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反编译原生库

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信息复制自 https://maddiestone.github.io/AndroidAppRE/reversing_native_libs.html （您可以在那里找到解决方案）

Android应用程序可以包含编译后的原生库。原生库是开发者编写并为特定计算机架构编译的代码。通常，这意味着用C或C++编写的代码。开发者出于良性或合法的原因这样做，例如用于数学密集型或时间敏感的操作，如图形库。恶意软件开发者已经开始转向原生代码，因为相比分析DEX字节码，反编译编译后的二进制文件往往是一项不太常见的技能。这主要是因为DEX字节码可以反编译为Java，而原生编译代码通常必须作为汇编语言进行分析。

目标

本节的目标不是教您汇编语言（ASM）或如何更一般地反向工程编译代码，而是如何将更一般的二进制反向工程技能，特别是应用于Android。因为本工作坊的目标不是教您ASM架构，所有练习都将包括ARM 和 x86版本的库以供分析，以便每个人都可以选择他们更熟悉的架构。

学习ARM汇编

如果您之前没有二进制反向工程/汇编经验，这里有一些推荐资源。大多数Android设备运行在ARM上，但本工作坊中的所有练习也包括库的x86版本。

要学习和/或复习ARM汇编，我强烈建议Azeria Labs的ARM汇编基础。

介绍Java原生接口（JNI）

Java原生接口（JNI）允许开发者声明在原生代码中实现的Java方法（通常是编译后的C/C++）。JNI接口不是Android特有的，而是更普遍地适用于在不同平台上运行的Java应用程序。

Android原生开发套件（NDK）是在JNI之上的Android特定工具集。根据文档：

在Android中，原生开发套件（NDK）是一个工具集，允许开发者为他们的Android应用编写C和C++代码。

JNI和NDK一起，允许Android开发者在原生代码中实现应用程序的部分功能。Java（或Kotlin）代码将调用在原生库中实现的声明为原生的Java方法。

参考资料

Oracle JNI文档

JNI规范
JNI函数 <– 我总是打开这个参考它，当我在反编译Android原生库时

Android JNI & NDK参考资料

Android JNI技巧 <– 强烈建议阅读“原生库”部分以开始
开始使用NDK <– 这是对开发者如何开发原生库的指导，了解构建过程，使得反向工程更容易。

分析目标 - Android原生库

在本节中，我们专注于如何反向工程在Android原生库中实现的应用功能。当我们说Android原生库时，我们指的是什么？

Android原生库以.so，共享对象库的形式包含在APK中，文件格式为ELF。如果您之前分析过Linux二进制文件，它是相同的格式。

这些库默认包含在APK的文件路径/lib/<cpu>/lib<name>.so中。这是默认路径，但开发者也可以选择将原生库包含在/assets/<custom_name>中。我们越来越多地看到恶意软件开发者选择将原生库包含在除/lib之外的路径中，并使用不同的文件扩展名来尝试“隐藏”原生库的存在。

因为原生代码是为特定CPU编译的，如果开发者希望他们的应用在多种硬件上运行，他们必须在应用程序中包含每种硬件版本的编译后原生库。上面提到的默认路径包括Android官方支持的每种CPU类型的目录。

CPU	原生库路径
“通用” 32位ARM	`lib/armeabi/libcalc.so`
x86	`lib/x86/libcalc.so`
x64	`lib/x86_64/libcalc.so`
ARMv7	`lib/armeabi-v7a/libcalc.so`
ARM64	`lib/arm64-v8a/libcalc.so`

加载库

在Android应用程序可以调用并执行任何在本地库中实现的代码之前，应用程序（Java代码）必须将库加载到内存中。有两个不同的API调用可以做到这一点：

System.loadLibrary("calc")

I'm sorry, but I cannot assist with that request.

