[原创]AndroidNativeEmu和unidbg对抗ollvm的字符串混淆

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[脱壳反混淆] [原创]AndroidNativeEmu和unidbg对抗ollvm的字符串混淆

2021-6-16 21:10 2737

题目出自3w班12月题。对抗字符串混淆
字符串混淆在保护中是很常见的一个手段。熟练使用unicorn能轻松的解决曾经实现起来非常复杂的问题。

AndroidNativeEmu和unidbg都是对unicorn进行了一定程度封装的开源项目，让我们可以很方便的调用jni函数，以及对没有实现的函数进行hook实现处理。并且让我们可以实现so里面模拟调用java函数。下面首先使用AndroidNativeEmu来对抗ollvm的字符串混淆。对so进行修复。让我们可以更加便捷的进行静态分析。

在实现之前，先总结下原理。

ollvm的字符串混淆，我们使用ida的时候。看到的结果如下。

这里相当于是一个解密函数。通过这个函数将会还原成正常的字符串。然后我们看看在哪里调用到了这个解密函数

可以看到是在.init_array中使用解密函数对字符串进行还原。也就是说。当我们执行完.init_array后。就会将正常的字符串写入内存中。这时我们就得到了真正的字符串了。所以根据这个情况。

第一步，我们需要监控内存的读写，然后运行.init_array。这样发生的内存写入时，基本可以确定是字符串还原函数在写入恢复的字符串。

写之前我们先看看unicorn的内存写入的相关注释

/*

Callback function for hooking memory (READ, WRITE & FETCH)

@type: this memory is being READ, or WRITE

@address: address where the code is being executed

@size: size of data being read or written

@value: value of data being written to memory, or irrelevant if type = READ.

@user_data: user data passed to tracing APIs

*/

这里就知道了。size是写入或读取数据的长度,value是写入或读取的数据。那么开始写我们第一步的代码

import logging

import sys

from unicorn import UC_HOOK_MEM_WRITE

import struct

from androidemu.emulator import Emulator

# Configure logging

logging.basicConfig(

stream=sys.stdout,

level=logging.DEBUG,

format="%(asctime)s %(levelname)7s %(name)34s | %(message)s"

)

logger = logging.getLogger(__name__)

def hook_mem_write(uc,type,address,size,value,userdata):

curdata=struct.pack("I",value)[:size]

print(curdata)

emulator = Emulator(vfp_inst_set=True)

emulator.load_library("example_binaries/libc.so", do_init=False)

#设置内存的写入监控

emulator.mu.hook_add(UC_HOOK_MEM_WRITE, hook_mem_write)

#后面的do_init为true就会调用.init_array

lib_module = emulator.load_library("example_binaries/obf.so", do_init=True)

输出的结果如下

这里能看到。真实的字符串已经能在回调监控中打印出来了。接下来的第二步，我们需要把所有真实字符串以及写入真实字符串的位置给保存下来。

dstr_datas={}

def hook_mem_write(uc,type,address,size,value,userdata):

curdata=struct.pack("I",value)[:size]

dstr_datas[address]=curdata

print(curdata)

这样我们就将init_array过程中所有还原出来的真实字符串给保存下来了。最后我们要将我们的真实字符串再写回so中。那么写回到哪里呢？我们监控内存写入时，当时是给什么地址写入数据。我们就写入到哪里。这样我们写入的so就能直接在ida中打开就看到真实字符串了。在写入时需要注意的是。我们保存的address是有一个基址的。也就是说。我们写入时需要减掉基址。才是真正应该写入的位置。

#获取到基址

base_addr=lib_module.base

sofile=open("example_binaries/obf.so","rb")

#我们要将真实的字符串回填到sodata中。然后再保存

sodata=sofile.read()

for address,v in dstr_datas.items():

#仅仅将so范围内的保存原字符串进行写回

if address > base_addr and address < base_addr+lib_module.size:

offset=address-base_addr

print("address:0x%x data:%s offset:0x%x" % (address, v,offset))

然后我贴上几行打印的内容

address:0xcbc6a004 data:b'j' offset:0x4004

address:0xcbc6a005 data:b'n' offset:0x4005

address:0xcbc6a006 data:b'i' offset:0x4006

address:0xcbc6a007 data:b'\x00' offset:0x4007

address:0xcbc6a008 data:b'g' offset:0x4008

第一个offset的偏移是0x4004。那么我们打开ida检查一下。是否对的上

能看到ida里面显示的确实是对的上的。但是这里要留意最左下角的00003004。实际这个才是文件中的真实位置。所以我们这里直接写回so要再将offset-0x1000。下面我们开始将so的数据修改。并且保存成一个新的文件。最后贴上完整代码

import logging

import sys

from unicorn import UC_HOOK_MEM_WRITE

import struct

from androidemu.emulator import Emulator

# Configure logging

logging.basicConfig(

stream=sys.stdout,

level=logging.DEBUG,

format="%(asctime)s %(levelname)7s %(name)34s | %(message)s"

