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[操作系统]【腾讯Bugly干货分享】iOS黑客技术大揭秘


本文来自于腾讯bugly开发者社区,非经作者同意,请勿转载,原文地址:http://dev.qq.com/topic/5791da152168f2690e72daa4

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上一期我们邀请了腾讯 WXG iOS 开发工程师“姚海波”分享了《微信读书 iOS性能优化》

本期,我们邀请了腾讯 CDG iOS 开发工程师“何兆林”为大家分享《iOS黑客技术大揭秘》

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分享内容简介:

在黑客的世界里,没有坚不可破的防护系统,也没有无往不胜、所向披靡的入侵利器,有时候看似简单的问题,破解起来也许花上好几天、好几个月,有时候看似很 low 的工具往往能解决大问题;我们以实现微信自动抢红包为引子,逐步展开 iOS 黑客入侵常用的几种武器,并简单的讲解一些常用的反入侵策略,以及如何破解反入侵策略,虽然抢红包的破解代码网上有很多,但是我们要讲的是这些代码是用什么工具分析出的,为什么要这样写?

内容大体框架:

  1. 让目标程序破茧而出 -- dumpdecrypted
  2. 运行时分析 -- cycript
  3. 追踪神器 -- logify
  4. 反汇编工具 -- hopper
  5. 断点调试工具 -- lldb+debugserver
  6. 注入工具 -- insert_dylib + install_name_tool

    分享人介绍: 何兆林 通讯充值与彩票业务部 iOS开发工程师。

    负责过的产品:QQ彩票、QQ电影票 iOS客户端,目前主要负责 QQ彩票 iOS客户端的开发。


下面是本期分享内容整理


大家晚上好,我是来自 CDG的 jolinhe,目前在做qq彩票项目,负责 iOS侧的插件化和整体架构。

越狱和入侵是我的业余爱好,正好08和09年的时候,在网龙积累了一些越狱开发经验,所以今天跟大家分享一下 iOS入侵方面的工具和手段。

为了避免纸上谈兵:

  • 第一部分我们就拿微信来开刀,讲解一下如何运用这些工具来找到和实现自动抢红包功能的;
  • 第二部分我们再总结一下常用的入侵原理和反入侵方法。

    开始之前,我们需要把环境搞起,硬件方面,需要:

  1. 一台越狱手机
  2. 一台装了开发环境的 Mac电脑

    软件方面内容提纲已经列出来了,需要注意的是它们有一些是手机端的,一些是 PC端的,用到的时候我会细讲。

    群里不乏老司机,这里我假设大家对于 ssh、theos、class_dump、hook这些工具和技术都已经有所涉猎了,如果有不清楚的,欢迎私下交流。

    一、微信实现自动抢红包功能

    言归正传,要实现自动化抢红包,首先我们需要理清思路:

  • 第一步:需要拦截微信的消息流,在哪里拦截?
  • 第二步:在这些信息流中分辨出哪些消息是红包?
  • 第三步:在合适的地方插入自己的“抢”红包代码。

    1、让目标程序破茧而出——dumpdecrypted

    因为直接从 AppStore下载下来的二进制文件都是加了壳的,所以为了让它的内核破茧而出,我们需要砸壳操作。

    所以第一个工具就是 dumpdecrypted,这个工具是手机端的,可以通过 cydia安装,安装后文件路径是:

    /usr/lib/dumpdecrypted.dylib

    在实际使用时,可以通过 pp助手把这个文件 copy到目标程序的 documents目录,然后ssh进手机终端,cd到 documents目录,执行:

    DYLD_INSERT_LIBRARIES=dumpdecrypted.dylib WeChatPath

    执行完后会再 documents目录生成一个砸完壳后的二进制文件

    2、运行时分析——cycript

    砸完壳之后,我们再 dump出头文件,但是微信的类太多了,头文件有几百个,如此多的头文件,让人眼花缭乱,所以要找到突破口,我们得缩小范围,我喜欢用的思路是从 ui入手,先找到微信对话界面的 controller,然后再追踪 controller中对应的消息处理函数。

