Android4.0内存Dex数据动态加载技术

英文原版下载地址：http://2013.hackitoergosum.org/presentations/Day1-05.Nifty%20stuff%20that%20you%20can%20still%20do%20with%20Android%20by%20Xavier%20Martin.pdf

 

 

 

 

一、Android DEX 动态加载技术

 

      在Android开发过程中，开发者可以使用DexClassLoader动态加载另一个DEX文件。

 

      API接口：

 

         DexClassLoader(String dexPath, String optimizedDirectory, String libraryPath,ClassLoader parent)

      缺点：需要DEX以文件形式明文存放在存储设备上。

 

 

 

 

     Android4.0版本增加了对内存中DEX数据的动态加载，这样就克服了使用DexClassLoader时DEX以文件形式明文存放在存储设备上的缺点，内存中DEX数据可以来源于解密后的文件或者网络。这样就增加了DEX数据的安全性。但是DexClassLoader并没有暴露该种加载方式。开发者需要在JAVA层实现自己的Dex ClassLoader。

 

   

 

    Android相关源代码位置：

 

   JAVA层源代码：libcore\dalvik\src\main\java\dalvik\system\DexFile.java

 

   /*

     * Open a DEX file based on a {@code byte[]}. The value returned

     * is a magic VM cookie. On failure, a RuntimeException is thrown.

     */

    nativeprivatestaticint openDexFile(byte[] fileContents);

 

 

   开发者可以通过反射调用DexFile实现自己的Dex ClassLoader，但是这种方式DEX数据在JAVA层，比较容易获取，安全度比较低。

   开发者可以通过JNI调用底层函数解析：

 

   C++层源代码：dalvik2\vm\native\dalvik_system_DexFile.cpp

 

 

 

 

    const DalvikNativeMethod dvm_dalvik_system_DexFile[] = {

              { "openDexFile", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;I)I",Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile },

              { "openDexFile", "([B)I",Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray },

              { "closeDexFile", "(I)V",Dalvik_dalvik_system_DexFile_closeDexFile },

              { "defineClass", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/ClassLoader;I)Ljava/lang/Class;",Dalvik_dalvik_system_DexFile_defineClass },

              { "getClassNameList", "(I)[Ljava/lang/String;",Dalvik_dalvik_system_DexFile_getClassNameList },

              { "isDexOptNeeded", "(Ljava/lang/String;)Z",Dalvik_dalvik_system_DexFile_isDexOptNeeded },

              { NULL, NULL, NULL },

   };

 

  

 

   第一步首先获取Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray方法指针：

 

 

 

 

   JNINativeMethod *dvm_dalvik_system_DexFile;

 

   void (*openDexFile)(const u4* args, JValue* pResult);

   JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {

       void *ldvm = (void*)dlopen("libdvm.so", RTLD_LAZY);

       dvm_dalvik_system_DexFile = (JNINativeMethod*)dlsym(ldvm, "dvm_dalvik_system_DexFile");

 

       lookup(dvm_dalvik_system_DexFile, "dvm_dalvik_system_DexFile", "([B)I", &openDexFile)

 

   }

   int lookup (JNINativeMethod *table, const char *name, const char *sig, void (**fnPtrout)(u4 const *, union JValue *)) {

        int i = 0;

        while (table[i].name != NULL) {

           if ( (strcmp(name, table[i].name) == 0) && (strcmp(sig, table[i].signature) == 0) ) {

                 *fnPtrout = table[i].fnPtr;

                 return 1;

 

            }

            i++;

        }

       return 0;

   }

 

 

 

 

 

   第二步调用Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray方法解析Dex数据

 

     ArrayObject *ao; // header+dex content

     u4 args[] = { (u4)ao };

     JValue pResult ;

     jint result ;

    openDexFile(args, &pResult);

    result = (jint)pResult.l;

    return result;

 

 

 

 

   第三步实现JAVA层Dex ClassLoader完成类的加载：

 

      int cookie = openDexFile(...);

      Class<?> cls = null;

      String as[] = getClassNameList(cookie);

      for(int z=0; z<as.length; z++) {

           if(as[z].equals("com.immunapp.hes2013.MainActivity")) {

                cls=defineClass(as[z].replace('.', '/'), context.getClassLoader(), cookie );

      } else {

               defineClass(as[z].replace('.', '/'), context.getClassLoader(), cookie );

      }

 

 

 

 

 

  缺点：只能使用在Android4.0以上设备

 

 

 

 

二、自篡改Davlik字节码（原理：http://blog.csdn.net/androidsecurity/article/details/8833710）

 

 

 

 

   1、搜索内存查找DEX特征（dex\n035）

 

 

        读取\proc\self\maps文件获取dex map地址

 

        它将以_SC_PAGESIZE内存页对齐, 相对Map开始地址偏移0x28

 

   2、DEX格式解析（http://blog.csdn.net/androidsecurity/article/details/8664778）

 

   3、找到代码正确的位置

 

        第一步定位到具体类，第二步定位到具体方法，获取方法字节码相对data section偏移量。

 

   4、解锁内存

 

        mprotect((unsigned char*)aligned,PROT_WRITE | PROT_READ, len);

 

 

  5、修改相应的代码

 

        memcpy((unsigned char*)code_off,opcodes, len);