeyboard
 methodPointer offset in IDA:465FDC
 private Void iI1Ii(GameObject go) { }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:SmallKeyboard
 methodPointer offset in IDA:465880
 private Void iI1Ii(iII1i _info) { }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze: class:SmallKeyboard
 methodPointer offset in IDA:465AB0
 private Void iI1Ii(UInt64 i1I) { }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze:OO0OoOOo class:Oo0
 methodPointer offset in IDA:4660E8
 public Void .ctor(UInt16[] OoOOO00, Int32 oOOO0O0O, UInt32[] OOoOO0) { }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze:OO0OoOOo class:Oo0
 methodPointer offset in IDA:46A55C
 private Void O000O000000o(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze:OO0OoOOo class:oO0OoOOo
 methodPointer offset in IDA:46A4D8
 private Void .cctor(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze:OO0OoOOo class:Oo0
 methodPointer offset in IDA:46AD44
 private Void oOOoO0o0(){ }
 method  end
-----------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------
 method  call
 nameSpaze:OO0OoOOo class:Oo0
 methodPointer offset in IDA:46B578
 private Void O00O00000o(){ }
 method  end

SmallKeyboard 类被调用了很多次,我们可以去 dump.cs 里面搜索一下,此处定义了 KeyType 不同的值对应的含义,那么这个 EnterKey 就是 OK 按钮了

image-20230507183715015

回到 IDA , 我们再去搜索一下 SmallKeyboard , 找到 SmallKeyboard__iI1Ii(SmallKeyboard_o *this, SmallKeyboard_iII1i_o *info, const MethodInfo *method) 这个函数,这是与 KeyType 有关的函数,显而易见,我们需要重点分析的是 KeyType == 2 的情况

image-20230808172326007

对于这行代码,我的猜测是 v13 存储了我输入的值,我们可以使用 frida 去 hook System_Convert__ToUInt64_486054767044 的返回值来验证我们的猜想

image-20230808172408181

function hook_native(){
    // 程序入口
Java.perform(function() 
{
    
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libil2cpp.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x85b9c4");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
    
        onEnter: function (args) {
     
            console.log('hook success');
            console.log(args[0]);
            console.log(args[1]);
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log("retvalue is :", retval.toInt32());
            console.log('method onleave');
        }
    });
});
}
setImmediate(function(){
    setTimeout(hook_native, 1000);
},0);

当我输入 123456 , 并点击 OK 按钮后,frida 的回显如下,可以印证我们的猜测是正确的,v13 是我们输入的数字

image-20230507190652325

v13 作为参数传入了 SmallKeyboard__iI1Ii_486050613936 内,那么这应该就是我们要寻找的加密逻辑

经过两个 B 跳转后,我们来到了这里

image-20230809155725055

这段汇编很有意思,我们去分析一下, off_712BD51FF0 存储的是导入函数 g_sec2023_p_array 的地址,而 g_sec2023_p_array 的函数定义在 libsec2023.so 中, BR 指令是无条件寄存器跳转,那么这四行 arm 汇编的意义就是调用 g_sec2023_p_array 偏移 0x48 处的函数

来到 libsec2023.so 我们即可找到相对应的导出函数 sub_31164

image-20230809160214205

那么显而易见,关键的逻辑就在 libsec2023.so 中的 sub_31164 了

# 进入 libsec2023.so 分析

对 libsec2023.so 的 sub_31164 hook 一下

function hook_sub_31164(){
    // 程序入口
Java.perform(function() 
{
    
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x31164");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
    
        onEnter: function (args) {
     
            console.log('hook success');
            console.log(args[0]);
            console.log(args[1]);
            console.log(args[2]);
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log("retvalue is :", retval.toInt32());
            console.log('method onleave');
        }
    });
});
}
rpc.exports = {
    hook_sub_35404: hook_sub_35404
}

但是当我注入将这段 frida 代码注入到 libsec2023.so 后,程序在短暂的延迟后显示 hack detect 后退出了

我们可以使用 frida Stalker 来查看这个 so 调用函数的过程

为了使用上的方便,我写了一个 IDA 插件来实现下面的过程,插件地址:https://github.com/oacia/stalker_trace_so,这应该算是我第一次造轮子吧:)

首先使用如下 idaPython 脚本打印出 libsec2023.so 的所有函数的地址和名称

import idautils
import idc
func_addr = []
func_name = []
for i in idautils.Functions():
    func_addr.append(i)
    func_name.append(idc.get_func_name(i))
for i in func_addr:
    print(f"{hex(i)}, ",end='')
print('')
for i in func_name:
    print(f"\"{i}\", ",end='')

将上面 IDApython 所打印出的内容填入下面 frida 代码的变量 func_addr 和 func_name 中

var func_addr = [...]
var func_name = [...]
function hook_dlopen(soName = '') {
    Interceptor.attach(Module.findExportByName(null, "android_dlopen_ext"),
        {
            onEnter: function (args) {
                var pathptr = args[0];
                if (pathptr !== undefined && pathptr != null) {
                    var path = ptr(pathptr).readCString();
                    if (path.indexOf(soName) >= 0) {
                        this.is_can_hook = true;
                    }
                }
            },
            onLeave: function (retval) {
                if (this.is_can_hook) {
                    //hook_sub_3530C();
                    var times = 1;
                    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so");
                    this.pid = Process.getCurrentThreadId();
                    console.log("start Stalker!");
                    Stalker.follow(this.pid,{
                        events:{
                            call:false,
                            ret:false,
                            exec:false,
                            block:false,
                            compile:false
                        },
                        onReceive:function(events){
                        },
                        transform: function (iterator) {
                            var instruction = iterator.next();
                            do{
                                if (func_addr.indexOf(instruction.address - module.base) != -1){
                                    console.log("call" + times+ ":" + func_name[func_addr.indexOf(instruction.address - module.base)])
                                    times=times+1
                                }
                                iterator.keep();
                            } while ((instruction = iterator.next()) !== null);
                        },
                        onCallSummary:function(summary){
                        }
                    });
                    console.log("Stalker end!");
                }
            }
        }
    );
}
setImmediate(hook_dlopen, "libsec2023.so")

打开 apk 后 frida 输出如下

call1:JNI_OnLoad
call2:sub_FF14
call3:.memset
call4:.vsnprintf
call5:.time
call6:.localtime
call7:.__android_log_print
call8:sub_10070
call9:.fopen
call10:sub_21000
call11:.pthread_once
call12:sub_21054
call13:sub_412CC
call14:.malloc
call15:sub_21098
call16:sub_FABC
call17:sub_1010C
call18:sub_10194
call19:sub_11C4C
call20:.pthread_mutex_init
call21:sub_103D0
call22:sub_2BCA8
call23:sub_125E4
call24:sub_12660
call25:sub_1CE70
call26:sub_1CE34
call27:sub_1C664
call28:.pthread_mutex_lock
call29:.pthread_mutex_unlock
call30:.strlen
call31:sub_125F0
call32:sub_1D998
call33:sub_2C67C
call34:sub_2C40C
call35:.__strlcpy_chk
call36:.__strlen_chk
call37:sub_11BC4
call38:sub_2CCC0
call39:sub_355F0
call40:sub_35630
call41:sub_356C4
call42:sub_35700
call43:sub_11DF0
call44:sub_35870
call45:sub_36940
call46:sub_36B34
call47:sub_36B9C
call48:sub_36BC8
call49:sub_36BF0
call50:sub_36E00
call51:sub_36E70
call52:sub_36ED0
call53:sub_36F00
call54:sub_36F3C
call55:nullsub_17
call56:sub_36C8C
call57:sub_36CB8
call58:sub_2E318
call59:sub_2E288
call60:sub_2D590
call61:sub_1F450
call62:sub_20FD0
call63:.fstat
call64:sub_2DB5C
call65:sub_1FE3C
call66:sub_1FB70
call67:.sscanf
call68:sub_200C0
call69:.memcpy
call70:sub_1F6C0
call71:sub_1F8A4
call72:.free
call73:sub_36D38
call74:sub_36D70
call75:sub_36DA4
call76:sub_37060
call77:sub_41368
call78:sub_36A20
call79:sub_36D10
call80:sub_3C6A4
call81:sub_369B0
call82:sub_3DF74
call83:sub_3A054
call84:sub_3A090
call85:sub_3A0FC
call86:sub_3A138
call87:sub_24364
call88:sub_3852C
call89:sub_38D9C
call90:sub_36A90
call91:sub_3F2B0
call92:sub_36120
call93:sub_36144
call94:sub_370AC
call95:sub_36558
call96:sub_21BAC
call97:sub_21C20
call98:sub_21F50
call99:sub_21DB4
call100:j_.pthread_mutex_lock
call101:j_.pthread_mutex_unlock
call102:sub_11E30
call103:sub_11C60
call104:.pthread_attr_init
call105:.pthread_attr_setstacksize
call106:.pthread_attr_setdetachstate
call107:.pthread_create
call108:.pthread_attr_destroy
call109:sub_11C6C
call110:j_j_.free_2
call111:j_.free
call112:sub_37254
call113:sub_37740
call114:sub_377A8
call115:sub_377D8
call116:sub_37804
call117:sub_37A64
call118:sub_37AD4
call119:sub_37B34
call120:sub_37B64
call121:sub_37BA0
call122:nullsub_18
call123:sub_3789C
call124:sub_378C4
call125:sub_20DD0
call126:sub_20580
call127:sub_20CB0
call128:sub_20EBC
call129:j_.stat
call130:.stat
call131:sub_373B4
call132:sub_1240C
call133:sub_1F74C
call134:.lseek
call135:sub_1F9EC
call136:sub_1FA34
call137:sub_37940
call138:sub_37974
call139:sub_379A8
call140:sub_1235C
call141:sub_37134
call142:sub_37184
call143:sub_371AC
call144:sub_376CC
call145:sub_37704
call146:sub_37738
call147:sub_3715C
call148:sub_36580
call149:sub_36538
call150:sub_36178
...