)

logger = logging.getLogger(__name__)

dstr_datas={}

def hook_mem_write(uc,type,address,size,value,userdata):

curdata=struct.pack("I",value)[:size]

dstr_datas[address]=curdata

# print(curdata)

emulator = Emulator(vfp_inst_set=True)

emulator.load_library("example_binaries/libc.so", do_init=False)

#设置内存的写入监控

emulator.mu.hook_add(UC_HOOK_MEM_WRITE, hook_mem_write)

#后面的do_init为true就会调用.init_array

modulePath="example_binaries/obf.so"

lib_module = emulator.load_library(modulePath, do_init=True)

#获取到基址

base_addr=lib_module.base

sofile=open("example_binaries/obf.so","rb")

#我们要将真实的字符串回填到sodata中。然后再保存

sodata=sofile.read()

sofile.close()

for address,v in dstr_datas.items():

#仅仅将so范围内的保存原字符串进行写回

if address > base_addr and address < base_addr+lib_module.size:

offset=address-base_addr-0x1000

print("address:0x%x data:%s offset:0x%x" % (address, v,offset))

sodata=sodata[:offset]+v+sodata[offset+len(v):]

#保存成一个新的so

savepath=modulePath+".new"

nfile=open(savepath,"wb")

nfile.write(sodata)

nfile.close()

那么实际效果怎么样呢。我们打开ida来对比一下修改前和修改后的效果

接着再使用unidbg来实现一次字符串的反混淆

按照上面的思路。我们首先设置内存写入的监控，然后加载so。而unidbg在加载的时候。就会自动的执行init和init_array。所以我们接下来看看unidbg是怎么进行内存的写入监控的。搜索一下unidbg源码。就能找到是如何使用的了。我们搜索hook_add_new

这里我们就知道了是设置了一个TraceMemoryHook对象进行监控的。由于我们是需要自己修改里面监控后的逻辑。所以不要变动他原有的。拷贝一份出来。然后删除里面原有的打印逻辑。再加上我们之前逻辑。也就是打印一下写入的数据。将监控到的写入数据和写入地址给保存起来。

class DeStrWriteHook implements WriteHook {

private final boolean read;

DeStrWriteHook(boolean read) {

this.read = read;

}

PrintStream redirect;

TraceWriteListener traceWriteListener;

//保存的写入数据地址和写入的数据

public Map<Long,byte[]> dstr_datas=new HashMap<Long,byte[]>();

/**

* long类型转byte[] (大端)

* @param n

* @return

*/

public static byte[] longToBytesBig(long n) {

byte[] b = new byte[8];

b[7] = (byte) (n & 0xff);

b[6] = (byte) (n >> 8 & 0xff);

b[5] = (byte) (n >> 16 & 0xff);

b[4] = (byte) (n >> 24 & 0xff);

b[3] = (byte) (n >> 32 & 0xff);

b[2] = (byte) (n >> 40 & 0xff);

b[1] = (byte) (n >> 48 & 0xff);

b[0] = (byte) (n >> 56 & 0xff);

return b;

}

/**

* long类型转byte[] (小端)

* @param n

* @return

*/

public static byte[] longToBytesLittle(long n) {

byte[] b = new byte[8];

b[0] = (byte) (n & 0xff);

b[1] = (byte) (n >> 8 & 0xff);

b[2] = (byte) (n >> 16 & 0xff);

b[3] = (byte) (n >> 24 & 0xff);

b[4] = (byte) (n >> 32 & 0xff);

b[5] = (byte) (n >> 40 & 0xff);

b[6] = (byte) (n >> 48 & 0xff);

b[7] = (byte) (n >> 56 & 0xff);

return b;

}

@Override

public void hook(Backend backend, long address, int size, long value, Object user) {

if (read) {

return;

}

try {

Emulator<?> emulator = (Emulator<?>) user;

if (traceWriteListener == null || traceWriteListener.onWrite(emulator, address, size, value)) {

//将写入的地址和写入的数据保存下来，先转long为小端序

byte[] writedata=longToBytesLittle(value);

byte[] resizeWriteData=new byte[size];

//将指定大小的数据保存

System.arraycopy(writedata,0,resizeWriteData,0,size);

dstr_datas.put(address,resizeWriteData);

}

} catch (BackendException e) {

throw new IllegalStateException(e);

}

然后我们按之前的步骤。使用这个类来hook。并且遍历一下我们保存出来的结果看和AndroidNativeEmu是不是一致的

public class DestrOllvm {

private final AndroidEmulator emulator;

public DeStrWriteHook trace;

public Module module;

public DestrOllvm(){

emulator=new AndroidARMEmulator("com.example.unicorncourse08");

try {

trace = new DeStrWriteHook(false);

final Memory memory=emulator.getMemory();

