基于Xposed和Substrate的通用性SO注入

Posted 2023-02-05 asmcvc

需求来源

如果需要注入SO且HOOK一些功能做研究分析，必然需要注入、HOOK，而对于不同的分析目标除了HOOK的函数不同之外，注入部分是相同的，可以把相同部分的代码提出来，做成一个功能，那么以后注入部分就不用再次编写了，分析的时候只需要编写HOOK代码即可。

设计

我们把整体分成三个部分：java层、SO loader层、SO HOOK层。java层和SO loader层我们抽象为框架层（负责注入流程），SO HOOK层抽象为应用层（以后研发分析人员只需要编写这个SO即可，关注于函数的HOOK，不必关心注入流程）。

代码尽量在java层代码多写一些，毕竟写java代码要比写C++代码容易些，出错也容易排查，如下是大致的设计流程：

- 注入器Java（Xposed）层：主要是拦截APP的运行，当APP运行时通过判断包名是否是目标包名来过滤，如果不是则放行，否则就加载配置执行注入SO、注入插件APK、隐藏XPOSED以及其他功能的初始化（诸如微信骰子剪刀石头布的作弊、贪吃蛇大作战作弊、地图的模拟定位等）。这里只介绍注入SO这一块，其他的暂不涉猎。在运行目标APP的时候，事先保存一个配置文件，里面保存了目标APP的包名以及待拦截的SO名称，例如libgame.so或libmono.so。由于在JNI层HOOK函数直接使用了substrate框架，注入SO前先把libsubstrate.so和libsubstratedvm.so加载进去，然后再加载loader（也是一个SO）。
- 注入器SO（loader）层：loader被加载后，JNI_OnLoad中通过读取配置文件获取目标APP的包名、要拦截的SO名称、要注入的HOOK SO（应用层），然后HOOK dlopen函数，当目标SO被加载时，加载HOOK SO并调用约定导出函数on_dlopen函数，传入足够多的信息过去，这样开发者可以直接利用这些信息处理，不必每次都要重新获取了，也即只关注HOOK的函数本身。
- HOOK SO（应用层）：由于在loader层已经对dlopen做了HOOK，所以这里一定不能再用dlopen去获取模块的句柄，而要用从loader层传递过来的原始地址olddlopen，否则会进入死循环。到了这一环节，只需要获取到目标函数进行HOOK即可，代码量就很少了。

优势

每次修改SO无须重启手机，编译SO后可以利用androidStudio的instantrun功能快速生效，测试效率很高。

实现

注入器SO（loader）层

HOOK dlopen的代码如下，参考：如何hook dlopen和dlsym底层函数

Tdlopen olddlopen = NULL;
void* newdlopen(const char* filename, int myflags) 
    LOGD("[soloader]dlopen: %s",filename);
    void *handle = olddlopen(filename, myflags);

    //目标SO加载时，加载注入SO
    if ( strstr(filename, g_config.strHostSO.c_str())!=NULL ) 
        void *hInjectSO = olddlopen(g_config.strInjectSoPath.c_str(), RTLD_NOW);
        Ton_dlopen pOn_dlopen = (Ton_dlopen)olddlsym(hInjectSO, "on_dlopen");
        if ( pOn_dlopen!=NULL ) 
            pOn_dlopen(filename, handle, g_env, g_config.strHostPackage.c_str(), olddlopen, g_pMSHookFunction);
        
    
    return handle;


bool hookdlopen() 
    void *dlopen_addr = NULL;
    void *dlsym_addr = NULL;

    //获取dlopen地址
    dlopen_addr = get_remote_addr(getpid(), "/system/bin/linker", (void *)dlopen);
    LOGD("[soloader] dlopen_addr: [%p]", dlopen_addr);

    //hook dlopen方法,下面方法类似
    g_pMSHookFunction(dlopen_addr, (void *)&newdlopen, (void**)&olddlopen);

    dlsym_addr = get_remote_addr(getpid(), "/system/bin/linker", (void *)dlsym);
    LOGD("[soloader] dlsym_addr: [%p]", dlsym_addr);
    g_pMSHookFunction(dlsym_addr, (void*)&newdlsym, (void**)&olddlsym);

    return true;