# 对 libsec2023.so 打下硬件断点

这里需要用到的工具是 rwprocmem33 , 具体的编译和使用可以移步我博客内的这篇文章进行阅读,这里不在过多赘述

运行下面的 frida 代码获取 libsec2023.so 的基址

function dump_so(so_name) {
    Java.perform(function () {
        var currentApplication = Java.use("android.app.ActivityThread").currentApplication();
        var dir = currentApplication.getApplicationContext().getFilesDir().getPath();
        var libso = Process.getModuleByName(so_name);
        console.log("[name]:", libso.name);
        console.log("[base]:", libso.base);
        console.log("[size]:", ptr(libso.size));
        console.log("[path]:", libso.path);
    });
}
rpc.exports = {
    dump_so: dump_so
};
frida -H 127.0.0.1:1234 -l "D:\frida\sec2023\get_so_base.js" -f "com.com.sec2023.rocketmouse.mouse"

image-20230817132059046

利用下面的命令获取进程的 PID

ps -A | grep mouse

将得到的参数填入 rwprocmem33 中

首先对我们最感兴趣的 libil2cpp.so 调用的 libsec2023.so 的导出函数 sub_35404 下硬件断点看看,毕竟之前我们用 frida 去 hook 这个函数失败了嘛,硬件断点下的位置可以通过基址 (base)+ 偏移 (func offset) 得到

结果如下

image-20230817132705290

仅仅下了五秒的硬件断点,相同地址的命中次数进入达到了百万次

我们再对不同的地址打下硬件断点看看,发现均只有一个命中地址,并且命中次数都达到百万次

与基址相减得到偏移为 0x37704

image-20230817133029502

进入 ida 查看 sub_37704 函数,代码很短,按下交叉引用也没有输出

image-20230817025119017

这该怎么办呢?

还记得上面我们曾用 frida-stalker 打印出了 libsec2023.so 函数的调用链嘛,我们从 sub_37704 向上回溯看看

call135:sub_1F9EC
call136:sub_1FA34
call137:sub_37940
call138:sub_37974
call139:sub_379A8
call140:sub_1235C
call141:sub_37134
call142:sub_37184
call143:sub_371AC
call144:sub_376CC
call145:sub_37704

sub_37704 是被 sub_376CC 调用的, sub_376CC 中的这个 BR 跳转应该是调用了 sub_37704

image-20230817030756246

再看调用 sub_376CC 的函数 sub_371AC , 在这个函数中,我们发现了一条有趣的指令, CSEL

image-20230817133504656

熟悉 arm 指令集的朋友肯定知道, CSEL 是 arm 中的分支结构指令,而 BR 跳转的位置由 X8 决定,所以这段汇编便可以改变便程序控制流

CSEL X8, X8, X9, EQ 中, EQ 表示 Equal , 即相等条件,其值由最近的 CMP 的比较后得出的值决定,例如此处判断的条件就是 CMP W0, W8

用 c 语言来表示就是

if(W0 == W8){
    X8 = X8
}
else{
    X8 = X9
}

而 X8 和 X9 相差 0x10 , X8 的修改便导致了控制流的改变

为了不让控制流转向错误的分支导致 frida 注入后强制退出,我们可以对此处的汇编进行 patch, 将 CSEL X8, X8, X9, EQ 改为 CSEL X8, X8, X8, EQ , 即将汇编 08 01 89 9A 修改为 08 01 88 9A

image-20230817154739431

但是要怎么让 apk 运行我们 patch 过后的 libsec2023.so 呢?

有以下的三种思路可以参考

  • 反编译 apk 然后替换其中的 lib/arm64-v8a/libsec2023.so 并回编译后安装 apk
  • 在手机安装 apk 后,在 /data/app/ 子目录中找到 libsec2023.so 的位置并予以替换
  • 在 apk 加载 libsec2023.so 之后进行 patch

前两种方法经过尝试均以失败告终,那么现在只剩下最后一种方法了,就是在 libsec2023.so 加载之后动态 patch, 而这利用 frida 可以说简直就是轻而易举,利用 Memory.writeByteArray 就可以做到

运行 rpc.exports.anti_sec2023() 的时机是在打开 apk 之后

function anti_sec2023() {
    Java.perform(function () {
        var currentApplication = Java.use("android.app.ActivityThread").currentApplication();
        var libso = Process.getModuleByName("libsec2023.so");
        console.log("[name]:", libso.name);
        console.log("[base]:", libso.base);
        console.log("[size]:", ptr(libso.size));
        console.log("[path]:", libso.path);
        Memory.protect(ptr(libso.base), libso.size, 'rwx');
        Memory.writeByteArray(ptr(libso.base).add(0x371DC),[0x08,0x01,0x88,0x9A]);
    });
}
rpc.exports = {
    anti_sec2023: anti_sec2023
};

之后再次尝试对 sub_31164 附加钩子

function hook_31164(){
    // 程序入口
Java.perform(function() 
{
    
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x31164");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
    
        onEnter: function (args) {
     
            console.log('hook success');
            console.log(args[0]);
            console.log(args[1]);
            console.log(args[2]);
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log("retvalue is :", retval.toInt32());
            console.log('method onleave');
        }
    });
});
}

这一次,钩子成功附加上去了!

image-20230817170036802

# IDApython 去除 CSEL-BR/CSET-BR 结构

sub_31164 首先调用了 sub_3B8CC , 那我们就就去分析一下 sub_3B8CC

image-20230818141550105

往下看最后一行汇编是是 BR X8 , 我们看看 BR 表示的意思是什么

BR: 跳转到某寄存器 (的值) 指向的地址(无返回), 不会改变 lr (x30) 寄存器的值。

寄存器跳转的存在严重的阻碍了我们的逆向分析,那我们试试能不能稍稍修改一下

我们可以使用 frida-stalker 来追踪寄存器的值 (绝对不是因为我用不来 unicorn 才用 frida 的 (真的)

起初我是直接准备 patch 内存中的指令的,代码也写的差不多了 (现在被注释了), 没想到这寄存器跳转会有两种情况,没办法改成 B 跳转,不然进程会崩溃掉,所以就打印出跳转的地址手工分析咯

function addr_locate_so(addr){// 定位某个内存地址在哪个 so 里面,虽然可以直接 Process.getModuleByAddress, 但是会抛出异常所以就用函数实现了
    var process_Obj_Module_Arr = Process.enumerateModules();
    for(var i = 0; i < process_Obj_Module_Arr.length; i++) {
        if(addr>process_Obj_Module_Arr[i].base && addr<process_Obj_Module_Arr[i].base.add(process_Obj_Module_Arr[i].size)){
            return process_Obj_Module_Arr[i].name+":0x"+(addr-process_Obj_Module_Arr[i].base).toString(16)
        }
    }
}
function anti_BR(){
    var libso = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    var hook_addr =  new NativePointer(libso.base.add(0x31164).toString());
    this.tid = Process.getCurrentThreadId();
    console.log('[+] hook '+hook_addr.toString())
    var reg_name;//br 之后的寄存器的名称
    var inst_addr;
    Interceptor.attach(hook_addr, {
    
        onEnter: function (args) {
            console.log("start Stalker!");
            // 不追踪 libc.so, 不然 frida 会报错退出.. 看堆栈回溯应该是动态编译执行了 libc.so 里面的 ptrace 才导致的异常
            Stalker.exclude({
                "base": Process.getModuleByName("libc.so").base,
                "size": Process.getModuleByName("libc.so").size
            })
            Stalker.follow(this.tid, {
                events: {
                    call: true, // CALL instructions: yes please            
                    ret: false, // RET instructions
                    exec: false, // all instructions: not recommended as it's
                    block: false, // block executed: coarse execution trace
                    compile: false // block compiled: useful for coverage
                },
                transform: (iterator) => {
                    let instruction = iterator.next();
                    const startAddress = instruction.address;
                    const isAppCode = startAddress.compare(libso.base) >= 0 &&startAddress.compare(libso.base.add(libso.size)) === -1;
                    do {
                        if (isAppCode) {
                            if (instruction.mnemonic === "br") {
                                reg_name = instruction.opStr;
                                inst_addr = new NativePointer(instruction.address);
                                iterator.putCallout((context) => {
                                    var addr_before = addr_locate_so(inst_addr);
                                    var addr_after = addr_locate_so(parseInt(context[reg_name],16));
                                    if(addr_after==undefined){
                                        addr_after = "unknown:"+context[reg_name];
                                    }
                                    console.log(addr_before,"jump to",addr_after," ",reg_name);
                                    //Memory.patchCode(inst_addr,4,code =>{
                                        //var cw = new Arm64Writer(code,{pc: inst_addr});
                                        //cw.putBImm(new NativePointer(context[reg_name]));
                                        //cw.flush();
                                    //})
                                });
                            }
                        }
                        iterator.keep();
                    } while ((instruction = iterator.next()) !== null);
                }
            })
            console.log("stalker end!");
        },
        onLeave: function (retval) {
            Stalker.unfollow(this.tid);
            Stalker.garbageCollect();
        }
    }); 
}