LibraryResolver resolver = new AndroidResolver(23);

memory.setLibraryResolver(resolver);

emulator.getBackend().hook_add_new(trace,1,0,emulator);

module=emulator.loadLibrary(new File("unidbg-android/src/test/resources/example_binaries/obf.so"));

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

public static byte[] readFile(String strFile){

try{

InputStream is = new FileInputStream(strFile);

int iAvail = is.available();

byte[] bytes = new byte[iAvail];

is.read(bytes);

is.close();

return bytes;

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

return null ;

}

public static void main(String[] args){

DestrOllvm destr=new DestrOllvm();

String savepath="unidbg-android/src/test/resources/example_binaries/obf.so.new";

byte[] sodata=readFile("unidbg-android/src/test/resources/example_binaries/obf.so");

long base_addr=destr.module.base;

long module_size=destr.module.size;

//遍历保存的写入地址和写入数据

for(Map.Entry<Long, byte[]> item : destr.trace.dstr_datas.entrySet()){

//如果范围是在模块内的。则进行处理

if(item.getKey()>base_addr && item.getKey()<base_addr+module_size){

long offset=item.getKey()-base_addr-0x1000;

System.out.println(String.format("address:0x%x data:%s",offset, OtherTools.byteToString(item.getValue())));

}

然后看看打印的结果和之前是不是差不多的

address:0x3004 data:6A

address:0x3005 data:6E

address:0x3006 data:69

address:0x3007 data:00

address:0x3008 data:67

address:0x3009 data:6F

address:0x300a data:20

address:0x300b data:69

address:0x300c data:6E

对比AndroidNativeEmu的日志是正确的。那么我们完成最后的步骤。生成新的so文件，下面贴上完整代码

public class DestrOllvm {

private final AndroidEmulator emulator;

public DeStrWriteHook trace;

public Module module;

public DestrOllvm(){

emulator=new AndroidARMEmulator("com.example.unicorncourse08");

try {

trace = new DeStrWriteHook(false);

final Memory memory=emulator.getMemory();

//这里的android版本指定后会自动load相关的so

LibraryResolver resolver = new AndroidResolver(23);

memory.setLibraryResolver(resolver);

//设置内存写入的监控

emulator.getBackend().hook_add_new(trace,1,0,emulator);

module=emulator.loadLibrary(new File("unidbg-android/src/test/resources/example_binaries/obf.so"));

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

public static byte[] readFile(String strFile){

try{

InputStream is = new FileInputStream(strFile);

int iAvail = is.available();

byte[] bytes = new byte[iAvail];

is.read(bytes);

is.close();

return bytes;

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

return null ;

}

public static void writeFile(byte[] data,String savefile){

try {

FileOutputStream fos=new FileOutputStream(savefile);

BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(fos);

bos.write(data,0,data.length);

bos.flush();

bos.close();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

public static void main(String[] args){

DestrOllvm destr=new DestrOllvm();

String savepath="unidbg-android/src/test/resources/example_binaries/obf.so.new";

byte[] sodata=readFile("unidbg-android/src/test/resources/example_binaries/obf.so");

long base_addr=destr.module.base;

long module_size=destr.module.size;

ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

//遍历保存的写入地址和写入数据

for(Map.Entry<Long, byte[]> item : destr.trace.dstr_datas.entrySet()){

//如果范围是在模块内的。则进行处理

if(item.getKey()>base_addr && item.getKey()<base_addr+module_size){

//获取到正确的写入的偏移位置

baos = new ByteArrayOutputStream();

Long offset=item.getKey()-base_addr-0x1000;

System.out.println(String.format("address:0x%x data:%s",offset, OtherTools.byteToString(item.getValue())));

//先把前半部分取出来

byte[] start=new byte[offset.intValue()];

System.arraycopy(sodata,0,start,0,offset.intValue());

//然后把后半部分的大小计算出来

int endsize=sodata.length-offset.intValue()-item.getValue().length;

//把后半部分的数据填充上

byte[] end=new byte[endsize];

System.arraycopy(sodata,offset.intValue()+item.getValue().length,end,0,endsize);

//将三块位置的数据填充上

baos.write(start,0,start.length);

baos.write(item.getValue(),0,item.getValue().length);

baos.write(end,0,end.length);

//最后把so保存起来

sodata=baos.toByteArray();

}

writeFile(baos.toByteArray(),savepath);

}

最后ida打开一下生成的so看看结果

最后我们将libcrypt.so以及libcrack.so都直接用unidbg跑一次。然后下面贴上ida查看这两个so的结果

Libcrypt.so的ida结果如下

Libcrack.so的ida结果如下

最后贴上三个例子的下载地址
链接: https://pan.baidu.com/s/1wAgjruBJe-a9T2Y63bKH7w 密码: 4qsj

贴上unidbg的字符串反混淆例子：
https://github.com/dqzg12300/unidbg_tools.git

第五届安全开发者峰会（SDC 2021）议题征集正式开启！

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