如何进行Dex加固?

Dex文件是Android平台上可执行文件的类型。为了提升移动APP的安全性,通常会对Dex文件进行加固保护,本文简单介绍了Dex加固原理和方法。

1.整体Dex加固

DEX加固是对DEX文件进行加壳防护,防止被静态反编译工具破解而泄露源码,最刚开始出现的是整体加固技术方案。 

 

整体加固技术的原理如上所示,包括替换application/classes.dex、解密/动态加载原classes.dex、调用原application相关方法、将原application对象/名称设置到系统内部相关变量四大环节。其中最为关键的一步就是解密/动态加载原classes.dex,通过加密编译好的最终dex源码文件,然后在一个新项目中用新项目的application启动来解密原项目代码并加载到内存中,再把当前进程替换为解密后的代码,能够很好地隐藏源码并防止直接性的反编译。

整体Dex加固逆向分析

整体Dex加固逆向分析有两种常用的方法。其一是在内存中暴力搜索 dex\n035,再 dump。以下是在32位系统中的效果示例: 

 

另一种方法就是通过Hook dvmDexFileOpenPartial(void* addr, int len, DvmDex**)。  

2.拆分Dex加固 

但是如上所示,dex文件在加固时,针对中间缺失的一部分数据会以解密后的数据来替换,有的时候这种拆分替换也会导致数据不准确。那么到底应该拆分什么样的数据呢?就需要了解一下dex文件的数据结构。

Dex文件结构极为复杂,以下图示选取了其中较为重要的内容。事实上,dex文件是一个以class为核心组装起来的文件,其中最重要的是classdata和classcode两部分,有其特定的接口和指令数据,选取这两部分来拆分的话,即使拆分出来也不会泄露class数据和字节码数据,反编译出来也不完整,安全性较高。


但是如上所示,dex文件在加固时,针对中间缺失的一部分数据会以解密后的数据来替换,有的时候这种拆分替换也会导致数据不准确。那么到底应该拆分什么样的数据呢?就需要了解一下dex文件的数据结构。

Dex文件结构极为复杂,以下图示选取了其中较为重要的内容。事实上,dex文件是一个以class为核心组装起来的文件,其中最重要的是classdata和classcode两部分,有其特定的接口和指令数据,选取这两部分来拆分的话,即使拆分出来也不会泄露class数据和字节码数据,反编译出来也不完整,安全性较高。


拆分Dex加固逆向分析

对于dex拆分加固的逆向分析,如下所示,可以用classdata替换从而组装成新的dex文件,虽然和原来的dex文件不会完全一致,但也在一定程度上复原了被拆分数据的样子。  

 但要注意的是,这种方法仅适用于被拆分出去的数据变形一次性完成,也就是说,在有其他保护思路的情况下尽量避免使用,而且即使有需要也尽量选在用到这个类的时候才去恢复。


此外还有一个更底层一些的工具dexhunter,这个工具较为前卫,但同时也有一些局限性,譬如部分指令数据会被优化,形成的代码界面不是很美观等。

3.拆分Dex加固-虚拟机加固

虚拟机加固也属于dex拆分加固的一种,它是对字节做了一些变化处理。如下所示,这是一个正常安卓系统中的代码,在其中进行了虚拟机加固操作:  


以add-int v0, v1, v2、sub-int v0, v1, v2、mul-int v0, v1, v2这三条指令进行替换,然后进行加固编译,这样子操作后,即使把替换后的数据恢复了,也不会以add-int v0, v1, v2、sub-int v0, v1, v2、mul-int v0, v1, v2这三条指令进行替换,然后进行加固编译,这样子操作后,即使把替换后的数据恢复了,也不会变形成为之前的字节码,安全系数较高。 

虚拟机加固逆向分析—HOOK JNI 接口 

这种方式下的逆向分析,一方面可以通过HOOK JNI 接口来实现,它有两种实现方式。



通过HOOK JNI 接口实现虚拟机加固逆向分析  

通过HOOK JNI 接口不用逆向底层,就可以了解APP大致的调用流程。但是对于复杂的调用过程,或者虚拟化方法数量较多的情况,这种逆向分析手段看起来会比较混乱;对于不需要返射到Java层执行的指令,如算术、逻辑运算等,则无法监控到。

虚拟机加固逆向分析—分析指令操作码映射

另一方面,也可以通过分析指令操作码映射来逆向分析。在同一加固版本,或者映射关系相同的情况下,可以采取以下所示的方法:


但在实际情况中,每次加固时的映射关系都是随机变化的,如下所示,这种情况下就无法直接建立映射关系。 

不依赖于操作码的映射关系只与虚拟机结构有关,所以需要根据偏移关系建立映射关系,从而进行逆向分析。

 4.Dex加固总结:

伴随着移动互联网的发展,应用安全越来越重要,Dex加固加固保护的技术在对抗中,不断进化和提升。

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