运行代码后,程序输出如下

[Remote::com.com.sec2023.rocketmouse.mouse ]-> rpc.exports.anti_BR()
[+] hook 0x76cd136164
[Remote::com.com.sec2023.rocketmouse.mouse ]-> start Stalker!
stalker end!
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libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x76ccc36000   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to libsec2023.so:0x3aa74   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to libsec2023.so:0x3aaa4   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to libsec2023.so:0x3aad8   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to libsec2023.so:0x3ab70   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to libsec2023.so:0x3ab70   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x77ea7ac3a0   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x1c01f8026ad23c58   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x1c01f8026ad23c58   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0x1c01f8026ad23c58   x8
libsec2023.so:0x3b950 jump to unknown:0xe   x8
libsec2023.so:0x3b990 jump to libsec2023.so:0x3b99c   x8
libsec2023.so:0x311a0 jump to libil2cpp.so:0x13b8d64   x2

我们不妨以地址 0x3ba70 作为分析的示例,这里我们发现 0x3ba70 会跳转的地址有两种情况,分别是 0x3ba34 和 0x3ba74

等等, 0x3ba74 ?? 这不就是 0x3ba70 之后要执行的指令吗?

那结果显而易见了,这 BR 寄存器跳转的前身肯定就是条件跳转, BGE , BLE 这类的指令

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libsec2023.so:0x3ba70 jump to libsec2023.so:0x3ba34   x12
libsec2023.so:0x3ba70 jump to libsec2023.so:0x3ba34   x12
libsec2023.so:0x3ba70 jump to libsec2023.so:0x3ba74   x12

接下来就是在 IDA 里面修复控制流咯,我们修复一下 0x3ba00 这个第一个 BR 跳转的地方,别的地方的思想都是一样的

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image-20230819014827349

进入到 off_72C40 , 加上 W11 得到正确的跳转,写了个简单的 python 脚本输出 hex 方便直接复制进去

red_num = 0xFFFFFFFF8C034254
add_num = 0x740078FC
num = (red_num+add_num)&0xffffffff
my_byte = list(num.to_bytes(8,'little'))
my_byte = [hex(x)[2::].zfill(2) for x in my_byte]
print(' '.join(list(my_byte)))

这个地方修复完是这样的,可以看到 *(off_72C40+0) 和 *(off_72C40+0x28) 的地方值已经被我加上去了

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接下来就是改是汇编了,ADD 指令我们肯定是不需要了,因为已经被我们加上去了,所以接下来继续往下走看的是这条 CSEL X10, XZR, X9, CC 指令

image-20230819020355254

各个条件码的含义如下

条件码 含义
EQ Z 置位;结果相等才执行
NE Z 清零,结果不相等才执行
CS C 置位,结果无符号 >= 才执行
CC C 清零,结果无符号 < 才执行
MI N 置位,结果为负数才执行
PL N 清零,结果为正数或 0 才执行
VS V 置位,结果溢出才执行
VC V 清零,结果无溢出才执行
HI C 置位 Z 清零,结果为无符号数大于才执行
LS C 清零 Z 置位,结果为无符号数小于或等于才执行
GE N 等于 V,结果为有符号数大于或等于才执行
LT N 不等于 V,结果为有符号数小于才执行
GT Z 清零且 N 等于 V ,结果为有符号大于才执行
LE Z 置位或 N 不等于 V ,结果为有符号数小于或等于
AL 无条件执行。省略。

那么这里 BR 分支跳转的意思就可以表示为

if(X8 < 2){// 由 CC 指令的含义知道是小于比较
    B 0x3BA04// 即继续向下执行
}
else if(X8 >= 2){
    B 0x3BB50// 跳转到其他地方
}

所以这里改成 BGE , 然后把不需要的指令 NOP 掉,一处地方就修复好啦

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还要注意的是,除了 CSEL-BR 结构之外,还有 CSET-BR 结构

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CSET: 比较指令,满足条件,则并置 1,否则置 0 ,如:

cmp w8, #2        ; 将寄存器 w8 的值和常量 2 进行比较
cset w8, gt       ; 如果是大于(grater than),则将寄存器 w8 的值设置为 1,否则设置为 0

和 CSEL-BR 结构的修复思路是相似的,对于上图 ( 0x3B95C 处) 的 CSET-BR 结构,我们仅需关注这几行指令

CSET W23, NE
LDR  X8, [X21,W23,UXTW#3]
ADD  X8, X8, X22
BR   X8

其中的 LDR X8, [X21,W23,UXTW#3] 的含义可以用 C 语言这样表示 X8 = *(X21 + (W23 << 3)) , UXTW#3 即将操作数左移三位的意思

