使用IDA调试Android原生程序

     今天已是国庆的第五天，白天去武馆训练过后，晚上回来品一杯西湖龙井，更一篇博客，一来帮助需要之人，二来加深自己的理解。

下面就说关于在IDA中Android so的动态调试的问题以及在so的三个层次下断点的操作。

问题篇：

1.动态调试的作用以及与我们常说的脱壳区别之处？

2.IDA的下断点调试的原理？

3.有无反调试的步骤区别？以及原理？

4.反调试与反附加的区别？

5.IDA动态调试so时有哪三个层次？以及如何下断点？

注意：so的动态调试与脱壳在步骤上有很多的相似之处,关于脱壳在后面会详细介绍加壳以及脱壳的发展历程。

解答原理篇：

第一个问题：

曰：动态调试作用有二：

其一：dump内存，即：找准时机dump出解密后的正确文件；

其二：查看每一步状态，进一步分析出正确的逻辑；

脱壳只是我们在调试系统级别的.so文件后 ，找准时机dump出正确而真实的.so文件，而动态调试只不过是手动脱壳的一种表现方式。

第二个问题：

曰：（由于师哥说面试时喜欢问，此处列出来）

下断点原理：

由于下断点有硬件断点和软件断点，我们在这里只说IDA中的软件断点原理：

 X86系列处理器提供了一条专门用来支持调试的指令，即INT 3，这条指令的目的就是使CPU中断（break）到调试器，以供调试者对执行现场进行各种分析。

当我们在IDA中对代码的某一行设置断点时，即：F2，调试器会先把这里的本来指令的第一个字节保存起来，然后写入一条INT 3指令，因为INT 3指令的机器码为11001100b（0xCC）当运行到这的时候CPU会捕获一条异常，转去处理异常，CPU会保留上上下文环境，然后中断到调试器，大多数调试器的做法是在被调试程序中断到调试器时，会先将所有断点位置被替换为INT 3的指令恢复成原来的指令，然后再把控制权交给用户。这样我们就可以愉快的开始调试了。如下图所示也是写调试器的原理图：



第三个问题：

曰：先说无反调试：

1.adb push d:\android_server（IDA的dbgsrv目录下）  /data/local/tmp/android_server（这个目录其实可以随便放，有的反调试会检测这）

2.adb shell 

3.su(一定要有root权限)

4.cd /data/local/tmp

5.chmod 777 android_server(执行权限要给)

6.再开一个cmd

adb forward tcp:23946 tcp:23946（端口转发，调试手机上的某个进程要有协议支持通信）

7.打开待调试的应用程序，就可以愉快的调试了

再来说有反调试：

曰：在很多情况下我们遇到的是有反调试并且用上面的步骤，附加进去以后直接就退出了，这样的例子数不胜数，那就是反调试惹的货。

这时候我们就要改变调试战略了

在上文的基础上：

1.启动android_server;

2.端口转发adb forward tcp:23946 tcp:23946；

3.adb shell am start -D -n 包名/类名；

（说明：以启动模式启动，是停在加载so文件之前，报名在AndroidMainfest文件中可以找到）

4.打开IDA，附加上对应的进程之后，设置IDA中的load so的时机，在debug options中设置一下，后面会有实战部分；

5.adb forward tcp:8700 jdwp:进程号；（jdwp是后面jdb调试器的协议，转换到待调试的指定的应用程序）；

6.jdb -connect com.sun.jdi.SocketAttach:hostname=localhost,port=8700（jdb进行附加）；

7.可以愉快的下断点，开始调试了；

第四个问题：

曰：反调试就是阻止你进行动态调试所采用的一种手段，在下一篇中会进行具体的讲解反调试的手段，以及解决反调试的办法。

反附加，在这块重要的是说jdb的反附加，很多情况下jdb会附加不上，就是会出现“无法附加到目标的VM”这样的问题那是因为在每个应用程序下，有这个android:debuggable="true"才能调试，因为篇幅问题，照样会在下一篇中会针对反附加寻找目前所有解决办法。

第五个问题：

曰：我们知道在so的加载时候有个这个过程：

.init->->.init array->->JNI_Onload->->java_com_XXX;

还有我们在脱壳的过程中会在一些系统级的.so中下断点比如：fopen,fget,dvmdexfileopen,等等

而.init以及.init_array一般会作为壳的入口地方，那我们索性叫它外壳级的.so文件

这里归纳为三类：

应用级别的：java_com_XXX；

外壳级别的：JNI_Onload,.init,.init_array;

