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对APK的一次插桩记录

日期： 来源：看雪学苑收集编辑：oacia

本文为看雪论坛优秀文章
看雪论坛作者ID：oacia

受好友nameless的委托，对一个名叫nokelock的apk进行插桩，希望在日志中打印出蓝牙加密包的密文，密钥与明文，由于本人是第一次对apk进行插桩，于是写了这一篇文章用以学习和记录。



一

什么是插桩?

依据本人的拙见，插桩就是在原来的代码中插入自己写的代码，用以打印某些想要知道的变量的值。
 
在过去学习fuzz的过程中，也有过插桩这一个概念，而过去使用的afl-fuzz是在二进制汇编代码中插桩，这一次是需要在apk中进行插桩，今日总体的插桩流程体验下来，本人明显感觉到在apk中插桩的灵活性明显跟好，而且可操作性更强。



二

对于apk的初步处理


需要插桩的代码位置&&需要打印的变量名称


现在我们给到的是一个base.apk
 
 
如果我们想要对代码进行插桩，那么我们首先需要知道我们要在代码的什么地方去插桩。
 
很幸运当我给到这一个apk的时候，nameless已经找到了需要插桩的代码位于com.nokelock.blelibrary.b.b中。
 
我们用jadx反编译看一下相关的java代码。
 
 
一看代码，这就是很典型的AES加密,而我们需要在日志中打印的变量也一目了然，分别是bArr，bArr2和instance.doFinal(bArr)。


得到apk的smali代码


假如我们想要对apk进行插桩，我们无法直接修改反编译出的java代码，而是需要修改比java代码更加底层的smali代码。
 
简单来说，java和smali代码的关系可以简单类比为c语言和汇编语言之间的关系。
 
那么如何查看smali代码呢?


简单查看smali代码


如果在jadx中，我们可以直接对相关的java代码按一下tab键，然后就能得到更加原始的smali代码。
 
 
但是需要注意的是，虽然这种方式可以查看其smali代码，但是无法重新编译并打包apk，就是说你可以看，但是你改不了。


修改smali代码并重新打包签名生成apk


这里我强烈推荐使用apk easy tool（https://www.52pojie.cn/thread-1411747-1-1.html）这个工具，相当的好用。
 
下载完成之后打开apk easy tool，然后把我们需要反编译的apk拖到这个工具里面，直接先点一下反编译，然后在点一下打开反编译目录，就可以看到apk的smali代码了。
 
 
 
之后根据我们需要插桩的代码的路径(com.nokelock.blelibrary.b.b)一级一级的点进去，就得到了可以直接编辑的smali代码。
 


三

如何插桩?

当我们打开b.smali文件后，通过对相同方法名和形参类型的寻找，我们可以快速定位到如下代码段；

.method public static a([B[B)[B
.locals 2

:try_start_0
new-instance v0, Ljavax/crypto/spec/SecretKeySpec;

const-string v1, "AES"

invoke-direct {v0, p1, v1}, Ljavax/crypto/spec/SecretKeySpec;-><init>([BLjava/lang/String;)V

const-string p1, "AES/ECB/NoPadding"

invoke-static {p1}, Ljavax/crypto/Cipher;->getInstance(Ljava/lang/String;)Ljavax/crypto/Cipher;

move-result-object p1

const/4 v1, 0x1

invoke-virtual {p1, v1, v0}, Ljavax/crypto/Cipher;->init(ILjava/security/Key;)V

invoke-virtual {p1, p0}, Ljavax/crypto/Cipher;->doFinal([B)[B

move-result-object p0
:try_end_0
.catch Ljava/lang/Exception; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0

return-object p0

:catch_0
const/4 p0, 0x0

return-object p0
.end method



.method public static b([B[B)[B
.locals 2

:try_start_0
new-instance v0, Ljavax/crypto/spec/SecretKeySpec;

const-string v1, "AES"

invoke-direct {v0, p1, v1}, Ljavax/crypto/spec/SecretKeySpec;-><init>([BLjava/lang/String;)V