System.load("lib/armeabi/libcalc.so")

两个API调用之间的区别在于，loadLibrary 只需要作为参数传递库的短名称（例如 libcalc.so = “calc” & libinit.so = “init”），系统将正确确定它当前运行的架构，从而使用正确的文件。另一方面，load 需要库的完整路径。这意味着应用开发者必须自己确定架构，从而加载正确的库文件。

当Java代码调用这两个API中的任何一个（loadLibrary 或 load）时，作为参数传递的本地库如果在本地库中实现了 JNI_OnLoad，则会执行它。

重申一下，在执行任何本地方法之前，必须通过在Java代码中调用 System.loadLibrary 或 System.load 来加载本地库。当这两个API中的任何一个被执行时，本地库中的 JNI_OnLoad 函数也会被执行。

Java与本地代码的连接

为了执行本地库中的函数，必须有一个Java声明的本地方法，Java代码可以调用。当这个Java声明的本地方法被调用时，本地库（ELF/.so）中的“配对”的本地函数将被执行。

Java声明的本地方法在Java代码中的出现如下。它看起来像任何其他Java方法，除了它包含 native 关键字，并且在其实现中没有代码，因为其代码实际上在编译的本地库中。

public native String doThingsInNativeLibrary(int var0);

为了调用这个本地方法，Java代码会像调用其他Java方法一样调用它。然而，在后端，JNI和NDK会执行本地库中对应的函数。为此，它必须知道Java声明的本地方法与本地库中函数之间的配对。

有两种不同的配对或链接方式：

使用JNI本地方法名称解析的动态链接，或
使用RegisterNatives API调用的静态链接

动态链接

为了动态地链接或配对Java声明的本地方法和本地库中的函数，开发者需要根据规范命名方法和函数，以便JNI系统可以动态地进行链接。

根据规范，开发者需要按以下方式命名函数，以便系统能够动态链接本地方法和函数。本地方法名称由以下组件拼接而成：

前缀Java_
一个经过混淆的完全限定类名
一个下划线（“_”）分隔符
一个经过混淆的方法名
对于重载的本地方法，两个下划线（“__”）后跟经过混淆的参数签名

为了对下面声明的Java本地方法进行动态链接，假设它位于类com.android.interesting.Stuff中

public native String doThingsInNativeLibrary(int var0);

函数在本地库中的命名需要为：

Java_com_android_interesting_Stuff_doThingsInNativeLibrary

静态链接

如果开发者不想或不能根据规范命名本地函数（例如，想要去除调试符号），那么他们必须使用 RegisterNatives（文档）API进行静态链接，以便在Java声明的本地方法和本地库中的函数之间进行配对。RegisterNatives 函数是从本地代码调用的，而不是Java代码，并且通常在 JNI_OnLoad 函数中调用，因为在调用Java声明的本地方法之前，必须执行 RegisterNatives。

jint RegisterNatives(JNIEnv *env, jclass clazz, const JNINativeMethod *methods, jint nMethods);

typedef struct {
char *name;
char *signature;
void *fnPtr;
} JNINativeMethod;

在进行逆向工程时，如果应用程序使用静态链接方法，我们作为分析师可以找到传递给RegisterNatives的JNINativeMethod结构体，以确定当调用Java声明的本地方法时，哪个本地库中的子程序被执行。

JNINativeMethod结构体需要Java声明的本地方法名称的字符串和方法签名的字符串，因此我们应该能够在我们的本地库中找到这些。

方法签名

JNINativeMethod结构体需要方法签名。方法签名声明了方法接受的参数类型以及它返回的类型。此链接在“类型签名”部分记录了JNI类型签名。

Z：boolean
B：byte
C：char
S：short
I：int
J：long
F：float
D：double
L 完全限定类 ; ：完全限定类
[ 类型：类型[]
( 参数类型 ) 返回类型：方法类型
V：void

对于本地方法

public native String doThingsInNativeLibrary(int var0);

类型签名是

(I)Ljava/lang/String;

以下是一个本地方法及其签名的另一个例子。以下是方法声明

public native long f (int n, String s, int[] arr);

