以代表性的 crackme 为例总结相关知识点。一緒に頑張りましょう！github 仓库在此。

JNI_Onload 中通过 RegisterNatives 动态注册 jni 函数

相关函数：

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signed int __fastcall JNI_OnLoad(_JavaVM *a1)
((int (__fastcall *)(_JavaVM *, _JNIEnv **, signed int))v1->functions->GetEnv)(v1, &v8, 65540)  
    /*  v1:JavaVM  v8:JniEnv  65540:jni version */
((int (__fastcall *)(_JNIEnv *, char *))v3->functions->FindClass)(v3, v4)   
    /*  v3:JNIEnv  v4:类名    */
((int (__fastcall *)(_JNIEnv *, int, char **, signed int))v3->functions->RegisterNatives)(v3, v5, off_400C, 2)
    /*  v3:JniEnv  v5:FindClass得到的jclass对象  off_400C:要注册的methods  2:注册的methods个数
        method的格式为：函数名 函数描述(smali格式) 函数指针
        例如(in ida)：
            DCD aHello              ; "hello"
            DCD aLjavaLangStr_1     ; "()Ljava/lang/String;"
            DCD native_hello+1
    */

例：mobicrackNDK.apk

.init_array

根据 linker 源码, section 的执行顺序为 .preinit_array -> .init -> .init_array 。但 so 是不会执行 .preinit_array 的, 可以忽略。

.init_array 是一个函数指针数组。编写代码时在函数声明时加上 __attribute__((constructor)) 使之成为共享构造函数，即可使该函数出现在 .init_array section 中。

IDA 动态调试时 ‘ctrl+s’ 查看 section 信息即可定位这两个 setction，特别的，对于 .init_array，可通过搜索 Calling %s @ %p for '%s' 定位。

部分源码:

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void soinfo::CallConstructors() {
    ...
    // DT_INIT should be called before DT_INIT_ARRAY if both are present.
    CallFunction("DT_INIT", init_func);
    CallArray("DT_INIT_ARRAY", init_array, init_array_count, false);    // CallArray 中也会调用 CallFunction 函数
}
void soinfo::CallFunction(const char* function_name UNUSED, linker_function_t function) {
  if (function == NULL || reinterpret_cast<uintptr_t>(function) == static_cast<uintptr_t>(-1)) {
    return;
  }
  TRACE("[ Calling %s @ %p for '%s' ]", function_name, function, name);
  function();
  TRACE("[ Done calling %s @ %p for '%s' ]", function_name, function, name);
  // The function may have called dlopen(3) or dlclose(3), so we need to ensure our data structures
  // are still writable. This happens with our debug malloc (see http://b/7941716).
  set_soinfo_pool_protection(PROT_READ | PROT_WRITE);
}

例：mobicrackNDK.apk

dex 结构

修复 dexHeader & onCreate

快速简记：

结构 单位结构体占字节 共计字节
DexHeader - 0x70h
String Table 4 -
Type Table 4 -
Proto Table 12 -
Field Table 8 -
Method Table 8 -
Class Def Table 32 -
Data Section(含Map Section) - -

例：misc.apk

hook 系统函数

例：EasyRe.apk

dump 内存搜索 flag

1. 利用 ddms 的 dump HPROF file 功能 (带箭头的油桶图标)

