Android逆向分析案例——某地图的定位请求分析

微信里面有个“附近的人”，相信大家都知道，大概的原理就是调用腾讯地图的sdk进行定位，然后把个人的定位信息发到微信服务器上进行处理，再把一定范围内的人的信息返回并用列表的形式显示出来。

因为刚踏入逆向分析这行，所以抱着学习的态度，研究一下大公司的东西，涨一下知识，嗯，本次的案例就是分析腾讯地图中定位请求数据的加解密，以及搭建简易的APK模拟实现定位请求。

为了分析这一案例，是要掌握一定的分析工具的，其中包括APKTOOL， Sublime-Text， Xposed框架，Wireshark等。

嗯，作为分析笔记，我就不细说了，只是将分析的步骤一步步地列举出来。

首先，下载微信APK，利用APKTOOL在DOS下敲命令生成smali文件夹，这个过程我就不说了，前面博客已介绍过APKTOOL的使用方法。对于初学者来说，他们喜欢看到直接明了的源代码，所以他们会喜欢用dex2jar去反编译，并利用jd-gui去查看代码，包括我当初也是如此，但现在我为什么不用dex2jar和jd-gui去分析呢？再往下看看



然后用smali文件查看工具Sublime-Text 3打开其刚刚生成的smali文件夹，如下图：



嗯，反编译出来的文件数量令人感到窒息的，是不是有点感到逆向分析的痛苦了？要在如此多的smali文件里找到对应的类，并定位到关键的代码，这是需要一定的技巧的，不然你就只能码海捞针了。顺便一提，这货混淆得太好了，里面的可读性非常差，而且通过smali可以看到代码是有一定的复杂性的，特别多goto语句，所以如果用jd-gui浏览代码的话，是很不准确的，而且有一些内部类jd-gui是不会显示出来的等等。。。总而言之，smali的表达基本是正确的，但jd-gui转变过程并没有那么智能，所以jd-gui所表达的信息很大程度是错的，只能辅助用，不能依赖。

既然我们要找的是地图地位请求，那么肯定涉及到网络，那么又怎么能少了抓包过程呢？好，进入微信，打开wireshark，在点击“附近的人”按钮同时观察wireshark抓到的包，主要是Http协议的包。很好抓，如下图：



接着，我们右键打开选项，并选择“追踪流”，查看Http请求数据的TCP流，并尝试去从请求中找到关键字符串：



可以从抓到的包看到，在请求行和请求头中有我们想要的关键字符串，至于请求体就不用细看了，已被加密过，但我们的目的就是要分析其加解密原理。

SO，接下来一步就是通过关键字符串，在码海中定位到关键的代码。

先回到刚才用Sublime-Text打开smali文件夹的界面，在界面中找到ct包(包名已被混淆，实际就是集成地图sdk的jar包)，在该包下的所有smali文件查找刚才抓包的关键字符串，这里只用了“/loc?c=1&mars=0&obs=1”中的“mars”进行查找。



我们可以看到，在搜索结果里找到了该字符串在哪里被调用了，很好，就在br.smali这个文件中，那么我们找到br.smali文件，并打开它：



然后，可以看到字符串是在br.smali中的a(II)方法中调用的，那么我们就继续顺藤摸瓜~根据smali语法，构造搜索字符串“Lct/br;->a(II)”， 通过这个字符串，我们可以利用Find in Floder的搜索功能，知道在哪里调用了这个函数：



不错，已经找到了核心文件bz.smali，我就先说了吧，该类有两个内部类一个bz$1，另一个bz$a（美元符号代表内部类），bz$1是一个继承了Runnable的一个线程类，bz$a就是一个封装数据的类，包括加密后的数据和请求地址。

因为我们是要找到加解密的原理，所以在找关键代码的时候，要多留心带有String类，和byte[]数组参数的函数，这些往往就是我们的Target~

so，不妨大致浏览一下bz.smali里涉及到String和byte[]的函数:



看到红色圈出来的代码了吗，那就是关键代码了。我就先直接说了吧，1：String为数据明文 ，   2. 3：明文.getBytes("gbk")得到byte[]， 4：b$a类的a方法，该方法就是利用java中的DeflaterOutputStream压缩处理，  5：将压缩后的byte[]作为参数放到 bz类的a方法中处理，该方法内还调用了so库的本地方法进行异或加密，这个后面会说明， 6：初始化一个bz$a类，该类封装了加密后的数据byte[]和地址String。

当初始化bz$a类后，它会被压进一个LinkedBlockingQueue队列中，即调用其offer方法；然后在bz$1线程类，再次take出来，将其byte[]  get出来，作为Http请求体的数据。

那么，有人就问，为什么你就确定一定会调用这个函数呢？Good Question，别看我说得那么轻松，实际在通过关键字符找关键代码的同时，有必要通过Xposed框架的hook技术来验证是否调用了这个函数，又或者hook这个函数，查看其参数和参数的变化等，这也是很重要的。Xposed框架使用前面博客有介绍，这里不费口水了。