    这样第二个工具 cycript 隆重出场了,它也是个手机端的工具,用于查看 app运行时数据,大伙儿可以通过 cydia安装,安装完之后,ssh到越狱手机的终端。

    先找到微信的进程id:ps aux | grep WeChat
    再执行:cycript -p 微信的pid

    完成了注入,进入到 cycript提供的终端。

    这时候进入在手机上进入微信的聊天窗口,例如:

    然后在 cycript的终端输入:

    UIApp.keyWindow.recursiveDescription().toString()

    结果如下:

    打印的是当前的ui树,随便找一个节点(树的中间,为什么要在中间,大家可以思考下),copy它的内存地址,例如 0x14da3f000

    执行:[#0x14da3f000 nextResponder]

    会输出当前节点的下一级事件响应链,然后对输出节点再次调用 nextResponder,直到找到它的视图控制器 xxxcontroller

    看到了吧,微信的聊天页对应的类名是 BaseMsgContentViewController

    3、追踪神器 -- logify

    目前为止我们已经锁定了大致的突破口,下面还需继续追踪,找到这个类里面的消息处理函数,这里的思路就是通过向群里发送一个消息,然后观察 controller中哪些方法被调用了。

    第三个工具 Logify就是干这个事情的,它是 theos的一个组件,和 theos一起安装在 pc端的,在 pc的终端输入:

    logify.pl /path/to/BaseMsgContentViewController.h > /out/path/to/Tweak.xm

    打开生成的 tweak.xm文件,可以看到它其实就是 hook了这个类所有的方法,在方法中注入了 nslog,打印方法的入参和返回值,最后把这个文件用 theos打包并安装到手机中,再次向群里发消息,手机连上 xcode观察手机控制台输出。

    输出内容很多,需要仔细过滤一下,例如我们发的消息是一个文本“test”,在控制台搜索它,你会在它附近找到下面这个函数调用:

    addMessageNode:layout:addMoreMsg

    从函数名字来看,这个应该就是用来处理消息数据的,从表面来看我们已经找到消息的拦截点了,但是大家想一下,如果我们hook这个方法,在里面自动抢红包,会有什么致命的缺陷?

    老司机们已经看出来了吧,这个方法是 BaseMsgContentViewController类里面的,而这个类进入聊天页面才会被创建。

    hook这里会有两个缺陷:

  • 第一,必须进特定的群的聊天页面才能生效;

  • 第二,两个群同时有红包来,没法并发的抢。

    为了追求更加上流的功能,我们需要再向上追溯消息的源头,最好 hook那种微信启动后就存在的对象,怎么追溯呢?

    我的思路是通过在这个方法中设置断点,通过调用栈,来找到上层的调用者。

    4、反汇编工具——hopper & 断点调试工具——lldb + debugserver

    第五个工具 lldb + debugserver顾名思义,debugserver是手机端的(只要你的手机有连过 xcode进行 debug,这个玩意就自动有了),用于监听 pc端 lldb的连接,来实现远程调试。

    这个工具要和第四个 hooper(反汇编工具)结合起来用。

    首先 ssh进手机的终端,输入:

    debugserver *:19999 -a WeChat

    监听 lldb的连接

    然后打开pc的终端,启动 lldb并连接:

    lldb
    process connect connect://deviceIP:19999

    如果连接成功,我们就正式进入 debug状态了。

    那么问题来了,要精确的设置断点,必须知道这个函数的内存地址,这个内存地址怎么搞出来呢?

