怎样在切入切出虚拟摄像头时营造卡顿效果

Posted 2023-03-13

背景介绍：本人原先是android逆向工程师，后来因为工作变动，离开了协议分析这类的岗位，目前在做直播机与第三方应用兼容性分析相关分析，所以就有了这篇兼容性分析文章。

问题：tiktok在我们推流设备直播时，经过几个特定步骤后切换前后置摄像头会出现卡住的问题。

重现步骤：直播界面打开更多菜单 -> 然后退到后台 -> 回到前台 ->切换前后置菜单。

现象：直播画面卡住不动了。

解决思路：找到点击切换按钮后的点击事件回调，找到切换摄像头的核心逻辑，来找到卡住原因。

1、如果了解ART虚拟机的同学会知道，jni函数和java函数都会调用到art虚拟机ArtMethod的Invoke函数。



输出日志：
find target method: android.view.View.performClick
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x4af78c; libart.so: android.view.View.performClick
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: java.lang.Enum.toString
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: X.Ggh.LIZ
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: java.util.LinkedHashMap.<init>
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: java.util.HashMap.putAll
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: java.util.HashMap.put
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: X.DED.LIZ
ArtMethod Invoke【22955】: ; lr:0x2e2800; libart.so: X.D5k.onClick

通过frida hook libart.so的ArtMethod的Invoke函数，我们找到了点击事件的回调类X.D5k.



找到这个类对应的onClick函数后，我对整个流程做个简单的研读，感觉发现了核心代码在注释直播流处理。

跟着核心代码一路往下找到LiveCore这应该就是直播的核心代码，其实现类为LiveCoreImpl，ILiveStream的实现类为LiveStream。


发现此处只是做了日志信息的合成和应用镜像之类的代码，但是又找到一个核心的类LiveStreamVideoCapture。

追踪到这里发现链路断了，又凑巧通过frida打开tiktok卡死在启动页上，那么接下来使用Xposed继续理流程。

上面的代码虽然没有追中到切换摄像头的核心逻辑，但是我们找到了两个核心逻辑的类LiveStreamVideoCapture和LiveCoreImpl，分别和直播视频流控制直播核心流程控制相关，所以Xposed继续走的时候以这两个类为重点，那么此处就开始放大招了，hook这两个类的所有函数，贴上代码。注意这里使用的classloader是application的classloader。


日志太多了，这里通过shell命令setprop做了个日志控制。



然后找到CameraVideoCapturer类的tryDeliverFrame，这里是处理相机的视频帧，感觉越来越接近真相了，继续hook这个方法，然后发现相机切换卡住以后，这个方法也停止调用了，那么没办法，继续往上找堆栈中run方法的调用调用处。

继续hook。


找到这个类。

至此，熟悉相机开发的同学应该知道，这就是SurfaceTexture.setOnFrameAvailableListener后，相机的可用帧会回调到这个函数，切换相机后卡顿，可用帧也同时不回调。

接下来hook原生相机。



调用的是android.hardware.Camera，也就是camera1相关的api，切换卡顿的时候并没有调用Camera.open函数。


首次开直播的时候调用了这两个函数，点击切换相机的时候并没有调用，在X.HCF这个类里找到switchCamera函数，那么猜测首次开相机，和切换前后相机走的并不是同一个流程，因为这个bug只有在切换相机时才会出现，所以我们就不关注首次开相机的流程。


果然，切换相机的时候走了这个流程，这是又发现了LiveStreamVideoCapture这个核心类，那么简单进去看看SwitchCaptureRunnable这个有没有被创建。


经过测试，发现这个类只会被创建一次，而run方法每次切换都会被调用，而且卡住的情况下也会被调用，那么结合上面Camera.open卡住时没有调用，可以大胆的猜测中间过程某个条件不满足被return了。根据堆栈信息继续往下找几个关键点。


发现CameraVideoCapture里也有切换相机的流程，切一步步往下走，能调用到上面我们hook过的X.HCF的switchCamera，那么我们就看看这里的switchCamera有没有调用吧。

