覆蓋Windows、Linux、macOS上的Android軟件開發(fā)、逆向分析及動態(tài)調試

關注ARM匯編、Hook、軟件保護、軟件殼及Java層與Native層的逆向分析

系統(tǒng)化的命令和工具介紹、循序漸進的學習路線及生動的應用場景指引動手實踐

本書從平臺搭建和語言基礎開始，循序漸進地講解了Android平臺上的軟件安全技術，提供了對Windows、Linux、macOS三個平臺的支持，涉及與Android軟件安全相關的環(huán)境搭建、文件格式、靜態(tài)分析、動態(tài)調試、Hook與注入、軟件保護技術、軟件殼等主題，涵蓋OAT、ELF等新的文件格式。本書將Java與Native層的軟件安全技術分開講解，加入了與軟件殼相關的章節(jié)，內容安排細致、合理。本書的每一章都以實例講解的方式來展開內容，實踐性較強。

本書適合Android開發(fā)人員、安全研究人員及對Android系統(tǒng)安全感興趣的讀者閱讀。

豐生強，網名“非蟲”，資深軟件安全研究人員。專注軟件安全領域，擁有十余年一線軟件安全研究經驗，喜歡研究和分享流行的、實用的軟件安全技術。

第1章　搭建Android程序分析環(huán)境
1.1　搭建Windows分析環(huán)境 1
1.1.1　安裝JDK 1
1.1.2　安裝Android SDK 2
1.1.3　安裝Android NDK 5
1.1.4　Android Studio集成開發(fā)環(huán)境 6
1.1.5　創(chuàng)建Android模擬器 7
1.1.6　Cygwin 9
1.1.7　Bash on Ubuntu on Windows 11
1.2　搭建macOS分析環(huán)境 12
1.2.1　安裝JDK 12
1.2.2　安裝Android SDK 14
1.2.3　安裝Android NDK 14
1.2.4　Android Studio集成開發(fā)環(huán)境 15
1.3　搭建Ubuntu分析環(huán)境 15
1.3.1　安裝JDK 16
1.3.2　安裝Android SDK 17
1.3.3　安裝Android NDK 17
1.3.4　Android Studio集成開發(fā)環(huán)境 18
1.4　常用逆向分析工具 19
1.5　常用Linux Shell命令 19
1.6　搭建源碼分析環(huán)境 20
1.6.1　在macOS中編譯Android源碼 20
1.6.2　在Ubuntu中編譯Android源碼 26
1.6.3　在Windows中編譯Android源碼 26
1.7　本章小結 27

第2章　如何分析Android程序
2.1　編寫第一個Android程序 28
2.1.1　創(chuàng)建Android工程 28
2.1.2　編譯生成APK文件 30
2.2　破解第一個Android程序 35
2.2.1　破解入手 35
2.2.2　反編譯APK文件 35
2.2.3　分析APK文件 36
2.2.4　修改smali文件的代碼 44
2.2.5　重新編譯APK文件并簽名 45
2.2.6　安裝和測試 47
2.2.7　小結 48
2.3　本章小結 48

第3章　Dalvik可執(zhí)行格式與字節(jié)碼規(guī)范
3.1　Dalvik虛擬機 49
3.1.1　Dalvik虛擬機的特點 49
3.1.2　Dalvik虛擬機與Java虛擬機的區(qū)別 49
3.1.3　虛擬機的執(zhí)行流程 54
3.1.4　虛擬機的執(zhí)行方式 56
3.2　Dalvik語言基礎 56
3.2.1　Dalvik指令格式 57
3.2.2　DEX反匯編工具 58
3.2.3　Dalvik寄存器 59
3.2.4　寄存器命名法 61
3.2.5　Dalvik字節(jié)碼 62
3.3　Dalvik指令集 63
3.3.1　指令類型 64
3.3.2　空操作指令 64
3.3.3　數據操作指令 64
3.3.4　返回指令 65
3.3.5　數據定義指令 65
3.3.6　鎖指令 66
3.3.7　實例操作指令 66
3.3.8　數組操作指令 66
3.3.9　異常指令 67
3.3.10　跳轉指令 67
3.3.11　比較指令 68
3.3.12　字段操作指令 69
3.3.13　方法調用指令 69
3.3.14　數據轉換指令 70
3.3.15　數據運算指令 70
3.4　Dalvik指令練習 71
3.4.1　編寫smali文件 71
3.4.2　編譯smali文件 73
3.4.3　測試運行 73
3.5　本章小結 73