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void *getMSHookFunction()

    void *pfunc = NULL;
    void *handle = dlopen("/data/data/com.bigsing.xtool/lib/libsubstrate.so", RTLD_NOW);
    if (handle == NULL) 
        LOGE("[soloader]dlopen libsubstrate.so failed!");
    else
        pfunc = dlsym(handle, "MSHookFunction");
        if (NULL == pfunc) 
            LOGE("[soloader]can't find MSHookFunction");
        
    

    return pfunc;



/************************************************************************/
/* 
Java层（xposed）在handleLoadPackage时会通过System.load加载本SO作为loader。
*/
/************************************************************************/
extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  

    JNIEnv* env = NULL;
    jint result = -1;  
    LOGD("[soloader] %s begin", __FUNCTION__);
    if( vm->GetEnv((void**)&env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) 
        LOGE("[soloader]utility GetEnv error");
        return result;
    
    g_env = env;

    //
    LoadConfig(g_config);
    LOGD("[soloader] package name: %s", g_config.strHostPackage.c_str());

    g_pMSHookFunction = (TMSHookFunction)getMSHookFunction();

    if ( g_config.strHostSO.empty()==false ) 
        if ( g_pMSHookFunction!=NULL ) 
            //当目标SO加载时注入SO
            hookdlopen();
        
    else
        //无须拦截SO，那么直接加载咯
        void *hInjectSO = dlopen(g_config.strInjectSoPath.c_str(), RTLD_NOW);
        Ton_dlopen pOn_dlopen = (Ton_dlopen)dlsym(hInjectSO, "on_dlopen");
        if ( pOn_dlopen!=NULL ) 
            pOn_dlopen(NULL, NULL, g_env, g_config.strHostPackage.c_str(), dlopen, g_pMSHookFunction);
        
    

    LOGD("[soloader] %s end", __FUNCTION__);
    return JNI_VERSION_1_6;  

HOOK SO层

由于loader层传递的信息足够多，很多可以直接使用，因此主要在on_dlopen中完成HOOK处理。

/************************************************************************/
/* 
该函数可能会被调用多次，所以要记录初始化标志，HOOK过了就不要再HOOK了。
*/
/************************************************************************/
extern "C" void on_dlopen(const char* libname, void *handle, JNIEnv *env, const char *szPackageName, Tdlopen olddlopen, TMSHookFunction pMSHookFunction) 
    LOGD("[gamedumper]%s begin", __FUNCTION__);
    g_env = env;

    g_pMSHookFunction = pMSHookFunction;
    if ( g_pMSHookFunction==NULL ) 
        //自己再动态获取一遍，但是要记得用olddlopen
    
    if ( szPackageName==NULL || strlen(szPackageName) < 4 ) 
        g_bDataPathGot = getPackagePath(env, g_strDataPath);
    else
        g_strDataPath = "/data/data/";
        g_strDataPath.append(szPackageName);
        g_bDataPathGot = true;
    

    if ( strstr(libname, "libmono.so")!=0 ) 
        if ( g_bU3dHooked==false ) 
            g_bU3dHooked = hookU3D(handle, olddlopen);
        
    else if ( strstr(libname, "libgame.so")!=0 ) 
        if ( g_bCocosHooked==false ) 
            g_bCocosHooked = hookCocos(handle, olddlopen);
        
    

    LOGD("[gamedumper]%s end", __FUNCTION__);

U3D引擎的HOOK：

//hook mono_image_open_from_data_with_name
int (*mono_image_open_from_data_with_name_orig)(char *data, int data_len, int need_copy, void *status, int refonly, const char *name) = NULL;
int mono_image_open_from_data_with_name_mod(char *data, int data_len, int need_copy, void *status, int refonly, const char *name) 
    LOGD("[dumplua] mono_image_open_from_data_with_name, name: %s, len: %d, buff: %s", name, data_len, data);
    int ret = mono_image_open_from_data_with_name_orig(data, data_len, need_copy, status, refonly, name);
    saveFile(data, data_len, getNextFilePath(".dll").c_str());
    return ret;



bool hookU3D(void *handlelibMonoSo, Tdlopen olddlopen) 
    void *handle = NULL;
    if ( handlelibMonoSo==NULL ) 
        if ( olddlopen==NULL ) 
            handle = dlopen("libmono.so", RTLD_NOW);
        else
            handle = olddlopen("libmono.so", RTLD_NOW);
        
        if (handle == NULL) 
            LOGE("[dumplua]dlopen err: %s.", dlerror());
            return false;
        
    else
        handle = handlelibMonoSo;
        LOGD("[dumplua] libmono.so handle: %p", handle);
    