这样一个一个修复过去,未免也太麻烦了,那索性就写个 idapython 脚本一键去除 CSEL-BR 和 CSET-BR 结构来解放双手吧哈哈

import ida_segment
import idautils
import idc
import ida_bytes
from keystone import *
def patch_nop(begin, end):  # arm64 中的 NOP 指令是 b'\x1F\x20\x03\xD5'
    while end > begin:
        ida_bytes.patch_bytes(begin, b'\x1F\x20\x03\xD5')
        begin = begin + 4
# 获取 text 段的起始地址
text_seg = ida_segment.get_segm_by_name(".text")
start, end = text_seg.start_ea, text_seg.end_ea
# start, end = 0x3BA34, 0x3BA80
# start, end = 0x37390,0x373B4# 测试 ADRP 指令
# start, end = 0x3FCE0, 0x3FD00  # 测试 EQ 情况
#start, end = 0x3AA90, 0x3AAA4
# start, end = 0x3A078, 0x3A090# 测试 CSET-BR 去除情况
current_addr = start
# print(text_seg.start_ea,text_seg.end_ea)
nop_addr_array_after_finish = []  # 在 CSEL/CSET-BR 结构修复完成后需要 NOP 的指令
while current_addr < end:
    # 处理 CSEL-BR 结构
    if idc.print_insn_mnem(current_addr) == "CSEL":
        CSEL_addr = current_addr
        nop_addr_array_temp = []
        nop_addr_array_temp.append(CSEL_addr)
        BR_addr = 0
        BR_reg = ""
        temp_addr = idc.next_head(current_addr)
        for _ in range(9):  # 向下搜寻 9 条指令,寻找是否有 BR 指令
            if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "BR":
                BR_addr = temp_addr
                BR_reg = idc.print_operand(temp_addr, 0)
                break
            if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "CSEL":
                break
            temp_addr = idc.next_head(temp_addr)
        if BR_addr != 0:  # 匹配到了 CSEL-BR 结构的汇编,需要去除
            # 形如 CSEL X11, X12, X11, GE, 获取 CSEL 后的操作数 op1~3, 以及条件码 cond
            CSEL_op1 = idc.print_operand(CSEL_addr, 0)
            CSEL_op2 = idc.print_operand(CSEL_addr, 1)
            CSEL_op2_val = -1
            CSEL_op3 = idc.print_operand(CSEL_addr, 2)
            CSEL_op3_val = -1
            CSEL_cond = idc.print_operand(CSEL_addr, 3)
            # 读取条件分支语句 CSEL 中要赋值给目标寄存器的两个源寄存器中存储的值
            temp_addr = idc.prev_head(CSEL_addr)
            while (CSEL_op2_val == -1 or CSEL_op3_val == -1) and temp_addr > text_seg.start_ea:
                if CSEL_op2 == "XZR":  # 如果寄存器的值是 XZR, 说明该值为 0
                    CSEL_op2_val = 0
                if CSEL_op3 == "XZR":
                    CSEL_op3_val = 0
                if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOV":
                    if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] == CSEL_op2[
                                                               1::] and CSEL_op2_val == -1:  # 寄存器 X11 和 W11 是同一个寄存器
                        CSEL_op2_val = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                        nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                    elif idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] == CSEL_op3[1::] and CSEL_op3_val == -1:
                        CSEL_op3_val = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                        nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # print(CSEL_op2_val, CSEL_op3_val, hex(current_addr))
            assert CSEL_op2_val != -1 and CSEL_op3_val != -1
            temp_addr = BR_addr
            jump_array_reg = ""  # 存贮跳转表的寄存器名称
            jump_array_addr = -1  # 跳转表所在的位置
            add_reg = []  # 加到跳转表的值所在的寄存器
            add_val = -1  # 加到跳转表的值
            while temp_addr > CSEL_addr:  # 从后往前找,以 BR 所在的地址开始,CSEL 所在的地址结束,匹配必要的寄存器名称和值
                # print(hex(temp_addr),idc.print_insn_mnem(temp_addr))
                if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADD" and idc.print_operand(temp_addr, 0) == BR_reg:
                    add_reg.append(idc.print_operand(temp_addr, 1)[1::])
                    add_reg.append(idc.print_operand(temp_addr, 2)[1::])
                    nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOV":
                    if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg:
                        add_val = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                        nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "LDR":
                    jump_array_reg = idc.print_operand(temp_addr, 1)[1:-1].split(',')[0]  # 获取存储跳转表的寄存器名称
                    nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADRL":
                    jump_array_reg = idc.print_operand(temp_addr, 0)
                    jump_array_addr = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                    nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # 如果在 CSEL-BR 间的指令中没找到跳转表所在的位置,则向上寻找
            if jump_array_addr == -1:
                temp_addr = CSEL_addr
                while temp_addr > text_seg.start_ea:
                    # print(hex(temp_addr), idc.print_insn_mnem(temp_addr))
                    if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADRL":
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0) == jump_array_reg:
                            jump_array_addr = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                            nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                            break
                    elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADRP":  # ADRP 指令,还需要加上另一部分
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0) == jump_array_reg:
                            jump_array_addr = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                            nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                            while temp_addr < text_seg.end_ea:
                                if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADD":
                                    if idc.print_operand(temp_addr, 0) == jump_array_reg:
                                        jump_array_addr += idc.get_operand_value(temp_addr, 2)
                                        nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                                        break
                                temp_addr = idc.next_head(temp_addr)
                            break
                    temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # print(hex(jump_array_addr),hex(add_val))
            if add_val == -1:
                temp_addr = CSEL_addr
                while temp_addr > text_seg.start_ea:
                    # print(hex(temp_addr), idc.print_insn_mnem(temp_addr))
                    if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOV":
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg and idc.print_operand(temp_addr, 0)[0] == 'X':
                            add_val = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                            nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                            break
                    temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # 计算出分支跳转的两个位置
            branch_a = (ida_bytes.get_qword(jump_array_addr + CSEL_op2_val) + add_val) & 0xffffffffffffffff
            branch_b = (ida_bytes.get_qword(jump_array_addr + CSEL_op3_val) + add_val) & 0xffffffffffffffff
            # print(hex(branch_a), hex(branch_b))
            # print(CSEL_cond,hex(current_addr))
            # GE<->LT 有符号大于等于 vs 有符号小于
            # EQ<->NE 结果相等 vs 结果不相等
            # CC<->CS 无符号小于 vs 无符号大于等于
            # HI<->LS 无符号大于 vs 无符号小于等于
            # if CSEL_cond == "GE":# 构造 B.LT 跳转
            logic_rev = {"GE": "LT", "LT": "GE", "EQ": "NE", "NE": "EQ", "CC": "CS", "CS": "CC", "HI": "LS", "LS": "HI"}
            ks = Ks(KS_ARCH_ARM64, KS_MODE_LITTLE_ENDIAN)
            code = ""
            if branch_b == idc.next_head(BR_addr):  # 判断逻辑不取反
                code = f"B.{CSEL_cond} #{hex(branch_a)}"
            elif branch_a == idc.next_head(BR_addr):  # 判断逻辑取反
                code = f"B.{logic_rev[CSEL_cond]} #{hex(branch_b)}"
            #print(hex(current_addr), hex(add_val), CSEL_op2_val, CSEL_op3_val, hex(jump_array_addr), code)
            # 修复 BR 跳转
            if code != "":
                patch_br_byte, count = ks.asm(code, addr=BR_addr)
                ida_bytes.patch_bytes(BR_addr, bytes(patch_br_byte))
                print(f"fix CSEL-BR at {hex(BR_addr)}")
                nop_addr_array_after_finish.extend(nop_addr_array_temp)
                current_addr = idc.next_head(BR_addr)
                continue
            else:
                print(f"error! unable to fix CSEL-BR at {hex(current_addr)},branch:{hex(branch_a)}, {hex(branch_b)}")
    # 处理 CSET-BR 结构
    elif idc.print_insn_mnem(current_addr) == "CSET":
        CSET_addr = current_addr
        nop_addr_array_temp = []
        nop_addr_array_temp.append(CSET_addr)
        BR_addr = 0
        BR_reg = ""
        temp_addr = idc.next_head(current_addr)
        for _ in range(15):  # 向下搜寻 15 条指令,寻找是否有 BR 指令
            if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "BR":
                BR_addr = temp_addr
                BR_reg = idc.print_operand(temp_addr, 0)
                break
            elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "CSEL":
                break
            elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "RET":
                break
            temp_addr = idc.next_head(temp_addr)
        if BR_addr != 0:  # 匹配到了 CSET-BR 结构的汇编,需要去除
            # 形如 CSET W23, NE, 获取 CSET 后的操作数 op1, 以及条件码 cond
            CSET_op1 = idc.print_operand(CSET_addr, 0)
            CSET_op1_val = -1
            CSET_cond = idc.print_operand(CSET_addr, 1)
            temp_addr = BR_addr
            jump_array_reg = ""  # 存贮跳转表的寄存器名称
            jump_array_addr = 0  # 跳转表所在的位置
            add_reg = []  # 加到跳转表的值所在的寄存器
            add_val = 0  # 加到跳转表的值
            Lshift_val = -1
            while temp_addr > CSET_addr:  # 从后往前找,以 BR 所在的地址开始,CSET 所在的地址结束,匹配必要的寄存器名称和值
                # print(hex(temp_addr),idc.print_insn_mnem(temp_addr))
                if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADD" and idc.print_operand(temp_addr, 0) == BR_reg:
                    add_reg.append(idc.print_operand(temp_addr, 1)[1::])
                    add_reg.append(idc.print_operand(temp_addr, 2)[1::])
                    nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOVK":
                    if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg:
                        add_val += (idc.get_operand_value(temp_addr, 1) << 16)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOV":
                    if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg:
                        add_val += idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                        nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "LDR":
                    LDR_temp = idc.print_operand(temp_addr, 1)[1:-1].split(',')
                    jump_array_reg = LDR_temp[0]  # 获取存储跳转表的寄存器名称
                    if len(LDR_temp) == 3:
                        Lshift_val = int(LDR_temp[2][-1:])
                    nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADRL":
                    jump_array_reg = idc.print_operand(temp_addr, 0)
                    jump_array_addr = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                    nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "LSL":
                    if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] == CSET_op1[1::]:
                        Lshift_val = idc.get_operand_value(temp_addr, 2)
                temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # 如果在 CSET-BR 间的指令中没找到跳转表所在的位置,则向上寻找
            if jump_array_addr == 0:
                temp_addr = CSET_addr
                while temp_addr > text_seg.start_ea:
                    # print(hex(temp_addr), idc.print_insn_mnem(temp_addr))
                    if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADRL":
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0) == jump_array_reg:
                            jump_array_addr = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                            nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                            break
                    elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADRP":  # ADRP 指令,还需要加上另一部分
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0) == jump_array_reg:
                            jump_array_addr = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                            nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                            while temp_addr < text_seg.end_ea:
                                if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "ADD":
                                    if idc.print_operand(temp_addr, 0) == jump_array_reg:
                                        jump_array_addr += idc.get_operand_value(temp_addr, 2)
                                        nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                                        break
                                temp_addr = idc.next_head(temp_addr)
                            break
                    temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # print(hex(jump_array_addr),hex(add_val))
            # 向上寻找加到跳转表的值
            if add_val == 0:
                temp_addr = CSET_addr
                while temp_addr > text_seg.start_ea:
                    # print(hex(temp_addr), idc.print_insn_mnem(temp_addr))
                    if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOV":
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg:
                            add_val = idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                            nop_addr_array_temp.append(temp_addr)
                            break
                    elif idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOVK":  # 形如 MOV W9, #0x76BC;MOVK W9, #0x4C48,LSL#16; 的形式
                        if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg:
                            # print(hex(add_val))
                            add_val = (idc.get_operand_value(temp_addr, 1) << 16)
                            # print(hex(add_val))
                            while temp_addr > text_seg.start_ea:
                                if idc.print_insn_mnem(temp_addr) == "MOV":
                                    if idc.print_operand(temp_addr, 0)[1::] in add_reg:
                                        add_val += idc.get_operand_value(temp_addr, 1)
                                        # print(hex(add_val))
                                        break
                                temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
                            break
                    temp_addr = idc.prev_head(temp_addr)
            # print(hex(current_addr))
            # 计算出分支跳转的两个位置
            branch_a = (ida_bytes.get_qword(jump_array_addr + (1 << Lshift_val)) + add_val) & 0xffffffffffffffff
            branch_b = (ida_bytes.get_qword(jump_array_addr + (0 << Lshift_val)) + add_val) & 0xffffffffffffffff
            # print(hex(branch_a), hex(branch_b))
            # print(CSEL_cond,hex(current_addr))
            # GE<->LT 有符号大于等于 vs 有符号小于
            # EQ<->NE 结果相等 vs 结果不相等
            # CC<->CS 无符号小于 vs 无符号大于等于
            # HI<->LS 无符号大于 vs 无符号小于等于
            # if CSEL_cond == "GE":# 构造 B.LT 跳转
            logic_rev = {"GE": "LT", "LT": "GE", "EQ": "NE", "NE": "EQ", "CC": "CS", "CS": "CC", "HI": "LS", "LS": "HI"}
            ks = Ks(KS_ARCH_ARM64, KS_MODE_LITTLE_ENDIAN)
            code = ""
            if branch_b == idc.next_head(BR_addr):  # 判断逻辑不取反
                code = f"B.{CSET_cond} #{hex(branch_a)}"
            elif branch_a == idc.next_head(BR_addr):  # 判断逻辑取反
                code = f"B.{logic_rev[CSET_cond]} #{hex(branch_b)}"
            # print(hex(current_addr),add_reg,hex(add_val),CSET_op1,CSET_op1_val,jump_array_reg,hex(jump_array_addr),Lshift_val,code)
            # 修复 BR 跳转
            if code != "":
                patch_br_byte, count = ks.asm(code, addr=BR_addr)
                ida_bytes.patch_bytes(BR_addr, bytes(patch_br_byte))
                print(f"fix CSET-BR at {hex(BR_addr)}")
                nop_addr_array_after_finish.extend(nop_addr_array_temp)
                current_addr = idc.next_head(BR_addr)
                continue
            else:
                print(f"error! unable to fix CSET-BR at {hex(current_addr)},branch:{hex(branch_a)}, {hex(branch_b)}")
    current_addr = idc.next_head(current_addr)
for addr in nop_addr_array_after_finish:
    patch_nop(addr, addr + idc.get_item_size(addr))