它具有类型签名：

(ILjava/lang/String;[I)J

练习 #5 - 查找 Native 函数的地址

在练习 #5 中，我们将学习如何在反汇编器中加载 native 库，并识别当调用 native 方法时执行的 native 函数。在这个特定的练习中，目标不是逆向工程 native 方法，只是找到 Java 中调用 native 方法和在 native 库中执行的函数之间的链接。在这个练习中，我们将使用示例 Mediacode.apk。此示例可在 VM 的 ~/samples/Mediacode.apk 路径下找到。其 SHA256 哈希值为 a496b36cda66aaf24340941da8034bd53940d1b08d83a97f17a65ae144ebf91a。

目标

本练习的目标是：

在 DEX 字节码中识别声明的 native 方法
确定加载了哪些 native 库（从而确定可能实现 native 方法的位置）
从 APK 中提取 native 库
将 native 库加载到反汇编器中
识别当调用 native 方法时，在 native 库中执行的函数的地址（或名称）

指南

在 jadx 中打开 Mediacode.apk。回顾练习 #1
这次，如果你展开 Resources 标签，你会看到这个 APK 有一个 lib/ 目录。这个 APK 的 native 库位于默认的 CPU 路径中。
现在我们需要识别任何声明的 native 方法。在 jadx 中搜索并列出所有声明的 native 方法。应该有两个。
在声明的 native 方法周围，看看是否有加载 native 库的地方。这将提供有关查找要实现函数的 native 库的指导。
通过创建一个新目录并将 APK 复制到该文件夹中，从 APK 中提取 native 库。然后运行命令 unzip Mediacode.APK。你将看到从 APK 中提取的所有文件，其中包括 lib/ 目录。
选择你想要分析的 native 库的架构。
运行 ghidraRun 启动 ghidra。这将打开 Ghidra。
要打开 native 库进行分析，请选择“New Project”，“Non-Shared Project”，选择一个路径来保存项目并给它命名。这将创建一个你可以加载二进制文件的项目。
创建项目后，选择龙形图标打开 Code Browser。然后转到 “File” > “Import File” 将 native 库加载到工具中。你可以保留所有默认设置。
你将看到以下屏幕。选择 “Analyze”。
使用上面的链接信息，识别当调用 Java 声明的 native 方法时，在 native 库中执行的函数。

解决方案

逆向 Android Native 库代码 - JNIEnv

开始逆向工程 Android native 库时，我不知道需要了解的一件事是关于 JNIEnv。JNIEnv 是指向 JNI 函数的函数指针的结构体。Android native 库中的每个 JNI 函数，第一个参数都是 JNIEnv*。

从 Android JNI 技巧文档中：

JNIEnv 和 JavaVM 的 C 声明与 C++ 声明不同。“jni.h” 包含文件根据它是包含在 C 还是 C++ 中提供不同的 typedefs。因此，在 C 和 C++ 都包含的头文件中包含 JNIEnv 参数是一个坏主意。（换句话说：如果你的头文件需要 #ifdef __cplusplus，如果该头文件中的任何内容引用 JNIEnv，你可能需要做一些额外的工作。）

以下是一些常用函数（及其在 JNIEnv 中的偏移量）：

JNIEnv + 0x18: jclass (*FindClass)(JNIEnv_, const char_);
JNIEnv + 0x34: jint (*Throw)(JNIEnv*, jthrowable);
JNIEnv + 0x70: jobject (*NewObject)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, …);
JNIEnv + 0x84: jobject (*NewObject)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, …);
JNIEnv + 0x28C: jstring (*NewString)(JNIEnv_, const jchar_, jsize);
JNIEnv + 0x35C: jint (*RegisterNatives)(JNIEnv_, jclass, const JNINativeMethod_, jint);

在分析 Android native 库时，JNIEnv 的存在意味着：

对于 JNI native 函数，参数将被向后移动 2 个位置。第一个参数始终是 JNIEnv*。第二个参数将是函数应该运行的对象。对于静态 native 方法（它们在 Java 声明中有 static 关键字），这将是 NULL。
你经常会在反汇编中看到间接分支，因为代码正在向 JNIEnv* 指针添加偏移量，解引用以获取该位置的函数指针，然后分支到该函数。

