Frida 实现 Hook 功能的强大能力

Posted 2022-05-26 mb6257d78cb50a1

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Frida 通过 C 语言将 QuickJS 注入到目标进程中，获取完整的内存操作权限，达到在程序运行时实时地插入额外代码和数据的目的。官方将调用代码封装为 python 库，当然你也可以直接通过其他的语言调用 Frida 中的 C 语言代码进行操作。

Frida安装和启动

电脑端 Frida 安装

pip install frida-tools

• 如果在安装中卡住，需要在 Frida 的 pypi 页面下载对应系统的 egg 文件，对应页面地址为：https://pypi.org/project/frida/#files ，并将该文件放置到个人文件夹路径下，例如 C:\\Users\\当前用户名，再重新使用命令安装。
• 安装完毕后可以通过命令frida --version来查看安装的版本，确认是否安装成功。

手机端 Frida-server 安装

• 本次示例使用 android App 作为目标程序，所以需要电脑端安装 SDK 环境，以便能够连接手机进行调试操作，还需在手机端准备一个 Frida-server，下载地址为：https://github.com/frida/frida/releases，下载匹配手机 CPU 架构和本地 Frida 版本的包。
• 下载之后解压文件，使用adb push命令将文件推送到手机端，建议放置在/data/local/tmp文件夹中，并修改该文件的权限为 755，以便之后进行启动。

确认环境运行正常

• 通过 Frida 提供的一些小工具，对 Frida 的安装运行环境做简单的确认。
• 首先准备一个 Android 模拟器或者真机，将上一步中提到的 Frida-server 推送到手机端中，在本示例中将放置在手机的/data/local/tmp文件夹内，并将文件命名为frida-server。
• 通过adb shell命令连接手机，运行/data/local/tmp/frida-server &，将 Frida-server 放在系统后台自动运行。
• 在本地电脑终端中运行frida-ps -U，结果如下展示手机中的进程信息，说明环境已经准备完毕。

  PID  Name
-----  --------------------------------------------------
 1313  adbd
12621  android.process.acore
18037  android.process.media
14455  com.android.defcontainer
11656  com.android.deskclock

示例

目标应用介绍

• 因为 Hook 需要通过分析源码中的逻辑来实现，所以先展示一下目标应用的源码部分，方便分析其中的逻辑，找到 Hook 时要修改的方法和变量。
• 代码是简单的猜黑白游戏，通过按下黑或白按钮，与电脑结果进行对比，结果相同加 1 分，结果不同分数清零，当满 100 分时打出胜利提示语。具体代码如下：

package com.example.target_frida;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener 
    TextView winCountView;
    TextView battleInfoTextView;
    int winCount = 0;

    @SuppressLint("SetTextI18n")
    @Override
    public void onClick(View view) 
        if (winCount > 100) 
            return;
        
        if (view.getId() == R.id.tvButtonBlack) 
            if (!getCPUResult()) 
                winCount++;
                winCountView.setText(winCount + "");
                battleInfoTextView.setText("Right!");
             else 
                winCount = 0;
                winCountView.setText(winCount + "");
                battleInfoTextView.setText("Wrong! Clean All!");
            
         else if (view.getId() == R.id.tvButtonWhite) 
            if (getCPUResult()) 
                winCount++;
                winCountView.setText(winCount + "");
                battleInfoTextView.setText("Right!");
             else 
                winCount = 0;
                winCountView.setText(winCount + "");
                battleInfoTextView.setText("Wrong! Clean All!");
            
        
        if (winCount >= 100) 
            battleInfoTextView.setText("Win 100 times!!!");
        
    

    @SuppressLint("SetTextI18n")
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) 
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        winCountView = findViewById(R.id.winCount);
        winCountView.setText(winCount + "");
        battleInfoTextView = findViewById(R.id.battleInfo);
        battleInfoTextView.setText("猜黑白！！！");
        Button buttonBlack = (Button) findViewById(R.id.tvButtonBlack);
        Button buttonWhite = (Button) findViewById(R.id.tvButtonWhite);
        buttonBlack.setOnClickListener(this);
        buttonWhite.setOnClickListener(this);
    

    public boolean getCPUResult() 
        //true为白，false为黑
        return Math.random() > 0.5;
    