    void *mono_image_open_from_data_with_name = dlsym(handle, "mono_image_open_from_data_with_name");
    if (mono_image_open_from_data_with_name == NULL)
        LOGE("[dumplua] mono_image_open_from_data_with_name not found!");
        LOGE("[dumplua] dlsym err: %s.", dlerror());
    else
        LOGD("[dumplua] mono_image_open_from_data_with_name found: %p", mono_image_open_from_data_with_name);
        g_pMSHookFunction(mono_image_open_from_data_with_name, (void *)&mono_image_open_from_data_with_name_mod, (void **)&mono_image_open_from_data_with_name_orig);
    

    return true;

cocos的HOOK：

//orig function copy
int (*luaL_loadbuffer_orig)(void *L, const char *buff, int size, const char *name) = NULL;

//local function
int luaL_loadbuffer_mod(void *L, const char *buff, int size, const char *name) 
    LOGD("[dumplua] luaL_loadbuffer name: %s lua: %s", name, buff);
    return luaL_loadbuffer_orig(L, buff, size, name);



//hook decryptUF
int (*decryptUF_orig)(void *pInBuff, int len, int *n, int *poutlen, char *name) = NULL;
int decryptUF_mod(void *pInBuff, int len, int *n, int *poutlen, char *name) 
    LOGD("[dumplua] decryptUF_mod 1");
    int ret = decryptUF_orig(pInBuff, len, n, poutlen, name);
    LOGD("[dumplua] decryptUF_mod 2, in buff: %s", (char*)pInBuff);
    LOGD("[dumplua] decryptUF_mod in len: %d n: %d", len, *n);
    LOGD("[dumplua] decryptUF_mod name: %s, outlen: %d ", name, *poutlen);
    LOGD("[dumplua] decryptUF_mod ret buff: %s", (char*)pInBuff);
    saveFile(pInBuff, *poutlen, getNextFilePath(".png").c_str());
    return ret;




bool hookCocos(void *handlelibGameSo, Tdlopen olddlopen) 
    LOGD("[dumplua] hook begin");
    void *handle = NULL;
    if ( handlelibGameSo==NULL ) 
        if ( olddlopen==NULL ) 
            handle = dlopen("libgame.so", RTLD_NOW);
        else
            handle = olddlopen("libgame.so", RTLD_NOW);
        
        if (handle == NULL) 
            LOGE("[dumplua]dlopen err: %s.", dlerror());
            return false;
        
    else
        handle = handlelibGameSo;
        LOGD("[dumplua] libgame.so handle: %p", handle);
    

    void *pluaL_loadbuffer = dlsym(handle, "luaL_loadbuffer");
    if (pluaL_loadbuffer == NULL)
        LOGE("[dumplua] lua_loadbuffer not found!");
        LOGE("[dumplua] dlsym err: %s.", dlerror());
    else
        LOGD("[dumplua] luaL_loadbuffer found!");
        g_pMSHookFunction(pluaL_loadbuffer, (void *)&luaL_loadbuffer_mod, (void **)&luaL_loadbuffer_orig);
    


    //hook decryptUF
    void *decryptUF = dlsym(handle, "_ZN7cocos2d5extra8CCCrypto9decryptUFEPhiPiS3_");
    if ( decryptUF==NULL ) 
        LOGE("[dumplua] _ZN7cocos2d5extra8CCCrypto9decryptUFEPhiPiS3_ (decryptUF) not found!");
        LOGE("[dumplua] dlsym err: %s.", dlerror());
    else
        LOGD("[dumplua] _ZN7cocos2d5extra8CCCrypto9decryptUFEPhiPiS3_ (decryptUF) found!");
        g_pMSHookFunction(decryptUF, (void *)&decryptUF_mod, (void **)&decryptUF_orig);
    


    LOGD("[dumplua] hook end");
    return true;

界面效果

• 包名：从安装的APP列表里选择，来确定目标APP。
• 待注入的SO：配置某个SO加载时要load的SO路径（需要按格式导出on_dlopen函数）。
• 注入插件：此处不讲解。
• 点击添加，则生成一条HOOK记录，追加到底部的列表里，且包名为红色，意义为HOOK生效。
• 点击“run”按钮启动目标APP（启动前会杀死已经运行的该APP，且保存一个配置文件供loader读取），APP启动后XPOSED层就会拦截到，也就是进入handleLoadPackage函数。