系统级别的：fopen,fget,dvmdexfileopen；

对于在应用级别的和系统级别的就不说了比较简单容易理解，这里也是在实现篇中会重点说的，看到上面的.so的加载执行过程我们知道如果说反调试放在外壳级别的.so文件的话我们就会遇程序在应用级核心函数一下断点就退出的尴尬，事实上多数的反调试会放在这，那么过反调试就必须要在这些地方下断点，那么我们就重点的说如何在.init_array和JNI_Onload处理下断点。

实现篇：

这里我们会拿阿里有一年的比赛样本，会放在附件中。

在JNI_Onload处下断点方法一：（双开定位）

1.启动android_server;

2.端口转发以及调试模式启动：如图所示：



3.打开IDA，设置



4.附加上对应的进程进去之后如图：



5.这一步很重要在Debugger option下面选择这三个选项（让在load so的每个接口处停下来）



6.jdwp协议端口转发



7.jdb附加



8.F9执行，忽略提示框；这时候运行到linker处，如图：



9.这时候找JNI_Onload的绝对地址：

基地址+相对地址；

基地址为：ctrl+s显示为：



相对地址，用IDA静态分析libcrack.so可得到相对地止：



绝对地址为：4151E000+1B9C=4151FB9C

按下“G”键输入4151FB9C

如图所示：按下F2下好断点，再按F9执行到断点处就可以愉快的调试了



在JNI_Onload处下断点方法二：（简单好用）

1.首先把要分析的libcrackme.so文件拉进IDA里面在要下断点的JNI_Onload处下好断点如图所示：



2.启动android_server与上面一样；

3.端口转发以及调试模式启动：如图所示



4.先设置一下Debugger 如图所示



5.IDA进行附加进程回到之前静态分析libcrackme.so的IDA界面单击Debugger -> Process options 配置调试信息，这里只需配置hostname为localhost，其余的保持默认设置即可



6.单击Debugger -> Attach to process进行附加进程



7.jdwp转发（当然打开DDMS就不需要这一步了）jdb附加



8.F9执行一路取消就OK，得到如图所示：



是不是很简单？？

在.iniy_array处下断点(与上面方法二雷同)