第4章　常見Android文件格式
4.1　庫文件 74
4.1.1　jar包 74
4.1.2　aar包 75
4.2　APK 78
4.2.1　APK文件結構 78
4.2.2　APK文件的生成流程 79
4.2.3　APK的安裝流程 84
4.3　classes.dex 90
4.3.1　DEX文件結構 90
4.3.2　DEX文件的驗證與優(yōu)化過程 104
4.3.3　DEX文件的修改 108
4.3.4　MultiDex 111
4.4　AndroidManifest.xml 113
4.4.1　AndroidManifest.xml文件的格式 113
4.4.2　AXML文件格式 114
4.4.3　AXML文件的修改 121
4.5　resources.arsc 121
4.5.1　ARSC文件格式 122
4.5.2　ARSC文件的修改 128
4.6　META-INF目錄 128
4.6.1　CERT.RSA 128
4.6.2　MANIFEST.MF 129
4.6.3　CERT.SF 130
4.7　ODEX 132
4.7.1　生成ODEX文件 132
4.7.2　ODEX文件格式 132
4.7.3　將ODEX文件轉換成DEX文件 136
4.8　OAT 137
4.8.1　ART虛擬機 137
4.8.2　生成OAT文件 137
4.8.3　OAT文件格式 138
4.8.4　將OAT文件轉換成DEX文件 141
4.9　本章小結 143

第5章　靜態(tài)分析Android程序
5.1　靜態(tài)分析簡介 145
5.2　閱讀smali代碼 145
5.2.1　smali文件結構 145
5.2.2　循環(huán)語句 148
5.2.3　switch分支語句 153
5.2.4　try/catch語句 158
5.3　閱讀Java代碼 163
5.3.1　將DEX文件轉換成jar包 163
5.3.2　jar分析工具 163
5.4　代碼定位技巧 164
5.4.1　入口分析法 164
5.4.2　信息反饋法 165
5.4.3　特征函數法 165
5.5　使用JEB進行靜態(tài)分析 165
5.5.1　安裝JEB 165
5.5.2　JEB的靜態(tài)分析功能 166
5.5.3　JEB的腳本化與插件 169
5.6　使用IDA Pro進行靜態(tài)分析 170
5.6.1　IDA Pro對Android的支持 170
5.6.2　分析DEX文件 170
5.6.3　定位關鍵代碼 172
5.7　使用Androguard進行靜態(tài)分析 174
5.7.1　安裝Androguard 175
5.7.2　Androguard的使用方法 175
5.7.3　使用androlyze.py進行分析 179
5.8　本章小結 182

第6章　動態(tài)分析Android程序
6.1　動態(tài)分析框架 183
6.2　動態(tài)分析技巧 189
6.2.1　代碼注入法 189
6.2.2　棧跟蹤法 192
6.2.3　Method Profiling 193
6.2.4　UI檢查 196
6.3　使用JDB動態(tài)調試APK 198
6.4　使用JEB動態(tài)調試APK 200
6.5　使用IDA Pro動態(tài)調試APK 201
6.6　本章小結 203

第7章　ARM反匯編基礎
7.1　Android與ARM處理器 204
7.1.1　ARM處理器架構概述 204
7.1.2　Android支持的處理器架構 205
7.2　Android ARM EABI 206
7.2.1　armeabi 206
7.2.2　armeabi-v7a 207
7.2.3　arm64-v8a 208
7.3　ARM原生程序的生成過程 208
7.3.1　預處理 210
7.3.2　編譯 211
7.3.3　匯編 215
7.3.4　鏈接 215
7.4　ARM匯編語言 216
7.4.1　ARM匯編程序結構 216
7.4.2　匯編指令 221
7.4.3　寄存器 223
7.4.4　處理器尋址方式 224
7.4.5　子程序參數傳遞 227
7.5　ARM匯編指令集 230
7.5.1　ARM指令集分類 230
7.5.2　ARM指令編碼 231
7.5.3　ARM指令格式解析 233
7.5.4　常見ARM指令 234
7.6　Thumb匯編指令集 240
7.6.1　16位Thumb指令編碼 240
7.6.2　16位Thumb指令格式解析 241
7.6.3　32位Thumb指令編碼 242
7.6.4　32位Thumb指令格式解析 244
7.7　AArch64匯編指令集 246
7.7.1　AArch64指令編碼 246
7.7.2　AArch64指令格式解析 247
7.8　本章小結 250