# 加密一 在 sub_3B9D4 中

__int64 __fastcall sub_3B9D4(__int64 result)
{
  unsigned __int64 i; // x8
  __int64 v2; // x10
  int v3; // w11
  __int64 v4; // x11
  int v5; // w10
  int v6; // w12
  unsigned __int8 v7; // w14
  int v8; // [xsp+Ch] [xbp-4h]
  for ( i = 0LL; i < 2; ++i )
  {
    v2 = 3LL;
    v8 = 0;
    v3 = 24;
    do
    {
      *((_BYTE *)&v8 + v2) = (*(_DWORD *)(result + 4 * i) >> v3) ^ v2;
      --v2;
      v3 -= 8;
    }
    while ( v2 >= 0 );
    HIBYTE(v8) ^= 0x86u;
    BYTE2(v8) -= 94;
    v4 = 3LL;
    BYTE1(v8) ^= 0xD3u;
    LOBYTE(v8) = v8 - 28;
    *(_DWORD *)(result + 4 * i) = 0;
    v5 = 0;
    v6 = 24;
    do
    {
      v7 = *((_BYTE *)&v8 + v4) - v6;
      *((_BYTE *)&v8 + v4--) = v7;
      v5 += v7 << v6;
      *(_DWORD *)(result + 4 * i) = v5;
      v6 -= 8;
    }
    while ( v4 >= 0 );
  }
  return result;
}

第一个加密函数 sub_3B9D4 取出数据的每一位进行加密,其中出现的 HIBYTE , BYTE2 , BYTE1 , LOBYTE 含义如下,假设有数据 a1=0x12345678 , 则

符号 取出的值
HIBYTE(a1) 0x12
BYTE2(a1) 0x34
BYTE1(a1) 0x56
LOBYTE(a1) 0x78

我们可以使用 frida 去 hook sub_3B9D4 传入的值以及返回值,观察加密前后的变化,假设我此处在小键盘输入的数字是 999999999999 , hex(999999999999)=0xe8d4a50fff

//hook 第一个加密函数,观察数值前后变化
function hook_1_enc(){
// 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x3B9D4");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
    
        onEnter: function (args) {
     
            console.log('before first enc');
            console.log(hexdump(args[0],{
                offset: 0,// 相对偏移
                length: 64,//dump 的大小
                header: true,
                ansi: true
              }));
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log("after first enc")
            console.log(hexdump(retval,{
                offset: 0,// 相对偏移
                length: 64,//dump 的大小
                header: true,
                ansi: true
              }));
        }
    });
}

image-20230829154207172

于是第一个算法如下

algorithm_1 = {
    (0, "enc"): lambda x: (x - 28) & 0xff,
    (1, "enc"): lambda x: x ^ 0xd3,
    (2, "enc"): lambda x: (x - 94) & 0xff,
    (3, "enc"): lambda x: x ^ 0x86,
    (0, "dec"): lambda x: (x + 28) & 0xff,
    (1, "dec"): lambda x: x ^ 0xd3,
    (2, "dec"): lambda x: (x + 94) & 0xff,
    (3, "dec"): lambda x: x ^ 0x86
}
def enc_1(input):
    input_byte = bytearray(input.to_bytes(8, 'little'))
    for i in range(len(input_byte)):
        index = i % 4
        input_byte[i] = (algorithm_1[(index, "enc")](input_byte[i] ^ index) - 8 * index) & 0xff
    return int.from_bytes(input_byte, 'little')
def dec_1(input):
    input_byte = bytearray(input.to_bytes(8, 'little'))
    for i in range(len(input_byte)):
        index = i % 4
        input_byte[i] = (algorithm_1[(index, "dec")]((input_byte[i] + 8 * index) & 0xff)) ^ index
    return int.from_bytes(input_byte, 'little')
def mytest_1():
    input = 999999999999  # 假设在小键盘输入 999999999999
    # 验证加密算法
    input = enc_1(input)
    assert input.to_bytes(8, 'little') == b'\xe3\xd5\x39\x39\xcc\xca\x94\x6d'
    # 验证解密算法
    input = dec_1(input)
    assert input.to_bytes(8, 'little') == b'\xff\x0f\xa5\xd4\xe8\x00\x00\x00'
mytest_1()

# 在 sub_3B9D4 之后 bswap32 分析

在对输入的值进行首轮加密之后,又再次对输入值经过 bswap32 函数加密

image-20230829160716908

这个函数对应的 arm 汇编为

REV W8, W8

那我们去 arm 手册看看 REV 指令的定义好了

REV

Byte-Reverse Word reverses the byte order in a 32-bit register.

Operation

if ConditionPassed() then
    EncodingSpecificOperations();
    bits(32) result;
    result<31:24> = R[m]<7:0>;
    result<23:16> = R[m]<15:8>;
    result<15:8>  = R[m]<23:16>;
    result<7:0>   = R[m]<31:24>;
    R[d] = result;

看 Operation 很清楚的知道这就是反转字节,比如

w8 = 0x12345678;
REV W8, W8;
w8;//w8 = 0x78563412

所以此处 bswap32(v6) , 是对 v6 进行字节翻转,而 v6 = HIDWORD(a1) , 故在进行第一个加密函数 sub_3B9D4 之后,将首先对输入的高 32 位进行加密处理,这在我们后续 hook 第二个加密函数 sub_3A924 之后,也可以体现出来这一点

# 加密二 BlackObfuscator 混淆

我们首先 hook 一下 sub_3A924 让前后分析的逻辑连贯起来

//hook 第 2 个加密函数,观察数值前后变化
var enc2_count = 0;
var input_2 = [0,0]
function hook_2_enc(){
// 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x3A924");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
    
        onEnter: function (args) {
        
            console.log('before second enc, count:',enc2_count+1);
            input_2[enc2_count] = args[3]
            console.log(hexdump(args[1],{
                offset: 0,// 相对偏移
                length: 64,//dump 的大小
                header: true,
                ansi: true
                }));
            
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log('after second enc, count:',enc2_count+1);
            console.log(hexdump(input_2[enc2_count],{
                offset: 0,// 相对偏移
                length: 64,//dump 的大小
                header: true,
                ansi: true
                }));
                enc2_count+=1;
            }
        }
    );
}

