APK反逆向之一:监控debug

0x00 简介

在 apk 被调试的时候,有很多特征可以检测到,比如 hook so的时候需要分析 maps文件确定内存加载的位置,还有调试器很 android 设备进行接口通讯需要开启端口映射。这些特征都可以被作为检测 debug 的一种手段。

下面介绍了几种检测 debug 的方式,有些案例只是介绍思路,具体的实现方式需要进行更改,例如监控 tcp 端口,需要改成 service 形式在后台运行。

检测 debug 是为了防止应用被逆向动态分析,所以检测的方法也都是采用 native 开发提高被逆向的成本。

源码地址:anti-debug

0x01 debug开关

debug 开关默认在编译 release 版本的时候自己会关闭,但是你还是可以通过显示的设置把他打开。但是如果你这么干了,估计你老板要打死你。

release 版本开启 debug 调试,修改项目 build.gradle中 的 buildTypes 参数:debuggable true

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
android {
buildTypes {
release {
debuggable true
minifyEnabled false
proguardFiles.add(file("proguard-rules.pro"))
signingConfig = $("android.signingConfigs.myConfig")
}
}
}

获取 debuggable 的值也很简单通过API接口就可以:

1
2
3
4
void detectOsDebug(){
boolean connected = android.os.Debug.isDebuggerConnected();
Log.d(TAG, "debugger connect status:" + connected);
}

这种方式获取的值其实意义不大,发布的 release 版本基本没有会开启的除非失误。

0x02 单步检测

单步调试的原理很简单:检测某段代码执行的时间,动态调试的时候肯定会在一些地方下断点,如果一段代码执行时间超过2秒(这里需要排除耗时的io读写等操作),则可以认为 apk 可能被动态分析。

示例代码:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
JNIEXPORT void single_step(){
time(&start_time);
//实际需要监控的代码
sleep(4);
//---------------
time(&end_time);
LOGD("start time:%d, end time:%d", start_time, end_time);
if(end_time - start_time > 2){
LOGD("fit single_step");
}
}

这里的时间间隔可以根据实际情况作调整。

0x03 监控TarcePid

在 apk 被附加进程的时候在/proc/{pid}/status,/proc/{pid}/task/{pid}/status文件中会保存附件进程的 pid :TarcePid : 1212。只需要读取这两个文件中的 TarcePid 是不是为0,如果不为0则可能被附加了进程。

示例代码:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
void tarce_pid(char* path){
char buf[BUFF_LEN];
FILE *fp;
int trace_pid = 0;
fp = fopen(path, "r");
if (fp == NULL) {
LOGE("status open failed:[error:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
return;
}
while (fgets(buf, BUFF_LEN, fp)) {
if (strstr(buf, "TracerPid")) {
char *strok_rPtr, *temp;
temp = strtok_r(buf, ":", &strok_rPtr);
temp = strtok_r(NULL, ":", &strok_rPtr);
trace_pid = atoi(temp);
LOGD("%s, TarcePid:%d", path, trace_pid);
}
}
fclose(fp);
return;
}
JNIEXPORT void tarce_pid_monitor(){
LOGD("tarce_pid_monitor");
int pid = getpid();
char path[BUFF_LEN];
sprintf(path, "/proc/%d/status", pid);
tarce_pid(path);
sprintf(path, "/proc/%d/task/%d/status", pid, pid);
tarce_pid(path);
}

检测结果:

1
2
3
10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: tarce_pid_monitor
10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: /proc/11538/status, TarcePid:11669
10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: /proc/11538/task/11538/status, TarcePid:11669

0x04 监控tcp端口

进行 debug 调试必然会开启端口映射,我们可以监控比较常用的逆向工具开启的端口,当然作弊者也可以修改端口。但是前提也是在了解了检测手段下。Android中开启的端口会保存在文件proc/net/tcp文件中。

示例代码:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
JNIEXPORT void tcp_monitor(JNIEnv *env, jclass thiz){
LOGD("tcp_monitor");
char buff[BUFF_LEN];
FILE *fp;
const char dir[] = "/proc/net/tcp";
fp = fopen(dir, "r");
if(fp == NULL){
LOGE("file failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
return;
}
while(fgets(buff, BUFF_LEN, fp)){
if(strstr(buff, TCP_PORT) != NULL){
LOGI("Line:%s", buff);
fclose(fp);
return;
}
}
}