第8章　Android原生程序開發(fā)與逆向分析
8.1　原生程序開發(fā) 251
8.1.1　原生程序工程 252
8.1.2　STL的選擇 253
8.1.3　JNI 254
8.1.4　編譯選項與配置項 256
8.2　原生程序移植 256
8.2.1　ADT項目的移植 257
8.2.2　UNIX開源項目的移植 258
8.2.3　CMake項目的移植 262
8.2.4　其他類型項目的移植 264
8.3　原生程序入口函數 264
8.3.1　原生程序入口函數分析 264
8.3.2　so入口函數分析 269
8.4　原生程序文件格式 271
8.4.1　原生程序的文件類型 271
8.4.2　AArch64 ELF文件格式 274
8.4.3　Program Header Table 278
8.4.4　Section Header Table 281
8.4.5　.dynamic節(jié)區(qū) 283
8.4.6　字符串表 285
8.4.7　符號表 286
8.4.8　got表與plt表 287
8.4.9　地址重定位表 291
8.5　原生程序逆向分析工具 295
8.5.1　NDK Toolchain 295
8.5.2　IDA Pro 297
8.5.3　Hopper 301
8.6　原生C程序逆向分析 302
8.6.1　編譯原生C程序 303
8.6.2　for循環(huán)分支結構 305
8.6.3　while循環(huán)分支結構 309
8.6.4　if……else分支結構 312
8.6.5　switch循環(huán)分支結構 316
8.6.6　優(yōu)化后的C程序 319
8.7　原生C++ 程序逆向分析 321
8.7.1　C++ STL的逆向分析 322
8.7.2　C++ 類的逆向分析 326
8.7.3　C++ 程序的RTTI 332
8.8　原生so動態(tài)庫逆向分析 336
8.9　本章小結 337

第9章　Android原生程序動態(tài)調試
9.1　gdb調試器 338
9.1.1　ndk-gdb腳本 338
9.1.2　配置gdb調試器 339
9.1.3　gdb調試器的常用命令 340
9.1.4　使用gdb調試Android原生程序 342
9.1.5　gdb調試器的GUI前端 344
9.2　lldb調試器 346
9.2.1　配置lldb調試器 346
9.2.2　lldb調試器的常用命令 348
9.2.3　使用lldb調試Android原生程序 350
9.2.4　lldb調試器的GUI前端 353
9.3　使用IDA Pro調試Android原生程序 353
9.4　本章小結 358

第10章　Hook與注入
10.1　Hook的類型 359
10.1.1　Dalvik Hook 359
10.1.2　ART Hook 362
10.1.3　LD_PRELOAD Hook 364
10.1.4　GOT Hook 366
10.1.5　Inline Hook 367
10.2　Hook框架Xposed 368
10.3　Hook場景與應用 372
10.3.1　開啟日志調試輸出 372
10.3.2　APK插件 373
10.3.3　繞過SSL Pinning 373
10.4　動態(tài)注入 374
10.4.1　so動態(tài)庫注入 374
10.4.2　DEX注入 376
10.5　注入框架Frida 377
10.5.1　Frida的安裝與配置 377
10.5.2　執(zhí)行注入與Hook 378
10.5.3　跟蹤Native方法 384
10.6　本章小結 386

第11章　軟件保護技術
11.1　軟件保護技術簡介 387
11.2　軟件混淆技術 388
11.2.1　源碼混淆 389
11.2.2　模板混淆 389
11.2.3　AST混淆 391
11.2.4　IR混淆 397
11.2.5　DEX混淆 397
11.2.6　DEX二次混淆 399
11.3　資源保護 401
11.4　完整性校驗 403
11.5　反調試技術 404
11.5.1　調試器狀態(tài)檢測 404
11.5.2　調試器端口檢測 404
11.5.3　進程狀態(tài)檢測 406
11.6　運行環(huán)境檢測 407
11.6.1　模擬器檢測 407
11.6.2　Root檢測 409
11.6.3　Hook檢測 409
11.7　本章小結 411

第12章　軟件殼
12.1　Android軟件殼 412
12.2　軟件殼的特征與偵察 413
12.2.1　編譯器指紋 413
12.2.2　軟件殼的特征 416
12.2.3　查殼工具 418
12.3　動態(tài)加載型殼 418
12.3.1　緩存脫殼法 418
12.3.2　內存Dump脫殼法 419
12.3.3　動態(tài)調試脫殼法 420
12.3.4　Hook脫殼法 423
12.3.5　系統(tǒng)定制脫殼法 424
12.4　代碼抽取型殼 425
12.4.1　內存重組脫殼法 425
12.4.2　Hook脫殼法 427
12.4.3　系統(tǒng)定制脫殼法 427
12.5　代碼混淆殼 429
12.5.1　LLVM基礎 430
12.5.2　編寫Pass 434
12.5.3　Obfuscator-LLVM 440
12.5.4　代碼混淆殼的脫殼 443
12.6　本章小結 451