•情况一：先滑动直播界面，再按home键，然后回到tiktok，再切换相机，此时status()函数返回1，走了后续Camera.open流程。



•情况二：先滑动界面，再切换相机，然后按home键，接着回到tiktok，最后切换相机，此时status()函数返回2，没走后续Camera.open流程。

从日志看switchCamera两种情况都走了，再结合switchCamera的源码看，源码里的status()函数的返回值决定了是否继续往下调用切换相机的流程，很遗憾的是，两种情况都出现了，而且都会卡住（为什么两个status值会不一样呢，这里先留个坑，最后来填）。这可把我难住了！

就在这时脑子突然开窍，既然画面卡住，那么必然有错误信息回调，果然一搜索CameraVideoCapture这个核心类有onError函数，毫不犹豫hook它，发现每次出错时，这个函数的错误码都会报-421错误（截图省略-421错误码的测试过程）。


错误信息非常明确的告诉我们是因为相机不支持缩放，导致的打开相机失败，那么至此相机卡住的直接原因找到了，但是还没找到为什么特殊的操作流程后会卡住，而正常的操作不会。于是乎继续跟着堆栈信息往上找。

发现走进了这里的流程，导致的相机进缩放流程，为了验证猜想，我决定在这个函数调用前，把message里的what字段改成2，让它不走这个流程，来看看是不是就不会导致界面卡住，于是就有了下面这段代码。

经过这一番篡改，果真随便怎么折腾，直播界面都不会卡住了。那么我只要找到那里给handler发送的这个message就应该离真想很近了。


然后找这个handler的sendMessage相关切message的what字段赋值为1的函数。

然后我找到了它，这个函数还和缩放相关，那就八九不离十了。


按之前的堆栈继续hook，发现卡住的时候这些方法确实都走了，而正常的时候是不走的，那么在X.Dvc的LIZ继续用抛堆栈大法。

得到如下两种堆栈：

•X.DCM接收到了touch事件，然后交由X.DCc这个类进行手势判断，发现是需要执行缩放的手势，于是执行了相机的缩放功能（由于我们业务原因需要隐藏底部NavigationBar，在Window底部上划会显示NavigationBar，上划的手势同时触发了控件的以为需要执行相机缩放），但是我们的虚拟摄像头又不支持缩放，导致打开相机失败，画面就卡在了之前相机拿到的最后一帧。

X.DCc类

X.DCO的invoke方法

•点击tiktok的切换相机Button，触发进入相机的缩放，这里就和我们之前的点击事件联系上了，红框部分就是补上了之前没关注但是最重要的相机缩放功能判断部分。


至此，我们已经把相机卡住的直接原因和根本原因都找到了，先手势再点击切换相机触发了进入相机缩放功能判断流程，由于我们的虚拟相机不支持缩放，导致打开相机失败，卡在相机的最后一帧（也可能是黑屏）。所以只要交付给framework组开发人员，让他们支持相机缩放相关功能就可以了。

接下来来填前面留下的坑，为什么退到后台会导致status函数的返回值不一样？

我们回到CameraVideoCapturer类，看看这个status()函数到底是个什么鬼！

发现他是父类ExternalVideoCapturer的函数，而且就是返回个字段，那再看看他那里进行了赋值。

通过AndroidStudio自带的字段读写索引功能，很容易找到父类里的start、stop和release函数，以及自身的onErrorOnHandler函数里（也就是我们之前抛-421错误堆栈的函数）。如果熟悉相机开发的同学应该知道，一般我们界面退到后台会释放相机，然后回到前台重新打开。那么接下来我们把这几个函数都hook一下，来验证猜想。

这里我多hook了一个onCaptureStarted函数，这个函数会调用父类的onStart函数，想看看是否会有调了onCaptureStarted但是没调父类的onStart的情况。然后还hook了CameraVideoCapturer自身重写的onStart和父类ExternalVideoCapturer的onStart函数。