在经过第一轮加密后,我们得到了密文 cc ca 94 6d e3 d5 39 39 , 而在此处,第一次调用 sub_3A924 的输入为 6d 94 ca cc , 第二次调用 sub_3A924 的输入为 39 39 d5 e3 , 正好对应了上文提到的翻转字节处理

image-20230830024642669

我们进入该函数后,发现如 v11+1408LL , v11 + 1664LL 等等的 fastcall 函数调用,一般这种形式的函数调用在安卓逆向中遇到的话,那大概率就是 JNIEnv *

image-20230829154859854

在此题中,我们只需要对 v11 按下 Y 切换类型,然后输入 JNIEnv * , 就会转换成 JNIEnv * 的结构体函数指针如图

image-20230830000329982

在这里出现了 jni 函数 GetStaticMethodID , 我们 hook 一下这个函数观察调用了什么方法

//hook GetStaticMethodID 
function hook_GetStaticMethodID() {
    var symbols = Module.enumerateSymbolsSync("libart.so");
    var addr_jni = null;
    for (var i = 0; i < symbols.length; i++) {
        var symbol = symbols[i];
        if (symbol.name.indexOf("GetStaticMethodID")!=-1) {
            addr_jni = symbol.address;
            console.log("find ",symbol.name);
            console.log("[+] hook ",addr_jni);
            Interceptor.attach(addr_jni, {
                onEnter: function (args) {
                    console.log("call GetStaticMethodID: ",symbol.name);
                    console.log("name: ",args[2].readCString());
                    console.log("sig: ",args[3].readCString());
                },
                onLeave: function (retval) { 
                    //console.log("return val")
                    //console.log(retval);
                }
            });
        }
    }
}

在输出中,我们发现 GetStaticMethodID 调用了名为 encrypt 的方法

image-20230830000805212

但是我们在 apk 中却并未发现该方法

image-20230830000915933

那么由此就可以推断出这个方法是由 dex 动态加载的

我们可以使用 frida-dexdump 来把内存中的 dex 给 dump 下来,要注意 frida 的端口已经被我们修改为了 1234 , 所以这里也要加上 -H 参数

image-20230830001101633

将所有 dex dump 下来之后,接下来的步骤就是把这些 dex 一个一个拖进 jadx 里面反编译,去看看哪一个 dex 包含 encrypt 方法

image-20230830001653193

这个控制流一眼看上去就是加了混淆的,据 FallW1nd 师傅说是 BlackObfuscator 混淆,本来准备去手工分析的,但是想起前几天刚下载了 Jeb5.1, 就想看看新工具的效果怎样

当我用 Jeb5.1 反编译这个 dex 之后,这 BlackObfuscator 混淆怎么就直接去除了???

好家伙这 Jeb5.1 竟然能自动去除控制流平坦化,crazy!

image-20230830022051922

那么这第二个加密的逻辑相当的清晰,算法如下

import struct
def enc_2(input):
    input = int.from_bytes(input.to_bytes(4, 'little'), 'big')  # 字节再次翻转
    input = (input >> 7 | input << 25) & 0xffffffff
    input_byte = bytearray(input.to_bytes(4, 'big'))
    xor_arr = [50, -51, -1, -104, 25, -78, 0x7C, -102]
    for i in range(4):
        input_byte[i] = (input_byte[i] ^ xor_arr[i]) & 0xff
        input_byte[i] = (input_byte[i] + i) & 0xff
    return int.from_bytes(input_byte, 'big')
def dec_2(input):
    input_byte = bytearray(input.to_bytes(4, 'big'))
    xor_arr = [50, -51, -1, -104, 25, -78, 0x7C, -102]
    for i in range(4):
        input_byte[i] = (input_byte[i] - i) & 0xff
        input_byte[i] = (input_byte[i] ^ xor_arr[i]) & 0xff
    input = int.from_bytes(input_byte, 'big')
    input = (input << 7 | input >> 25) & 0xffffffff
    input = int.from_bytes(input.to_bytes(4, 'little'), 'big')  # 字节再次翻转
    return input
def mytest_2():
    input = int.from_bytes(b'\xe3\xd5\x39\x39\xcc\xca\x94\x6d','little')
    input_low, input_high = struct.unpack('>2I', input.to_bytes(8, 'little'))  # 实现 bswap32
    # 验证加密算法
    input_high = enc_2(input_high)
    assert input_high.to_bytes(4, 'big') == b'\xaa\x17\xd8\x10'
    input_low = enc_2(input_low)
    assert input_low.to_bytes(4, 'big') == b'\xf4\xc0\x8e\x36'
    # 验证解密算法
    input_high = dec_2(input_high)
    input_low = dec_2(input_low)
    input = struct.pack('>2I', input_low, input_high)
    assert input == b'\xe3\xd5\x39\x39\xcc\xca\x94\x6d'
mytest_2()

# 总览第二处加密 sub_3B8CC

image-20230830033519965

我们可以 hook 一下第二次加密前后输入的变化

//hook sub_3B8CC, 观察传入的参数
function hook_3B8CC(){
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x3B8CC");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
        onEnter: function (args) {
            console.log("\nbefore sub_3B8CC: ",args[0]);
            
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log("after sub_3B8CC: ",retval);
        }
    });
}

image-20230830064031273

# 回到 libil2cpp.so 中

我们在 sub_31164 中去 hook 最后的 br x2 跳转来观察之后跳转到了哪一个函数中

image-20230830065454042

function addr_in_so(addr){
    var process_Obj_Module_Arr = Process.enumerateModules();
    console.log(addr);
    for(var i = 0; i < process_Obj_Module_Arr.length; i++) {
    // 包含 "lib" 字符串的
    if(process_Obj_Module_Arr[i].path.indexOf("lib")!=-1)
    {
        if(addr>process_Obj_Module_Arr[i].base && addr<process_Obj_Module_Arr[i].base.add(process_Obj_Module_Arr[i].size)){
            console.log(addr.toString(16),"位于",process_Obj_Module_Arr[i].name,"中","offset: ",(addr-process_Obj_Module_Arr[i].base).toString(16));
        }
    }
    }
}
//hook sub_311A0, 查看 BR X2 跳转的地址
function hook_311A0(){
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libsec2023.so")
    // 转为函数地址
    var addr=module.base.add("0x311A0");
    // 获取函数入口
    var func =  new NativePointer(addr.toString());
    console.log('[+] hook '+func.toString())
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(func, {
    
        onEnter: function (args) {
            addr_in_so(this.context.x2);
        },
        onLeave: function (retval) {
            //console.log(hexdump(retval));
        }
    });
}

可见在 libsec2023.so 中经过两次加密之后,apk 回到了 libil2cpp.so 中

image-20230830065541513

# 分析 libil2cpp.so 偏移为 0x138d64 处

偏移 0x138d64 加上原来 so 的基址后,定位到了这个地方

image-20230830070108643

B 跳转过去发现并不是一个函数,而是 FUNCTION CHUNK

image-20230830070631442

那先修改一下 .init_proc 的 End address

image-20230830070942449

然后回到之前 chunk function 的位置,按下 P 让 IDA 分析出函数,就可以看伪代码继续分析了

# 加密三 vm 指令分析

这个类的名称被 o , O , 0 给混淆了,导致难以分辨类和变量,所以需要为这些类和变量进行重命名

image-20230830091801333

在看看其他函数,这最后的 v6 + v8 + (v6 | ~v8) + (v8 ^ v6) - (v6 & ~v8) + 1 看起来是 MBA 表达式

image-20230830091847819

在 github 找个工具 GAMBA 简化一下,有些表达式要分开简化效果才好,这里 4294967296=0x100000000 已经溢出 32 位了,所以 4294967296+v8=v8

image-20230830101119023

重命名函数之后,很明显发现这个加密算法应该和 VM 指令相关

image-20230830102759333

我们回到类的初始化函数 ctor 完成之后,下一个要调用的函数 OO0OoOOo_Oo0__oOOoO0o0

image-20230830105402607

进入该函数,又是经典的 while(1) 循环,那么在这个循环里面,必定会出现 eip 和 opcode , 这两个分别对应着 this->fields.oOOO0Oo0 和 U16_arr , 我们重命名之

image-20230830105501678

之后,我们以 add 函数为例分析其他全局变量的含义,这里对应的 vm 指令应该为 add uS_arr[bbb], uS_arr[bbb], uS_arr[bbb+1]

image-20230830102726283

到这里可能会有人纠结 uS_arr 究竟代表寄存器还是代表栈呢?我们回到初始化函数中,发现变量 bbb 所赋的初值为 -1 , 那么由此可以确定, uS_arr 代表的是栈,而 bbb 则表示 esp

image-20230830110257781

至此为止,vm 所需的关键变量我们均已经分析清楚了

image-20230830110454534

接下来就可以分析 vm 虚拟机了,对于 vm 类题型,我们只需要找到 vm 指令中的加减乘除位运算的位置和输入输出是多少就够了,别的指令比如 push , pop , mov ,opcode 是多少,opcode 是如何被 vm 读取等等这些问题都不需要考虑,因为在 vm 中,所有的 vm 指令的最终目的都是为了对输入的值进行操作,我们知道了这些加密运算,那么逆运算自然是信手拈来

