Android 逆向ART 脱壳 ( InMemoryDexClassLoader 脱壳 | dex_file.cc 中创建 DexFile 实例对象的相关函数分析 )

Posted 2022-01-06 韩曙亮

文章目录

• 前言
• 一、dalvik_system_DexFile.cc#CreateDexFile 函数分析
• 二、dex_file.cc#DexFile::Open 函数分析
• 三、dex_file.cc#DexFile::OpenCommon 函数分析
• 四、dex_file.cc#DexFile 构造函数分析
• 总结

前言

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在上一篇博客 【Android 逆向】ART 脱壳 ( InMemoryDexClassLoader 脱壳 | DexFile.java 对应的 dalvik_system_DexFile.cc 本地函数分析 ) 中 , 分析了 DexFile.java 中的 createCookieWithDirectBuffer 和 createCookieWithArray 函数对应的 native 函数 ,

定义在 /art/runtime/native/dalvik_system_DexFile.cc 中的 dalvik_system_DexFile.cc 的 DexFile_createCookieWithDirectBuffer 函数 ,

这两个函数都调用了 CreateSingleDexFileCookie 函数 , 在该函数中创建了 dex_file 对象 , 传入了 CreateDexFile(env, std::move(data)) 参数 ;

一、dalvik_system_DexFile.cc#CreateDexFile 函数分析

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在开始处调用 DexFile::Open 函数 , 返回 std::unique_ptr<const DexFile>

传入的参数 std::string location 是 dex 文件在内存映射的起始和结束地址 ;

dalvik_system_DexFile.cc#CreateDexFile 函数源码 :

static const DexFile* CreateDexFile(JNIEnv* env, std::unique_ptr<MemMap> dex_mem_map) 
  std::string location = StringPrintf("Anonymous-DexFile@%p-%p",
                                      dex_mem_map->Begin(),
                                      dex_mem_map->End());
  std::string error_message;
  // ★ 核心跳转
  std::unique_ptr<const DexFile> dex_file(DexFile::Open(location,
                                                        0,
                                                        std::move(dex_mem_map),
                                                        /* verify */ true,
                                                        /* verify_location */ true,
                                                        &error_message));
  if (dex_file == nullptr) 
    ScopedObjectAccess soa(env);
    ThrowWrappedIOException("%s", error_message.c_str());
    return nullptr;
  

  if (!dex_file->DisableWrite()) 
    ScopedObjectAccess soa(env);
    ThrowWrappedIOException("Failed to make dex file read-only");
    return nullptr;
  

  return dex_file.release();

源码路径 : /art/runtime/native/dalvik_system_DexFile.cc#CreateDexFile

二、dex_file.cc#DexFile::Open 函数分析

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传入的 const std::string& location 参数是 dex 文件在内存中的映射起止地址 ;

在该函数中 , 又调用了 OpenCommon 函数 ;

std::unique_ptr<const DexFile> DexFile::Open(const std::string& location,
                                             uint32_t location_checksum,
                                             std::unique_ptr<MemMap> map,
                                             bool verify,
                                             bool verify_checksum,
                                             std::string* error_msg) 
  ScopedTrace trace(std::string("Open dex file from mapped-memory ") + location);
  CHECK(map.get() != nullptr);

  if (map->Size() < sizeof(DexFile::Header)) 
    *error_msg = StringPrintf(
        "DexFile: failed to open dex file '%s' that is too short to have a header",
        location.c_str());
    return nullptr;
  

  // ★ 核心跳转
  std::unique_ptr<DexFile> dex_file = OpenCommon(map->Begin(),
                                                 map->Size(),
                                                 location,
                                                 location_checksum,
                                                 kNoOatDexFile,
                                                 verify,
                                                 verify_checksum,
                                                 error_msg);
  if (dex_file != nullptr) 
    dex_file->mem_map_.reset(map.release());
  
  return dex_file;

源码路径 : /art/runtime/dex_file.cc

三、dex_file.cc#DexFile::OpenCommon 函数分析

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在 OpenCommon 函数中 , 又新建了 DexFile 对象 , 此处调用了 DexFile 的构造函数 ;

std::unique_ptr<DexFile> DexFile::OpenCommon(const uint8_t* base,
                                             size_t size,
                                             const std::string& location,
                                             uint32_t location_checksum,
                                             const OatDexFile* oat_dex_file,
                                             bool verify,
                                             bool verify_checksum,
                                             std::string* error_msg,
                                             VerifyResult* verify_result) 
  if (verify_result != nullptr) 
    *verify_result = VerifyResult::kVerifyNotAttempted;
  

  // ★ 核心跳转 新建 DexFile 对象
  std::unique_ptr<DexFile> dex_file(new DexFile(base,
                                                size,
                                                location,
                                                location_checksum,
                                                oat_dex_file));
  if (dex_file == nullptr) 
    *error_msg = StringPrintf("Failed to open dex file '%s' from memory: %s", location.c_str(),
                              error_msg->c_str());
    return nullptr;
  
  if (!dex_file->Init(error_msg)) 
    dex_file.reset();
    return nullptr;
  
  if (verify && !DexFileVerifier::Verify(dex_file.get(),
                                         dex_file->Begin(),
                                         dex_file->Size(),
                                         location.c_str(),
                                         verify_checksum,
                                         error_msg)) 
    if (verify_result != nullptr) 
      *verify_result = VerifyResult::kVerifyFailed;
    
    return nullptr;
  
  if (verify_result != nullptr) 
    *verify_result = VerifyResult::kVerifySucceeded;
  
  return dex_file;

源码路径 : /art/runtime/dex_file.cc

四、dex_file.cc#DexFile 构造函数分析

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在 dex_file.cc 中的 DexFile 构造函数中 , 也存在 dex 文件在内存中的首地址 , 该地址也可以作为脱壳点 ;

DexFile::DexFile(const uint8_t* base,
                 size_t size,
                 const std::string& location,
                 uint32_t location_checksum,
                 const OatDexFile* oat_dex_file)
    : begin_(base),
      size_(size),
      location_(location),
      location_checksum_(location_checksum),
      header_(reinterpret_cast<const Header*>(base)),
      string_ids_(reinterpret_cast<const StringId*>(base + header_->string_ids_off_)),
      type_ids_(reinterpret_cast<const TypeId*>(base + header_->type_ids_off_)),
      field_ids_(reinterpret_cast<const FieldId*>(base + header_->field_ids_off_)),
      method_ids_(reinterpret_cast<const MethodId*>(base + header_->method_ids_off_)),
      proto_ids_(reinterpret_cast<const ProtoId*>(base + header_->proto_ids_off_)),
      class_defs_(reinterpret_cast<const ClassDef*>(base + header_->class_defs_off_)),
      method_handles_(nullptr),
      num_method_handles_(0),
      call_site_ids_(nullptr),
      num_call_site_ids_(0),
      oat_dex_file_(oat_dex_file) 
  CHECK(begin_ != nullptr) << GetLocation();
  CHECK_GT(size_, 0U) << GetLocation();
  // Check base (=header) alignment.
  // Must be 4-byte aligned to avoid undefined behavior when accessing
  // any of the sections via a pointer.
  CHECK_ALIGNED(begin_, alignof(Header));

  InitializeSectionsFromMapList();

源码路径 : /art/runtime/dex_file.cc#DexFile

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总结

在 InMemoryDexClassLoader 类加载器中 , 加载 dex 文件时 , 没有对 dex 文件进行优化 ,

DexClassLoader 加载 dex 的同时 , 会对 dex 文件进行优化 ;

上面分析的所有带 dex 文件起始地址和大小的函数 , 都可以作为脱壳点 ;