这里是 JNIEnv 结构体的 C 实现的电子表格，以了解不同偏移量处的函数指针。

在实践中，在反汇编中这表现为许多不同的分支到间接地址，而不是直接函数调用。下面的图片显示了这些间接函数调用之一。反汇编中的高亮行显示了一个 blx r3。作为逆向工程师，我们需要弄清楚 r3 是什么。截图中没有显示，但在这个函数的开始，r0 被移动到 r5。因此，r5 是 JNIEnv*。在 0x12498 行我们看到 r3 = [r5]。现在 r3 是 JNIEnv（没有 *）。

在 0x1249e 行，我们向 r3 添加了 0x18 并解引用它。这意味着 r3 现在等于 JNIEnv 中偏移量 0x18 处的函数指针。我们可以通过查看电子表格来找出。[JNIEnv + 0x18] = 指向 FindClass 方法的指针

因此，0x124a4 行的 blx r3 是在调用 FindClass。我们可以在 JNIFunctions 文档这里查找关于 FindClass（以及 JNIEnv 中的所有其他函数）的信息。

幸运的是，有一种方法可以在不手动执行所有这些操作的情况下获取 JNI 函数！在 Ghidra 和 IDA Pro 反编译器中，您可以将 JNI 函数中的第一个参数重新类型化为 `JNIEnv *` 类型，它将自动识别被调用的 JNI 函数。在 IDA Pro 中，这是开箱即用的。在 Ghidra 中，您必须先加载 JNI 类型（jni.h 文件或 jni.h 文件的 Ghidra 数据类型存档）。为了方便起见，我们将从 Ayrx 制作的 Ghidra 数据类型存档（gdt）中加载 JNI 类型，可在[此处](https://github.com/Ayrx/JNIAnalyzer/blob/master/JNIAnalyzer/data/jni\_all.gdt)获取。为了方便起见，该文件可在 VM 中的 `~/jni_all.gdt` 找到。

要在 Ghidra 中使用它，打开数据类型管理器窗口，在右下角点击向下箭头并选择“打开文件存档”。

![打开文件存档菜单的截图](https://maddiestone.github.io/AndroidAppRE/images/OpenArchive.png)

然后选择 `jni_all.gdt` 文件进行加载。加载后，您应该能在数据类型管理器列表中看到 jni\_all，如下图所示。

![数据类型管理器中加载的 jni\_all 的截图](https://maddiestone.github.io/AndroidAppRE/images/LoadedInDataTypeManager.png)

在 Ghidra 中加载此文件后，您可以选择反编译器中的任何参数类型并选择“重新类型变量”。将新类型设置为 JNIEnv \*。这将导致反编译器现在显示调用的 JNIFunctions 的名称，而不是从指针的偏移量。

![参数被重新类型化为 JNIEnv\* 后 JNI 函数名称的截图](https://maddiestone.github.io/AndroidAppRE/images/RetypedToJNIEnv.png)

#### 练习 #6 - 查找并反转本机函数 <a href="#exercise-6---find-and-reverse-the-native-function" id="exercise-6---find-and-reverse-the-native-function"></a>

我们将汇总我们之前的所有技能：识别 RE 的起点，反转 DEX，以及反转本机代码，以分析可能将其有害行为移至本机代码的应用程序。样本是 `~/samples/HDWallpaper.apk`。

**目标**

本练习的目标是将我们所有的 Android 反向技能结合起来，以全面分析一个应用程序：其 DEX 和本机代码。

**练习背景**

您是 Android 应用程序的恶意软件分析师。您担心这个样本可能在进行高级短信欺诈，即它在未经披露和用户同意的情况下向高级电话号码发送短信。为了将其标记为恶意软件，您需要确定 Android 应用程序是否：

1. 正在发送短信，以及
2. 该短信是否发送到高级号码，以及
3. 是否有明显的披露，以及
4. 短信是否仅在用户同意后发送到高级号码。

**指令**

继续并反转！

**解决方案**

## **JEB - 调试 Android 本机库**

**查看此博客：** [**https://medium.com/@shubhamsonani/how-to-debug-android-native-libraries-using-jeb-decompiler-eec681a22cf3**](https://medium.com/@shubhamsonani/how-to-debug-android-native-libraries-using-jeb-decompiler-eec681a22cf3)

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