下面就是我通过Xposed框架中的一个模块，hook到这个函数的：



从上图可以看到，我hook了bz的函数a，并获得其第一个参数String，并打印在Log中，可见确实是一段明文，这段明文是Json格式的，里面包含了各种信息，包括手机imei, imsi，mac, 以及基站和周边wifi的信息。

这样一来，我们就可以确定这个函数确实是被调用了。

明文getBytes("gbk")调用了压缩处理的函数， b$a->a([B)[B （smali格式的调用），那么我们可以利用jd-gui打开b.smali文件，并查看其内部类a中的a方法（丫的，混淆得太恶心了，都是什么abcd什么鬼的~），切记，不要依赖jd-gui，上面的信息只能作为大概参考：



从红色圈住的代码看到，就是DeflaterOutputStream的压缩处理，该a方法的下面还有一个b方法，处理的原理反过来的，即用InflaterInputStream对http的返回数据进行解压缩处理：



除了对数据进行解压缩处理外，还有一个异或加密，我们上面提到的步骤5：将压缩后的byte[]作为参数放到 bz类的a方法中处理，该方法内还调用了so库的本地方法进行异或加密，实际上可以通过顺藤摸瓜找到最终函数：



调用了e类的 o方法，该方法是native方法，用一般的方法是看不了so库内的代码的，但IDA PRO貌似是可以看其汇编代码分析的，这个是有一定难度的。不过，这里我们可以假定它里面的处理只是一个简单的异或加密，那么我们就可以修改参数，将byte[]全部置0，通过异或运算找出其key。这是关键点，通过000000^key=key。

因为 e的o函数调用内嵌在bz的a([BI)方法里，所以我们只需要hook外面那层函数就可以了，注意，这里的bz有两个a方法，混淆得恶心，但参数是不一样的：



我这里new了一个长度为100，值全为0的byte[]，key和0异或等于key本身，那么我们看看是否这个本地方法里的处理是不是异或？



从Log中可以看到，before是0，after是8个字节为一循环体的字节数组，显然，这是个以 8个字节为key的异或加密，很好，看脸破解了就省事了，哈哈~

至此，整个数据从明文到密文就分析完成了，至于http返回后的数据实际上只需要解压操作就出明文了，不再需要异或处理一次，所以就不讲返回数据的处理了。

接下来，数据处理完了，那么就分析是怎么发送请求的。

还记得上面抓包的那个图不？可以在请求数据中看到请求头有关键字符串“Halley-sdk.......”，通过这个字符串，在sublime text中“find in folder”，在文件夹内搜索到该关键字符串，然后顺藤摸瓜，后面你懂的，找到文件后，分析一下smali，大概就是用了apache接口的HttpClient进行一个请求而已。

那么，到这里，我们需要梳理一下，直接上流程图吧：



好了，有了思路，那么就用java进行模拟吧，我是在eclipse上模拟的，当然，也可以在Android Studio上写个简单APK。

eclipse中我用了两种Http请求，一种是HttpClient，地图sdk中用得方法，需要导入httpclient，httpcore， httpmine三个jar包，貌似还需要有个logging的jar包，都需要到Apache的官网下载；第二种是HttpURLConnection，这个java本身提供，虽然实现起来稍麻烦，但还是可以的。之所以要用第二种方法，是因为Android Studio把第一种方法中的四个包都导进去的时候由于工具本身bug会导致打包不成功，生成不了APK，很郁闷~

下面把代码贴出来：

public class MainActivity extends Activity {

private Button btnRequest;
private TextView tvRequest, tvResponse;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);

tvRequest=(TextView)findViewById(R.id.tv_request_data);

tvResponse=(TextView)findViewById(R.id.tv_response_data);

btnRequest=(Button)findViewById(R.id.btn_request);
btnRequest.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
tvRequest.setText(generateJsonObject().toString());
tvResponse.setText("");
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try{
URL url=new URL("http://lbs.map.qq.com/loc?c=1&mars=0&obs=1");
HttpURLConnection httpConn=(HttpURLConnection)url.openConnection();
httpConn.setDoOutput(true);
httpConn.setDoInput(true);
httpConn.setUseCaches(false);
httpConn.setRequestMethod("POST");
httpConn.setRequestProperty("Connection", "Keep-Alive");

DataOutputStream dos=new DataOutputStream(httpConn.getOutputStream());
dos.write(xorEncrypt(deflater(generateJsonObject().toString().getBytes("gbk"))));
dos.flush();
dos.close();

int resultCode=httpConn.getResponseCode();
Log.d("zz", "resultCode:"+resultCode);
if(resultCode==HttpURLConnection.HTTP_OK){
Log.d("zz", "http response ok"+resultCode);
final ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer=new byte[1024];
InputStream is=httpConn.getInputStream();
int i=0;
while((i=is.read(buffer))!=-1){
baos.write(buffer, 0, i);
}
tvResponse.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try{
tvResponse.setText(new String(inflater(baos.toByteArray()), "gbk"));
}catch (Exception e){

}

}
});
}

}catch (Exception e){

}
}
}).start();
}
});