所以在这里,我们可以用 frida 去 hook 一下运算相关的指令

//hook vm
function hook_vm(){
    var module = Process.getModuleByName("libil2cpp.so")
    var my_base = 0x712a997000;
    var esp,ptr_esp,eip,ptr_eip,opcode,input,stack;
    var addr_run=module.base.add(0x712AE01D44-my_base);
    Interceptor.attach(addr_run, {
        onEnter: function (args) {
            opcode = ptr(args[0].add(0x10).readS64()).add(0x20);
            input = ptr(args[0].add(0x18).readS64()).add(0x1c);
            stack = ptr(args[0].add(0x20).readS64()).add(0x1c);
            ptr_esp = args[0].add(0x28);
            ptr_eip = args[0].add(0x2c);
            console.log("====start vm====");
            for(var i=1;i<8;i++){
                console.log("input["+i+"]=0x"+input.add(4*i).readS32().toString(16));
            }       
        },
        onLeave: function (retval) {
            console.log("====end vm====")
        }
    });
    var addr_add=module.base.add(0x712AE01E50-my_base);
    Interceptor.attach(addr_add, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+"+"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
    var addr_sub=module.base.add(0x712AE01ECC-my_base);
    Interceptor.attach(addr_sub, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+"-"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
    var addr_mul=module.base.add(0x712AE01F44-my_base);
    Interceptor.attach(addr_mul, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+"*"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
    var addr_Lshift=module.base.add(0x712AE01FC4-my_base);
    Interceptor.attach(addr_Lshift, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+"<<"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
    var addr_Rshift=module.base.add(0x712AE02040-my_base);
    Interceptor.attach(addr_Rshift, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+">>"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
    var addr_and=module.base.add(0x712AE020BC-my_base);
    Interceptor.attach(addr_and, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+"&"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
    var addr_xor=module.base.add(0x712AE0213C-my_base);
    Interceptor.attach(addr_xor, {
        onEnter: function (args) {
            esp=ptr_esp.readS32();
            eip=ptr_eip.readS32();
            console.log("stack["+esp+"]=0x"+stack.add(4*esp).readS32().toString(16)+"^"+stack.add(4*(esp+1)).readS32());
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
}

输出以及分析如下

====start vm====
input[1]=0x10d817aa// 输入的低 32 位
input[2]=0x368ec0f4// 输入的高 32 位
// 低 32 位进行 vm 加密
stack[1]=0x10d817aa>>24
stack[1]=0x10&255// 取出第 4 个字节,即 0x10, 方便起见,记为 byte4
stack[2]=0x18-8
stack[2]=0x10d817aa>>16
stack[2]=0x10d8&255// 取出第 3 个字节,即 0xd8, 记为 byte3
stack[3]=0x10-8
stack[3]=0x10d817aa>>8
stack[3]=0x10d817&255// 取出第 2 个字节,即 0x17, 记为 byte2
stack[4]=0x8-8
stack[4]=0x10d817aa>>0
stack[4]=0x10d817aa&255// 取出第 1 个字节,即 0xaa, 记为 byte1
stack[5]=0x0-8
stack[4]=0xaa-27//byte1=byte1-27=0x8f
stack[3]=0x17^194//byte2=byte2^194=0xd5
stack[2]=0xd8+168//byte3=byte3+168=0x180
stack[1]=0x10^54//byte4=byte4^54=0x26
stack[1]=0x8f^0//byte1^0
stack[1]=0x8f<<0//byte1<<0
stack[2]=0xff<<0
stack[1]=0x8f&255
stack[1]=0x8f+0
stack[1]=0x4+1
stack[1]=0x0+8
stack[1]=0xd5^8//byte2^8
stack[1]=0xdd<<8//byte2<<8
stack[2]=0xff<<8
stack[1]=0xdd00&65280
stack[1]=0xdd00+143
stack[1]=0x5+1
stack[1]=0x8+8
stack[1]=0x180^16//byte3^16
stack[1]=0x190<<16//byte3<<16
stack[2]=0xff<<16
stack[1]=0x1900000&16711680
stack[1]=0x900000+56719
stack[1]=0x6+1
stack[1]=0x10+8
stack[1]=0x26^24//byte4^24
stack[1]=0x3e<<24//byte4<<24
stack[2]=0xff<<24
stack[1]=0x3e000000&-16777216
stack[1]=0x3e000000+9493903
// 高 32 位进行 vm 加密
stack[1]=0x7+1
stack[1]=0x18+8
stack[1]=0x368ec0f4>>24// 取出第 4 个字节,即 0x36, 记为 byte4
stack[1]=0x36&255
stack[2]=0x18-8
stack[2]=0x368ec0f4>>16// 取出第 3 个字节,即 0x8e, 记为 byte3
stack[2]=0x368e&255
stack[3]=0x10-8
stack[3]=0x368ec0f4>>8// 取出第 2 个字节,即 0xc0, 记为 byte2
stack[3]=0x368ec0&255
stack[4]=0x8-8
stack[4]=0x368ec0f4>>0// 取出第 1 个字节,即 0xf4, 记为 byte1
stack[4]=0x368ec0f4&255
stack[5]=0x0-8
stack[4]=0xf4-47//byte1=byte1-47=0xc5
stack[3]=0xc0^182//byte2=byte2^182=0x76
stack[2]=0x8e+55//byte3=byte3+55=0xc5
stack[1]=0x36^152//byte4=byte4^152=0xae
stack[1]=0xc5+0//byte1+0
stack[1]=0xc5<<0//byte1<<0
stack[2]=0xff<<0
stack[1]=0xc5&255
stack[1]=0xc5+0
stack[1]=0x4+1
stack[1]=0x0+8
stack[1]=0x76+8//byte2+8
stack[1]=0x7e<<8//byte2<<8
stack[2]=0xff<<8
stack[1]=0x7e00&65280
stack[1]=0x7e00+197
stack[1]=0x5+1
stack[1]=0x8+8
stack[1]=0xc5+16//byte3+16
stack[1]=0xd5<<16//byte3<<16
stack[2]=0xff<<16
stack[1]=0xd50000&16711680
stack[1]=0xd50000+32453
stack[1]=0x6+1
stack[1]=0x10+8
stack[1]=0xae+24//byte4+24
stack[1]=0xc6<<24//byte<<24
stack[2]=0xff<<24
stack[1]=0x-3a000000&-16777216
stack[1]=0x-3a000000+13991621
stack[1]=0x7+1
stack[1]=0x18+8
====end vm====
input[1]=0x3e90dd8f
input[2]=0x-392a813b// 无符号 int 对应的是 0xc6d57ec5

由此可见,这个 vm 其实相当的简单

import struct
def enc_vm_low(input):
    byte4, byte3, byte2, byte1 = struct.unpack(">4B", input.to_bytes(4, 'big'))
    byte1 = (byte1 - 27) ^ 0
    byte2 = (byte2 ^ 194) ^ 8
    byte3 = (byte3 + 168) ^ 16
    byte4 = (byte4 ^ 54) ^ 24
    input = struct.pack(">4B", byte1 & 0xff, byte2 & 0xff, byte3 & 0xff, byte4 & 0xff)
    return int.from_bytes(input, 'little')
def dec_vm_low(input):
    byte4, byte3, byte2, byte1 = struct.unpack(">4B", input.to_bytes(4, 'big'))
    byte1 = (byte1 ^ 0) + 27
    byte2 = (byte2 ^ 8) ^ 194
    byte3 = (byte3 ^ 16) - 168
    byte4 = (byte4 ^ 24) ^ 54
    input = struct.pack(">4B", byte1 & 0xff, byte2 & 0xff, byte3 & 0xff, byte4 & 0xff)
    return int.from_bytes(input, 'little')
def enc_vm_high(input):
    byte4, byte3, byte2, byte1 = struct.unpack(">4B", input.to_bytes(4, 'big'))
    byte1 = (byte1 - 47) + 0
    byte2 = (byte2 ^ 182) + 8
    byte3 = (byte3 + 55) + 16
    byte4 = (byte4 ^ 152) + 24
    input = struct.pack(">4B", byte1 & 0xff, byte2 & 0xff, byte3 & 0xff, byte4 & 0xff)
    return int.from_bytes(input, 'little')
def dec_vm_high(input):
    byte4, byte3, byte2, byte1 = struct.unpack(">4B", input.to_bytes(4, 'big'))
    byte1 = (byte1 - 0) + 47
    byte2 = (byte2 - 8) ^ 182
    byte3 = (byte3 - 16) - 55
    byte4 = (byte4 - 24) ^ 152
    input = struct.pack(">4B", byte1 & 0xff, byte2 & 0xff, byte3 & 0xff, byte4 & 0xff)
    return int.from_bytes(input, 'little')
def mytest_3():
    input_high = int.from_bytes(b'\xaa\x17\xd8\x10','big')
    input_low = int.from_bytes(b'\xf4\xc0\x8e\x36','big')
    input_high, input_low = input_low, input_high  # 对应 sub_3B8CC 最后 输入的高 / 低 32 位交换
    input = struct.pack('>2I', input_low, input_high)
    # 验证加密算法
    input_low, input_high = struct.unpack('<2I', input)
    input_low = enc_vm_low(input_low)
    assert input_low == 0x3e90dd8f
    input_high = enc_vm_high(input_high)
    assert input_high == 0xc6d57ec5
    # 验证解密算法
    input_low = dec_vm_low(input_low)
    assert input_low == 0x10d817aa
    input_high = dec_vm_high(input_high)
    assert input_high == 0x368ec0f4
mytest_3()