搜索：strings easyre.sjl.gossip.easyre.hprof | grep 0ctf

2. 利用 gore

gdb 附加进程后直接执行 gcore dump，搜索：strings core.7967 | grep 0ctf

例：EasyRe.apk

修改 smali 代码

指令参考这里👉dalvik bytecode

例：Timer.apk

ARM

ARM 的参数传递规则

R0、R1、R2、R3， 在调用函数时，用来存放前4个函数参数；如果函数的参数多于 4 个，则多余参数存放在堆栈当中；
低于32位的函数返回值存于 R0。

ARM 的寄存器规则

寄存器 作用
R0 ~ R3 调用函数时，用来存放前4个函数参数
R0 函数返回时，存放低于32位的函数返回值
R4 ~ R11 保存局部变量。进入函数时必须保存所用到的局部变量寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值；对于函数中没有用到的寄存器则不必进行这些操作。
在Thumb中，通常只能使用寄存器 R4~R7来保存局部变量，
所以函数内部通用的入栈出栈代码可以为：
STMFD sp!,{r4-r11,lr}
// body of ASM code
LDMFD sp!,{r4-r11,pc}
R12 用作 IP，内部调用暂时寄存器
R13 用作 SP，栈指针，sp 中存放的值在退出被调用函数时必须与进入时的值相同。
R14 用作 LR，链接寄存器，保存函数的返回地址；如果在函数中保存了返回地址，寄存器R14 则可以用作其他用途
R15 用作 PC，程序计数器
R16 CPSR，状态寄存器

例：LoopAndLoop.apk

各种检测

dex 校验

SHA1 值。

反调试

  1. 读取 /proc/pid/status 的 State 是否为 t
  2. 读取 /proc/pid/status 的 TracerPid 是否不为0
  3. 读取 /proc/pid/wchan 是否有 ptrace_stop

例：KXCTF.apk

去花

去花即将规律的花指令 nop 掉并修复跳转，ida 中的去花脚本编写可参考 IDA 的 idc 或 idapython API。

为了使 IDA 识别某个函数X，需要在 Functions Window 统统删除之前函数X中误将 junk code 识别为函数的垃圾函数，手动设置函数X的结尾（Edit - Functions - set function end）。

函数尾部特征：

  1. BLX __stack_chk_fail -> 堆栈保护
  2. POP {R4-R7,PC} (与函数头 PUSH {R4-R7,LR} 对应) -> 堆栈平衡

例：rfchen.apk

加密算法

DES 加密

对称性加密，典型的 DES 以64 位二进制为分组对数据加密。
如果明文不是 64 位（16个16进制位）的整数倍，则加密前，这段文本必须在尾部补充一些额外的字节。
在运算时需要根据特定的表格以 64 位为单位对明文和秘钥分别进行置换操作。

例：KXCTF.apk

RC6 加密

对称性加密。主要操作是异或和循环左移。

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// Encryption/Decryption with RC6-w/r/b
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// Input:   Plaintext stored in four w-bit input registers A, B, C & D
//  r is the number of rounds
//  w-bit round keys S[0, ... , 2r + 3]
//
// Output: Ciphertext stored in A, B, C, D
//
// '''Encryption Procedure:'''
  B = B + S[0]
  D = D + S[1]
  for i = 1 to r do
  {
    t = (B*(2B + 1)) <<< lg w
    u = (D*(2D + 1)) <<< lg w
    A = ((A ⊕ t) <<< u) + S[2i]
    C = ((C ⊕ u) <<< t) + S[2i + 1]
                (A, B, C, D)  =  (B, C, D, A)
  }
  A = A + S[2r + 2]
  C = C + S[2r + 3]

例：KXCTF.apk

RC4 加密

对称性加密。由伪随机数生成器和异或运算组成。密钥长度范围是[1,255]。
RC4一个字节一个字节地加解密。给定一个密钥，伪随机数生成器接受密钥并产生一个S盒。S盒用来加密数据，而且在加密过程中S盒会变化。

伪代码：

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for i from 0 to 255
    S[i] := i
endfor
j := 0
for( i=0 ; i<256 ; i++)
    j := (j + S[i] + key[i mod keylength]) % 256
    swap values of S[i] and S[j]
endfor
i := 0
j := 0
while GeneratingOutput:
    i := (i + 1) mod 256   //a
    j := (j + S[i]) mod 256 //b
    swap values of S[i] and S[j]  //c
    k := inputByte ^ S[(S[i] + S[j]) % 256]
    output K
endwhile

例：rfchen.apk

reference

CTF-Mobile

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