这里的 TCP_PORT 为 “5D8A”,也就是10进制的23946,这是ida默认的端口。

0x05 监控maps文件

/proc/{pid}/maps文件中保存了 app 运行的加载的内存信息。所有maps文件被进行ACCESS 或者 OPEN 操作都是有风险的。

可以通过 inotify 对 maps 文件进行监控,这里采用了子线程进行循环监控。

这里采用两种方式进行监控,一种阻塞的方式,一种非阻塞的方式(通过select)。

阻塞

代码示例:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
void *inotify_maps_block() {
LOGD("start by block");
int fd; //文件描述符
int wd; //监视器标识符
int event_len; //事件长度
char buffer[EVENT_BUFF_LEN]; //事件buffer
char map_path[PATH_LEN]; //监控文件路径
stop = 0; //初始化监控
fd = inotify_init();
pid_t pid = getpid();
sprintf(map_path, "/proc/%d/", pid); //获取当前APP maps路径
if (fd == -1) {
LOGE("inotify_init [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
return NULL;
}
wd = inotify_add_watch(fd, map_path, IN_ALL_EVENTS); //添加监控 所有事件
LOGD("add watch success path:%s", map_path);
while (1) {
if (stop == 1) break; //停止监控
event_len = read(fd, buffer, EVENT_BUFF_LEN); //读取事件
if (event_len < 0) {
LOGE("inotify_event read failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
return NULL;
}
int i = 0;
while (i < event_len) {
struct inotify_event *event = (struct inotify_event *) &buffer[i];
//过滤maps文件
if (event->len && !strcmp(event->name, "maps")) {
if (event->mask & IN_CREATE) {
LOGD("create: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_DELETE) {
LOGD("delete: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_MODIFY) {
LOGD("modified: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_ACCESS) {
LOGD("access: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_OPEN) {
LOGD("open : %s", event->name);
}
else {
LOGD("other event [name:%s, mask:%x]", event->name, event->mask);
}
}
i += EVENT_SIZE + event->len;
}
}
inotify_rm_watch(fd, wd);
LOGD("rm watch");
close(fd);
}

阻塞方法监控的是/proc/{pid}/文件夹,如果直接监控 maps 文件,可能造成无法结束线程。如果正常用户没有对 maps 文件操作,那么函数就会一直阻塞在 read() 方法。而监控 /proc/{pid} 文件夹,改文件夹下其他文件会有操作,所以不会阻塞在read()

非阻塞

代码示例:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
void *inotify_maps_unblock() {
LOGD("start by unblock");
int fd; //文件描述符
int wd; //监视器标识符
int event_len; //事件长度
char buffer[EVENT_BUFF_LEN]; //事件buffer
char map_path[PATH_LEN]; //监控文件路径
fd_set fds; //fd_set
struct timeval time_to_wait; //超时时间
stop = 0;
//初始化监控
fd = inotify_init();
pid_t pid = getpid();
sprintf(map_path, "/proc/%d/maps", pid); //获取当前APP maps路径
if (fd == -1) {
LOGE("inotify_init [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
return NULL;
}
wd = inotify_add_watch(fd, map_path, IN_ALL_EVENTS); //添加监控 所有事件
LOGD("add watch success path:%s, fd:%d, wd:%d", map_path, fd, wd);
while (1) {
if (stop == 2) break; //停止监控
FD_ZERO(&fds);
FD_SET(fd, &fds);
//之前我把初始化放在循环外 第一次可以阻塞,后面就直接跳过了
time_to_wait.tv_sec = 3;
time_to_wait.tv_usec = 0;
int rev = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, &time_to_wait);//fd, readfds, writefds, errorfds, timeout:NULL阻塞, {0.0}直接过, timeout
//int rev = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, NULL);//fd, readfds, writefds, errorfds, timeout:NULL阻塞, {0.0}直接过, timeout
LOGD("select status_code: %d", rev);
if (rev < 0) {
//error
LOGE("select failed [error:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
}
else if (rev == 0) {
//timeout
LOGD("select timeout");
}
else {
//
event_len = read(fd, buffer, EVENT_BUFF_LEN); //读取事件
if (event_len < 0) {
LOGE("inotify_event read failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
return NULL;
}
int i = 0;
while (i < event_len) {
//注意:这里监控的是maps文件,所以event->name 参数为空
struct inotify_event *event = (struct inotify_event *) &buffer[i];
if (event->mask & IN_CREATE) {
LOGD("create: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_DELETE) {
LOGD("delete: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_MODIFY) {
LOGD("modified: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_ACCESS) {
LOGD("access: %s", event->name);
}
else if (event->mask & IN_OPEN) {
LOGD("open : %s", event->name);
}
else {
LOGD("other event [name:%s, mask:%x]", event->name, event->mask);
}
i += EVENT_SIZE + event->len;
}
}
}
close(fd);
inotify_rm_watch(fd, wd);
LOGD("rm watch");
}

通过 select() 来绝对阻塞方式,最后一个参数(timeval)控制超时时间:

  • NULL 阻塞与上面阻塞方式一样
  • timeval 设置超时时间

timeval.tv_sec 为秒数
timeval.tv_usec 为微秒

timeval 每次调用过 select 方法会被初始化为{0,0},所以必须每次都在循环内复制。我也不知道为什么,试了好久。