下面是刚打开直播时的日志，此时status=1。

•情况一：先滑动直播界面，再按home键，然后回到tiktok，再切换相机，此时status()函数返回1，走了后续Camera.open流程。

这是直播退到后台时的调用，说明确实释放掉了，但是又调用了父类的onStart函数，那么此时的应该为2的status又变回了1。

接下来回到前台，此时一切正常status还是为1，而且重走了自身的onStart函数，相当于相机整个流程完全重开。

再接着切换相机第一次，这时的status还是为1，相机正常，紧接着我们发现了-421错误，发现又重走了父类的onStart函数，那么此时status还是1。

接下来切换相机画面卡住了，但还是走了父类的onStart。



以上就是第一种情况，由于每次切换相机都会抛完-421错误后，再调用父类ExternalVideoCapturer的start函数来重置status，也就造成了能调用Camera.open但是画面卡住的情况。

•情况二：先滑动界面，再切换相机，然后按home键，接着回到tiktok，最后切换相机，此时status()函数返回2，没走后续Camera.open流程。

前面流程就不贴了，直接开后面的流程记录。

退到后台 status=1

回到前台status=1

切换相机第一次，画面正常status=1

切换相机第二次，在调用switchCamera之前先抛了一次-421的错误，导致status=2，然后switchCamera函数里判断status为2就被return，没有调用Camera.open函数，接下来也没有更多函数来重置status的状态，所以无论怎么切换相机，都无法执行到Camera.open(),除非tiktok退到后台，再回到前台。


以上就是第二钟情况。 参考技术A 作弊与反作弊的较量：虚拟摄像头有多危险？

李明阳讲区块链

原创
2020-7-22 08:03 · IBM软件工程师 优质科技领域创作者

这是《作弊与反作弊的较量》系列的第三篇文章。
前两篇文章发布后，大家各抒己见，评论区好不热闹。
我会把之前文章的链接附在本文后，有兴趣的小伙伴可以去凑凑热闹。
从大家的评论中，我意识到了更多在线监考的漏洞与技术难点，作为未来方案优化的参考。
也有擅长技术的朋友，献计献策，为今后的技术方案设计，提供灵感。
评论区中，有很多朋友提到了虚拟摄像头，今天我们就来聊聊这种作弊方式。

虚拟摄像头
虚拟摄像头，顾名思义，它并不真实存在于物理世界，而是用软件模拟出来的摄像头。

但是在软件看来，它的行为与真实的摄像头非常类似。

既然它并不真实存在，那么它的信号是从哪里来的呢？

这里以ManyCam作为例子，演示一下虚拟摄像头的使用，其他虚拟摄像头软件，比如OBS的操作和原理类似。

▼启动软件，如果你用的是免费版，会强制添加一个水印。

▼如果付费购买专业版或者用破解版，这个水印可以在设置里关闭。

▼ManyCam支持非常多的输入方式，可以把你的桌面、某个视频文件、远程电脑上的摄像头等等作为输入，并模拟成本地摄像头的输入信号。

▼这里我随便找了个电视剧作为输入。

▼找一个视频会议软件测试下，打开视频画面，果然，视频会议软件使用了虚拟摄像头的输出。

作弊者的阴谋
虚拟摄像头软件功能如此丰富，作弊者很快便把它用于考试作弊。

让我们先来回顾一下常见的双机位在线考试。

摄像头1安装于电脑屏幕上方，拍摄屏幕正前方，主要是拍摄学生的面部和身后的情况，确保参加考试的是学生本人。

摄像头2安装于学生身体右侧，主要拍摄屏幕和学生双手的操作情况，监控学生的双手有没有使用手机等违规设备或者有其他违规操作。

▼设备安放图示

作弊者使用虚拟摄像头，可以实现两种作弊：代考和脱离监控。

代考
枪手可以在任意位置按要求布置考场，但是只布置摄像头2和电脑，考生只布置摄像头1，并把摄像头1的画面通过网络传输给枪手，枪手使用虚拟摄像头欺骗考试软件。

这样，在监考者看来，摄像头1的图像是考生本人，于是认定是考生在考试，摄像头2的图像中，双手没有违规行为，无法发现作弊，代考成功。

▼代考作弊示意图。

脱离监控
考生把预先录制好的