    有个公式:

    内存地址=进程内存基地址+函数在二进制中的偏移量

    上面我们已经连上了 lldb调试环境,获取基地址在 lldb中输入下面的命令:

    image list -o -f

    这时会输出很多行数据,找到文件名为 WeChat的模块地址,这里第一行就是了:

    偏移量需要借助 hooper,pc端的反汇编利器,用 hooper打开微信的二进制文件,等几分钟,反汇编完成后,在搜索框输入刚找到的函数名: addMessageNode,定位到相应的汇编代码,第一列就是偏移量了:

    两个参数都找到后,在lldb中输入:

    br s -a ‘基地址+偏移量’

    然后用 “br l” 确认一下断点是否设置成功

    进入聊天界面,再次向群发送一个消息,会发现 ui卡住了,观察 lldb控制台,会提示进程被断住了,在 lldb中继续输入 bt指令,重点观察模块名是 WeChat的栈,但是由于没有符号表,我们只能看到栈的内存地址:

    想要把内存地址还原成函数名,需要两步:

  • 第一要把内存地址转换成二进制文件偏移量

  • 第二步再使用 hooper根据偏移量找到函数名

    也就是上面公式的逆向过程:

    函数在二进制中的偏移量=内存地址 - 进程内存基地址

    这里我们栈地址是0x0000000101ad02f4,基地址是0x00000000000e8000,做下减法,得到结果0x1019E82F4,然后在 hooper中搜索这个地址就能得到方法名:

    以此类推,最后得到栈顶的调用是这个:

    [CMessageMgr MainThreadNotifyToExt:]

    CMessageMgr这个类,从名字来看,就是消息管理器,而且是单例的,我们终于找到了真正需要 hook的类,但是这个方法是用来异步发送通知的,不像是消息的源头,所以我们用上面说的 logify组件继续追踪一下这个类

    过程不再重复讲,最后的目标终于浮出水面:

    (void)AsyncOnAddMsg:(id)message MsgWrap:(CMessageWrap* )msgWrap

    第一步消息的拦截点终于找到了,接下来是第二步:

    第二步:我们需要知道哪些消息是红包,这个就比较简单,向群里发一个普通消息和红包消息,通过 logify组件观察 message参数的内容,发现它里面有一个 type字段,如果是红包,值是49,其他语音和文本各不相同,所以,这里轻松搞定。

    第三步:需要实现抢红包代码,这一步稍微复杂一点,先讲一下思路,首先进入微信开红包的界面:

    根上面讲过的一样,通过 cycript+logify我们可以轻松拿到开红包的入口函数,下一步,我们需要自己从 AsyncOnAddMsg的参数中构造抢红包函数的入参。

    找注入点我就不再重复讲,直接上结果:

    [WCRedEnvelopesReceiveHomeView OnOpenRedEnvelopes]

    这显然是一个事件处理函数,它里面肯定会调用真正的拆红包逻辑

    所以我们打开 hooper,找到这个方法然后观察方法体,发现它在最后调用了一个 selector:

    WCRedEnvelopesReceiveHomeViewOpenRedEnvelopes

    这应该是真正的拆红包逻辑,但是这个 selector没有参数,所以我猜想这个方法的作用应该是自己封装拆红包所需的数据,并调用底层服务来拆红包。

    在hooper中搜索这个方法,观察一下,果然是这样的:

    函数开始部分的汇编代码都是在构造dictionary,只有在最后调用了一个可以函数:

    这里说明一下,由于微信这一块的代码全都是 oc的,而 hooper可以直接将 oc反汇编到接近源码的水平,所以,还原过程基本不需要掌握多少汇编知识,具体的还原过程可以看下我之前发的文章:http://blog.csdn.net/heiby/article/details/51792151

    最后一步,编写 tweak,替换 AsyncOnAddMsg函数并把自己的成果注入进去就 ok了。

    6、注入工具——insert_dylib + install_name_tool

    对于越狱机器来说,到这里已经大功告成了,但是想要在非越狱机器上跑,还需要几个步骤:

    在非越狱机上面,一切都要靠自己,首先手动把你的库注入到目标二进制中,这一步使用 insert_dylib就可以了,它运行在 pc端,在命令行 cd到微信的二进制目录,执行命令:

    insert_dylib @executable_path/xxx.dylib WeChat

    因为我们的 hook代码是基于 cydiaSubstrate的,用l -L xxx.dylib来检查一下你的 tweak,这个依赖库在正版机上是没有的,我们需要把它从越狱机充 cp出来和你的 tweak一起拖进目标 app目录,并通过install_name_tool命令修改你的 tweak中对他的引用路径。