得到的结果是：






OK，搞定

在JNI_Onload处下断点方法三：（适合于脱壳的时候）



1.可以根据看源码，对应不同版本的系统源码就会发现一点，如下在vm/Native.cpp路径下：



2.我们逆向去看，首先把系统中的libdvm.so a db pull出来，拉到IDA中去分析；

找到JNI_Onload处进行分析：F5可以看到，首先V20进行“JNI_Onload”符号查找，同时在V23有对V20的调用，



回到ARM指令处可以看到如下：



0x50008就是偏移处，这个时候我们就开始下断：

加载上要调试的APK以后，找到libdvm.so的基址，然后加上50008，下断点。如果看不到汇编，那就P一下，下断点，这个比较适合于脱壳的时候。

附件：点击打开链接

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[align=left]1.动态调试一般的Android原生程序[/align] [align=left]实例程序：debugnativeapp[/align] [align=left]①在Android设备中添加、配置android_server程序[/align] [align=left]先将IDA目录下的./dbgsrv/android_server程序拷贝到Android设备下：[/align] [align=left]adb push[IDA]/dbgsrv/android_server /data/local/tmp/[/align] [align=left]配置文件权限属性，使其为可执行文件：[/align] [align=left]adb shell chmod 755/data/local/tmp/android_server[/align] [align=left][/align] [align=left]②将实例程序添加到Android设备[/align] [align=left]adb push debugnativeapp/data/local/tmp/[/align] [align=left]adb shell chmod 755/data/local/tmp/debugnativeapp[/align] [align=left][/align] [align=left]③启动调试服务[/align] [align=left]adb shell/data/local/tmp/android_server[/align]   [align=left][/align] [align=left]④进行端口转发，使PC端口与Android端口可进行交互[/align] [align=left]adb forward tcp:23946tcp:23946[/align] [align=left][/align] [align=left]⑤启动IDA，进行程序调试[/align] [align=left]启动IDA的32bit程序，点击：Debugger-Run-RemoteArmLinux/Android debugger，打开调试程序的设置对话框：[/align] [align=left]Application：对应调试程序所在的路径[/align] [align=left]Directory：对应调试程序所在的目录路径[/align] [align=left]HostName：输入localhost，Port：PC端口[/align] [align=left]点击OK，IDA便可进入调试界面：[/align] [align=left]IDA动态调试的小技巧[/align] [align=left]①调试快捷键：[/align] [align=left]F2设置断点，F4运行到鼠标位置，F7单步步入，F8单步步过，F9运行程序[/align] [align=left]F5/Tab 将相应的简单汇编代表粗略转换为C/C++代码[/align] [align=left][/align] [align=left]②将IDA误识别的代码手动转为ARM汇编代码[/align] [align=left]如下图，程序在Thumb状态执行BX PC，PC最后一位为0，应是跳转到ARM状态，但应IDA仍误识别为16位的Thumb，所以不是正常的程序。[/align] [align=left]如果按快捷键C来直接强制转换，将不成功。应先通过Edit-Segment-Change segment register value(Alt+G)，将Value改为0x00，这时程序会变为下边CODE32的编码方式，但仍非正常转换[/align] [align=left]再按下U，转为未定义[/align] [align=left]最后通过快捷键C，来转换便可成功。如是ARM转为Thumb状态，则相似（将Value改为0x01）[/align] [align=left][/align] [align=left]③修改二进制码并保存修改程序[/align] [align=left]修改：Edit-PatchProgram-Change byte[/align] [align=left]保存：Edit-PatchProgram-Apply patches to input file[/align] [align=left][/align] [align=left]2.调试Android原生动态链接库[/align] [align=left]实例：debugjniso.apk[/align] ①将apk安装在设备中，运行后界面如下，点击“设置标题”按钮，便会调用动态链接库libdebugjniso.so中的jniString()方法返回一个修改标题栏的字符串。在分析加壳程序的壳时，应以调试方式来启动调试程序(adb shell am start-D -n packagename/activityname) [align=left][/align] [align=left]②启动调试服务，进行端口转发[/align] [align=left]adb shell/data/local/tmp/android_server[/align] [align=left]adb forward tcp:23946tcp:23946[/align] [align=left][/align] [align=left]③启动IDA进行程序调试[/align] [align=left]点击Debugger-Attach-RemoteArmLinux/Android debugger，打开设置框[/align] [align=left]HostName：输入localhost，Port：对应PC端口[/align] [align=left]点击OK，便会弹出附加Android进程的对话框，选中进程com.droider.debugjniso[/align] [align=left] [/align] [align=left]④使用jdb来连接上apk的java层[/align] [align=left]jdb -connectcom.sun.jdi.SocketAttach:hostname=127.0.0.1,port=8601[/align] [align=left]程序所对应的端口可通过eclipse中的devices窗口查看，执行上边jdb的命令后，便会在连接上的程序前显示绿色昆虫[/align] [align=left] [/align] [align=left]⑤确定jniString()方法的偏移地址[/align] [align=left]从apk中取出动态链接库文件，并在另启的IDA实例上加载，在反汇编代码中定位方法的程序位置，由下图可知，jniString()方法在相应段中的偏移地址为：0xC38（一般固定不变）[/align] [align=left][/align] [align=left]⑥确定jniString()方法当前的基地址[/align] [align=left]回到调试的IDA，使用Ctrl+S快捷键打开段选择对话框，可查找到libdebugjniso.so当前的基地址为：4B1F2000（随加载改变）[/align] [align=left][/align] [align=left]⑦定位到jniString()方法的程序位置[/align] [align=left]由内存地址=基地址+偏移地址（4b1f2000:00000c38)，可得当前jniString()方法的内存地址为：0x4b1f2c38，使用快捷键G打开地址跳转框，输入内存地址[/align] [align=left]⑧设定断点，进行调试[/align] [align=left]跳转在jniString()方法的程序位置，在0x4b1f2c38行设置断点（F2）[/align] [align=left]点击工作栏上的绿色箭头（F9）让程序运行起来，然后按下Android上的“设置标题”按钮，程序会中断在0x4b1f2c38行，便可进行相应调试。如按F9执行程序，标题修改结果如下：[/align] [align=left]3.另一种调试动态链接库的方法（无需用到jdb）[/align] [align=left]①先使用IDA来加载libdebugjniso.so，定位到jniString()方法的程序位置，并在程序开始处设置下断点[/align] [align=left][/align] [align=left]②点击Debugger-Processoptions，将HostName设置为localhost，然后点击Debugger-Attach to Process，弹出附加Android进程的对话框，选中进程com.droider.debugjniso[/align] [align=left][/align] [align=left]③加载进程后，便会弹出警告框，询问两个文件是否相同，选择same[/align] [align=left]④点击Debugger-Breakpoints-Breakpointlist查看断点列表，可发现原先设置的断点在加载动态库后仍然存在，且定位到相应的内存地址[/align] [align=left]⑤进入断点位置，点击工作栏上的绿色箭头（F9）让程序运行起来，然后按下Android上的“设置标题”按钮，程序会中断在0x4b1f2c38行，便可进行相应调试。[/align]

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转自：http://blog.csdn.net/feibabeibei_beibei/article/details/52740212