Hook 需求分析

• 由于正常情况下，连赢 100 次的概率几乎为零，如果想要达到胜利条件，Hook 就是一个比较好的方式。
• 首先分析一下源码，想要达到连赢 100 次的情况，可以有两种解决办法：一种是通过修改用来记录连赢次数的变量winCount，将连赢记录改成 99，这样只需要再赢一次就可以获得胜利；还有一种是通过修改getCPUResult方法的返回值，让其固定返回一种可能性，这样只需要选择对应的颜色就可以连续获胜。接下来通过实现第一个方案，看看使用 Frida 如何达到想要的效果。

第一种实现：修改结果变量中保存的值

• 首先展示修改代码，然后再进行逐步讲解：

import time
import frida, sys

date_str = time.strftime(%m-%d %H:%M:%S)


def on_message(message, data):
    if message[type] == send:
        print(f"[date_str] message[payload]")
    else:
        print(f"[date_str] message")


def run_all():
  # Java.perform方法：当 js 附加到目标的进程中时被执行，运行其中定义的函数
  # Java.choose方法：通过完整类名，获取它的实例，从而对实例中的数据进行修改
  # 通过 key:value 结构定义了两个函数：
  # onMatch 对应的函数在命中一个实例的时候被调用，传入函数中的参数 instance 就是被命中的实例
  # onComplete 函数会在所有实例遍历完毕之后被调用，可以做一些后续处理操作
    jscode = """
    Java.perform(function () 
      Java.choose("com.example.target_frida.MainActivity",
        onMatch:function(instance)
            console.log("winCount value is "+instance.winCount.value);
            instance.winCount.value=99;
            console.log("winCount value is "+instance.winCount.value);
        ,
        onComplete:function()
            console.log("Complete!!!")
        
      );
    );
    """
    # attach目标App进程
    target_app = com.example.target_frida
    process = frida.get_usb_device().attach(target_app)
    # 将JS代码注入进程，并附加监听方法，用来获取返回的日志信息
    script = process.create_script(jscode)
    script.on(message, on_message)
    # 打印起始日志
    print(f[date_str] Start Frida on target_app)
    # 加载注入的JS代码逻辑
    script.load()
    # 使用系统输入语句阻止函数运行完毕自动退出
    sys.stdin.read()


if __name__ == __main__:
    run_all()

• 代码中的 python 语句已经添加了注释，Hook 的核心逻辑，JS 语句作为字符串保存在 jscode 变量中。
• 梳理一下整个 JS 语句的流程：通过Java.choose函数获取com.example.target_frida.MainActivity类的实例。在获取到实例时，首先使用console.log语句将当前实例中的 winCount 变量值（使用 winCount.value）打印到日志中，之后直接通过赋值语句把变量值改为 99，再次输出日志确认修改无误，修改逻辑就完成了。
• 在手机端启动 Frida-server 和被测 App，电脑端运行脚本，可以看到在命令行中输出如下内容：

[04-15 18:19:57] Start Frida on com.example.target_frida
winCount value is 0
winCount value is 99
Complete!!!

这时在 App 中选择一个颜色点击，只要选中正确的颜色，就可以成功达到预期的 100 次连胜目标，如果没能选中正确的颜色导致清零，可以再重复运行脚本修改一次数值，在这种情况下要达到预期的场景就很容易。

总结

第二个方案以及其他更多的可能性，就留给读者自行探索，在这里送上 Frida 官方 javascript API 链接：https://frida.re/docs/javascript-api/ ，可以通过这个链接找到你所需要的 JS 函数。
通过示例可以看到 Frida 实现 Hook 功能的强大能力，它可以定位到类的实例，并且对实例中的数据进行直接的修改，达到场景构建的目的。
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