}

//拼接一个明文JSONObect
private JSONObject generateJsonObject(){
JSONObject dataJson=new JSONObject();
try{
dataJson.put("version", "4.5.9.3");
dataJson.put("address", 1);
dataJson.put("source", 203);
dataJson.put("access_token", "9d9e8211360ba90b8fbda2fcdbed21");
dataJson.put("app_name", "wechat");
dataJson.put("app_label", "微信_6.3.18");
dataJson.put("bearing", 1);
dataJson.put("control", 2);
dataJson.put("pstat", 5);
dataJson.put("wlan", getWlanInfo());
dataJson.put("attribute", getAttributeInfo());
dataJson.put("location", new JSONObject());
dataJson.put("cells", getCellsInfo());
dataJson.put("wifis", getWifisInfo());
}catch (JSONException jsonException){

}
return dataJson;
}

private JSONObject getWlanInfo(){
WifiManager wifiManager=(WifiManager)getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
WifiInfo wifiInfo=wifiManager.getConnectionInfo();
int rssi=wifiInfo.getRssi();
String ssid=wifiInfo.getSSID();
String bssid=wifiInfo.getBSSID();

JSONObject wlanJson=new JSONObject();
try{
wlanJson.put("mac", bssid);
wlanJson.put("rssi", rssi);
wlanJson.put("ssid", ssid);
}catch (JSONException e){

}
return wlanJson;
}

private JSONObject getAttributeInfo(){
WifiManager wifiManager=(WifiManager)getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
WifiInfo wifiInfo=wifiManager.getConnectionInfo();
String mac=wifiInfo.getMacAddress().replace(":", "");

TelephonyManager telephonyManager=(TelephonyManager)getSystemService(TELEPHONY_SERVICE);
String imei=telephonyManager.getDeviceId();
String imsi=telephonyManager.getSubscriberId();

JSONObject attributeJson=new JSONObject();
try{
attributeJson.put("mac", mac);
attributeJson.put("imsi", imsi);
attributeJson.put("imei", imei);
attributeJson.put("qq", "");
attributeJson.put("phonenum", "");
}catch (JSONException e){

}
return attributeJson;
}

private JSONArray getCellsInfo(){
TelephonyManager telephonyManager=(TelephonyManager)getSystemService(TELEPHONY_SERVICE);
JSONArray jsonArray=new JSONArray();
JSONObject cellJson=new JSONObject();
try {
cellJson.put("mcc", 460);
cellJson.put("mnc", 0);
cellJson.put("lac", 42360);
cellJson.put("cellid", 45370604);
cellJson.put("rss", -88);
cellJson.put("seed", 1);
}catch (JSONException e){

}
jsonArray.put(cellJson);
return jsonArray;
}

private JSONArray getWifisInfo(){
JSONArray jsonArray=new JSONArray();
WifiManager wifiManager=(WifiManager)getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
wifiManager.startScan();
List<ScanResult> wifis=wifiManager.getScanResults();
for(ScanResult wifi:wifis){
JSONObject wifiJson=new JSONObject();
try{
wifiJson.put("mac", wifi.BSSID);
wifiJson.put("rssi", wifi.level);
jsonArray.put(wifiJson);
}catch (JSONException e){

}
}
return jsonArray;
}

//压缩
public byte[] deflater(byte[] bytes) throws IOException{
if (bytes == null)
return null;
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
DeflaterOutputStream dos = new DeflaterOutputStream(baos);
dos.write(bytes, 0, bytes.length);
dos.finish();
dos.flush();
dos.close();
return baos.toByteArray();
}

//解压
public static byte[] inflater(byte[] bytes) throws IOException{
if (bytes == null)
return null;
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bytes);
InflaterInputStream iis = new InflaterInputStream(bais);
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[1024];
int i = 0;
while((i=iis.read(buffer))!=-1)
{
baos.write(buffer, 0, i);
}
baos.flush();
return baos.toByteArray();
}

//异或加密
public byte[] xorEncrypt(byte[] bytes){
byte[] key=new byte[]{-67, 39, -29, 21, 51, 115, 19, -105};
byte[] encryptedBytes=new byte[bytes.length];
for(int i=0; i<bytes.length; i++){
encryptedBytes[i]=(byte)(bytes[i]^key[i%8]);
}
return encryptedBytes;
}

}

布局文件：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical">

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="请求数据："
android:textSize="18sp"/>

<ScrollView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:paddingLeft="10dp"
android:paddingRight="10dp"
android:layout_weight="2">
<TextView
android:id="@+id/tv_request_data"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"/>
</ScrollView>

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="20dp"
android:text="响应数据："
android:textSize="18sp"/>

<ScrollView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:paddingLeft="10dp"
android:paddingRight="10dp"
android:layout_weight="1">
<TextView
android:id="@+id/tv_response_data"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"/>
</ScrollView>

<Button
android:id="@+id/btn_request"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center_horizontal"
android:text="定位请求"/>
</LinearLayout>

记得加上权限：

<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE"/>
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
<uses-permission android:name="android.permission.READ_PHONE_STATE"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
<uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE"/>

运行效果：