# 加密四 xtea 分析

这个算法一看就知道是 xtea, 那么需要知道的就只有 v24 这个密钥了

image-20230831064228955

用 frida 把密钥 hook 下来

//hook xtea 加密的 key
function hook_xtea_key(){
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libil2cpp.so");
    var my_base = 0x712a997000;
    var addr_key=module.base.add(0x712ADFCC60-my_base);
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(addr_key, {
        onEnter: function (args) {
            console.log(hexdump(this.context.x20,{
                offset: 0,// 相对偏移
                length: 64,//dump 的大小
                header: true,
                ansi: true
                }));
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
}

image-20230831065121629

再把 xtea 加密之后的值也顺便 hook 下来

//hook 所有加密完成之后的值,以及比较的值
function hook_final_check(){
    // 获取模块
    var module = Process.getModuleByName("libil2cpp.so");
    var my_base = 0x712a997000;
    var addr_final_check=module.base.add(0x712ADFCD14-my_base);
    // 函数 hook 钩子附加
    Interceptor.attach(addr_final_check, {
        onEnter: function (args) {
            console.log("result = ",this.context.x0);
            console.log("result_low = ",this.context.x21);
            console.log("result_high = ",this.context.x22);
        },
        onLeave: function (retval) {
        }
    });
}

image-20230831070953192

那么这部分的算法如下

import ctypes
def enc_xtea(input_low, input_high):
    v0, v1 = ctypes.c_uint32(input_low), ctypes.c_uint32(input_high)
    key = [0x7b777c63, 0xc56f6bf2, 0x2b670130, 0x76abd7fe]
    delta = 0x21524111
    total1 = ctypes.c_uint32(0xBEEFBEEF)
    total2 = ctypes.c_uint32(0x9D9D7DDE)
    for i in range(64):
        v0.value += (((v1.value << 7) ^ (v1.value >> 8)) + v1.value) ^ (total1.value - key[total1.value & 3])
        v1.value += (((v0.value << 8) ^ (v0.value >> 7)) - v0.value) ^ (total2.value + key[(total2.value >> 13) & 3])
        total1.value -= delta
        total2.value -= delta
    return v0.value, v1.value
def dec_xtea(input_low, input_high):
    v0, v1 = ctypes.c_uint32(input_low), ctypes.c_uint32(input_high)
    key = [0x7b777c63, 0xc56f6bf2, 0x2b670130, 0x76abd7fe]
    delta = 0x21524111
    total1 = ctypes.c_uint32(0xBEEFBEEF - 64 * delta)
    total2 = ctypes.c_uint32(0x9D9D7DDE - 64 * delta)
    for i in range(64):
        total1.value += delta
        total2.value += delta
        v1.value -= (((v0.value << 8) ^ (v0.value >> 7)) - v0.value) ^ (total2.value + key[(total2.value >> 13) & 3])
        v0.value -= (((v1.value << 7) ^ (v1.value >> 8)) + v1.value) ^ (total1.value - key[total1.value & 3])
    return v0.value, v1.value
def mytest_4():
    input_low = 0x3e90dd8f
    input_high = 0xc6d57ec5
    # 验证加密算法
    input_low, input_high = enc_xtea(input_low, input_high)
    assert (input_low, input_high) == (0xabba3c01, 0x7223607f)
    # 验证解密算法
    input_low, input_high = dec_xtea(input_low, input_high)
    assert (input_low, input_high) == (0x3e90dd8f, 0xc6d57ec5)
mytest_4()

至此为止,所有加密算法分析完毕

# 注册机

在所有的加密完成后,这里的 result 就是我们的 token , 加密的低 32 位和 token 比较,高 32 位和 0 比较

image-20230831072058487

import struct
import ctypes
algorithm_1 = {
    (0, "dec"): lambda x: (x + 28) & 0xff,
    (1, "dec"): lambda x: x ^ 0xd3,
    (2, "dec"): lambda x: (x + 94) & 0xff,
    (3, "dec"): lambda x: x ^ 0x86
}
def dec_xtea(input_low, input_high):
    v0, v1 = ctypes.c_uint32(input_low), ctypes.c_uint32(input_high)
    key = [0x7b777c63, 0xc56f6bf2, 0x2b670130, 0x76abd7fe]
    delta = 0x21524111
    total1 = ctypes.c_uint32(0xBEEFBEEF-64*delta)
    total2 = ctypes.c_uint32(0x9D9D7DDE-64*delta)
    for i in range(64):
        total1.value += delta
        total2.value += delta
        v1.value -= (((v0.value << 8) ^ (v0.value >> 7)) - v0.value) ^ (total2.value + key[(total2.value >> 13) & 3])
        v0.value -= (((v1.value << 7) ^ (v1.value >> 8)) + v1.value) ^ (total1.value - key[total1.value & 3])
    return v0.value, v1.value
def dec_vm_low(input):
    byte4, byte3, byte2, byte1 = struct.unpack(">4B", input.to_bytes(4, 'big'))
    byte1 = (byte1 ^ 0) + 27
    byte2 = (byte2 ^ 8) ^ 194
    byte3 = (byte3 ^ 16) - 168
    byte4 = (byte4 ^ 24) ^ 54
    input = struct.pack(">4B", byte1 & 0xff, byte2 & 0xff, byte3 & 0xff, byte4 & 0xff)
    return int.from_bytes(input, 'little')
def dec_vm_high(input):
    byte4, byte3, byte2, byte1 = struct.unpack(">4B", input.to_bytes(4, 'big'))
    byte1 = (byte1 - 0) + 47
    byte2 = (byte2 - 8) ^ 182
    byte3 = (byte3 - 16) - 55
    byte4 = (byte4 - 24) ^ 152
    input = struct.pack(">4B", byte1 & 0xff, byte2 & 0xff, byte3 & 0xff, byte4 & 0xff)
    return int.from_bytes(input, 'little')
def dec_2(input):
    input_byte = bytearray(input.to_bytes(4, 'big'))
    xor_arr = [50, -51, -1, -104, 25, -78, 0x7C, -102]
    for i in range(4):
        input_byte[i] = (input_byte[i] - i) & 0xff
        input_byte[i] = (input_byte[i] ^ xor_arr[i]) & 0xff
    input = int.from_bytes(input_byte, 'big')
    input = (input << 7 | input >> 25) & 0xffffffff
    input = int.from_bytes(input.to_bytes(4, 'little'), 'big')  # 字节再次翻转
    return input
def dec_1(input):
    input_byte = bytearray(input.to_bytes(8, 'little'))
    for i in range(len(input_byte)):
        index = i % 4
        input_byte[i] = (algorithm_1[(index, "dec")]((input_byte[i] + 8 * index) & 0xff)) ^ index
    return int.from_bytes(input_byte, 'little')
token = int(input("enter the token plz~:"))
input_low,input_high = token,0
#xtea
input_low,input_high=dec_xtea(input_low, input_high)
#vm
input_low,input_high = dec_vm_low(input_low),dec_vm_high(input_high)
#bswap32
input = struct.pack('<2I', input_low, input_high)
input_low, input_high = struct.unpack('>2I', input)
#高 / 低 32 位对调
input_low, input_high=input_high, input_low
#blackObfuscator
input_high = dec_2(input_high)
input_low = dec_2(input_low)
#last decrypt
input = struct.pack('>2I', input_low, input_high)
input=int.from_bytes(input,'little')
input = dec_1(input)
#output
print(input)

# 参考资料

  • ELF 文件格式的详解

  • [原创] 2023 腾讯游戏安全竞赛初赛题解 (安卓)

  • [原创] 2023 腾讯游戏安全大赛 - 安卓赛道初赛 wp

  • [原创] 腾讯游戏安全技术竞赛 2023 安卓客户端初赛 WriteUp

  • ARMv8 (aarch64) 指令集特性

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