    最后,用 codesign命令对微信 bundle里面所有的 dylib进行签名:

    codesign -f -s “iPhone Developer:xxx” xxx.dylib

    打包成ipa:

    xcrun -sdk iphoneos PackageApplication -v WeChat.app -o ~/WeChat.ipa

    再使用 iResign对 ipa进行签名,就可以安装到非越狱的机器上了。

    注意一下,如果你不想使用 iResign,在执行 xcrun之前,还需要对微信的二进制文件进行签名:

    codesign -f -s “iPhone Developer:xxx” —entitlements Entitlements.plist WeChat.app

    经常有人问 Entitlements.plist文件怎么写?照着这个来就行了,把 teamed和 bundle id改成你自己的:

    签名完成后可以通过ldid命令查看签入的内容:

    ldid -e /path/to/WeChat

    到这里入侵圆满结束!

    二、常用入侵原理和反入侵方法总结

    下面我们总结一下用到的几个工具:

  • dumpdecrypted

  • insert_dylib
  • cycript

    第一个工具是砸壳用的,代码是开源的,而且相当简单,它并没有破解 appstore的加密算法,而是把自己注入到已经通过系统加载器解密的 mach-o文件,再把解密后的内存数据 dump出来,详细的原理这篇文章写的很清楚:http://bbs.iosre.com/t/dumpdecrypted/465

    那他是怎么注入的呢?就是利用了 iOS系统中 DYLD_INSERT_LIBRARIES这个环境变量,如果设置了 DYLD_INSERT_LIBRARIES 环境变量,那么在程序运行时,动态链接器会先加载该环境变量所指定的动态库;也就是说,这个动态库的加载优先于任何其它的库,包括 libc。

    由于这个环境变量指定的动态库加载的时机实在是太早了,所以对于 app来说,除了代码混淆外,无良策;

    但是我们可以在代码中通过判断环境变量来检测是不是被注入:

    charchar *env = getenv(“DYLD_INSERT_LIBRARIES”);

    如果方法返回非空,我们可以做一些上报之类的。

    后面两个工具都是用来注入的

    insert_dylib通过向 mach-o文件的 loadcommand段插入 LC_LOAD_DYLIB数据来加载第三方库。

    对于 insert_dylib,我们可以通过在 Xcode的Build Settings中找到“Other Linker Flags”在其中加上-Wl,-sectcreate,__RESTRICT,__restrict,/dev/null指令来绕过 dylib加载额外的第三方库,具体的原理可参考 http://bbs.iosre.com/t/tweak-app-app-tweak/438

    但是破解这一招也非常简单,上面的链接也说了,用 0xED打开二进制文件,把__RESTRICT全局替换成其它名字即可。

    cycript个人感觉是比较神奇的,它在进程运行时动态注入。

    没有细看它的源码,网上资料称,它通过 taskfor_pid函数获取目标进程句柄,然后通过在进程内创建新线程并执行自己的代码。

    对于 cycript这种 bt的行为,利用系统的 root权限在进程中创建线程并执行自己的代码,目前还没想到好的对策,如果有老司机有方法,希望能指导一下~

    最后再说说 lldb反调试,网上大多都提到 ptrace系列函数,原理我就不多说,这里主要讲如何绕过它,有两种方法,先说第一种,直接通过汇编代码修改 ptrace的第一个参数,这样我们需要先知道在哪里调用了 ptrace。

    用backboard服务启动启动目标程序:

    debugserver -x backboard *:19999 /path/to/binary

    在pc端用lldb连接:

    process connect connect://deviceIP:19999

    然后在lldb中下符号断点

    b ptrace,

    在lldb中输入c命令之后看ptrace第一行代码的位置,继续输入命令:

    p/x $lr

    找到函数返回地址,然后用:

    image list -o -f

    找到目标程序的基地址,这样就能用上面说的公式计算出偏移量,最后在 hooper中找到调用 ptrace的汇编代码

    找到汇编代码的位置后,把 ptrace的第一个参数 1F,替换成 0A即可,下面是我的调试过程:

    手机端:

    pc端:

    第二种简单又暴力,注入tweak,让 ptrace直接返回0即可,具体的代码非常简单,直接发出来:

    //Tweak.xm#import <substrate.h>#import <mach-o/dyld.h>#import <dlfcn.h>static int (*oldptrace)(int request, pid_t pid, caddr_t addr, int data);static int newptrace(int request, pid_t pid, caddr_t addr, int data){ printf("newptrace:%d\n\n",request); return 0;}%ctor { printf("Tweak for SkipPtrace Start!\n\n"); MSHookFunction((void *)MSFindSymbol(NULL,"_ptrace"), (void *)newptrace, (void **)&oldptrace);}

    总结

    入侵的路有很多条,关键是要在开始阶段定好目标,并理清思路,不然很容易走进各种死胡同,还要学会面对失败,不要一条路走不通就放弃,最后呢,我们要善于借助各种工具,能用工具,干嘛还要去费力气。

    今天分享就到这里,下面大家有问题可以提问哦!

问答环节

Q1:其实我挺好奇,这个能被破解,应该也会有被封堵的问题吧?

我们这里只是伪造了自己的参数,并调用微信原有的逻辑自动拆红包,所以技术上出了微信更新版本,是封不了的,但是如果你抢的太暴力,账号有可能被封,这里我们可以通过随机的延迟等操作来避免

Q2:我在分析 UI时候多用了一个 reveal的工具。

reveal的可视化做的比较强大,用来分析 ui很不错,有需要可以用

Q3:想问问那些安全类软件是如何防止 tweak,对微信支付宝的进程保护?

防止tweak上面我也讲到一些,不过都是从目标 app的代码层级来讲的,例如反 gdb和反注入,对于安全类软件来说,在非越狱的系统上,基本起不了作用,在越狱机上面,由于有 root权限,这时就能做很多事情了,例如检查 mach-o文件的 loadcommand、检查 DYLD_INSERT_LIBRARIES这种环境变量等

Q4:各种微信分身版能被微信后台准确的识别出来吗?如果可以识别,有哪些方方法可以去识别?

您指的是一机多装吧,ios系统通过 app的 bundleid来唯一识别一个 app,分身版大多是通过改 bundleid并重新签名和发布,在代码中可以通过监控自己 info.plist里面的 bundle id来识别是否被篡改,但是这也是不可靠的,因为黑客们还是可以通过 hook你的监控函数来绕开

Q5:看到你不少是根据方法名字面上来猜想它的意思,要是有的 app代码写的烂,我们反而不好弄了吧?还有如果红包的核心代码是用 C/C++的代码,这是不是就不能这样反汇编了?

确实会这样,代码写得烂,有点类似于“代码混淆”,会增加入侵的难度,如果核心代码是 c/c++,在汇编层面会增加阅读难度,但是只是难度增加了而已

Q6:对于哪些包括 watch和 extension的 App,在重签名时有哪些需要注意的呢? 重签名安装成功但启动就闪退可能是什么原因?

有 extension的app,在重签名时,需要记住每个 extension都需要用同样的证书单独签名,然后再对外层的 ipa进行签名,重签名后启动闪退,可以通过 xcode连接设备,点击 window->devices查看设备控制台,在控制台,会输出你那一个 dylib校验失败,还有失败的原因

Q7:听你分析逆向这么容易,那 ios防反编译有哪些方案?

ios防止反编译主要还是代码混淆,但是混淆的代价大家是知道的,而且混淆也不能完全阻止入侵,所以会得不偿失,因为这样,现在 ios开发很少用;还有一个方案就是反注入,上面讲过的,但是很容易被绕过

Q8:Android的一个安全加固保护是通过设置 PTRACEME来防止外部程序来 ptrace自己,如果 iOS APP也这样设置了,会不会导致其中一些逆向机制失效呢?

ptrace只是反调试的,不会影响逆向过程

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