const-string p1, "AES/ECB/NoPadding"

invoke-static {p1}, Ljavax/crypto/Cipher;->getInstance(Ljava/lang/String;)Ljavax/crypto/Cipher;

move-result-object p1

const/4 v1, 0x2

invoke-virtual {p1, v1, v0}, Ljavax/crypto/Cipher;->init(ILjava/security/Key;)V

invoke-virtual {p1, p0}, Ljavax/crypto/Cipher;->doFinal([B)[B

move-result-object p0
:try_end_0
.catch Ljava/lang/Exception; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0

return-object p0

:catch_0
const/4 p0, 0x0

return-object p0
.end method

初见这种smali代码可能会有手足无措的感觉，但是我自己感觉smali代码其实要比汇编更加的简单易懂。
 
回到正题，对于首次插桩，我们可以在github上下载现成的插桩代码Smali插桩自用代码库（https://github.com/SewellDinG/smaliArmory）。
 
用法很简单，首先将代码下载下来之后,将SewellDinGLog.smali直接复制到apk easy tool反编译完成后的那个smail文件夹中如图所示：
 


在哪里插桩?


ok我们重新回到b.smali中。
 
我们可以插桩的代码位置有两处（为什么是这两处，没有别的地方吗----亲身经历，要是插桩在别的地方会无法回编译报错）：
在invoke-static/invoke-virtual/invoke-direct指令返回类型是V之后可以加入。
在invoke-static/invoke-virtual/invoke-direct指令返回类型不是V，那么在move-result-object命令之后可以加入。


插桩代码


invoke-static {}, LSewellDinGLog;->Log()V# 无参数,用来判断函数是否执行
invoke-static {v1}, LSewellDinGLog;->Log(Ljava/lang/Object;)V# 打印字符串
invoke-static {v1}, LSewellDinGLog;->Log([Ljava/lang/Object;)V# 打印数组

这里的插桩代码我们可以结合SewellDinGLog.java来看。

import java.util.Arrays;
import android.util.Log;

public class SewellDinGLog {

public static void Log(String tag, String msg) {//两个参数
Log.d(tag, msg);
}

public static void Log() {//无参数
Log("SewellDinG", "DeBug ...");
}

public static void Log(Object someObj) {//一个参数,打印字符串
Log("SewellDinG", someObj.toString());
}

public static void Log(Object[] someObj) {//一个参数,打印数组
Log("SewellDinG", Arrays.toString(someObj));
}

}

代码很简单，就是直接使用Log来打印变量。
 
随后我们便可以根据插桩的规则，插入相应的代码，位置类似下图：
 
 
随后我们再次打开apk easy tool，点一下回编译，在点一下打开回编译目录，就能找到最新编译成功的apk。
 


查看日志


之后使用adb命令运行该apk，然后使用命令就可以查看打印的日志。

adb logcat -s SewellDinG



四

意料之外的错误

但是当我将插桩后的代码发给nameless后,确实有日志打印出来，但是却是长这个样子的：

F:\platform-tools>adb logcat -s SewellDinG
--------- beginning of main
03-27 12:38:56.882 14325 14325 D SewellDinG: [B@3ad0a72
03-27 12:38:56.882 14325 14325 D SewellDinG: [B@85ec3
03-27 12:38:56.882 14325 14325 D SewellDinG: [B@e41f340
03-27 12:39:05.392 14325 14325 D SewellDinG: [B@4ee0ab4
03-27 12:39:05.392 14325 14325 D SewellDinG: [B@bd596dd
03-27 12:39:05.392 14325 14325 D SewellDinG: [B@9d6c252

我正疑惑呢难道密钥密文明文都是[B@开头的?后来才发现是SewellDinGLog.smali代码有问题。
 
首先我需要打印的是一个byte类型是数组，而打印数组的java代码是长这个样子的。

public static void Log(Object[] someObj) {//一个参数,打印数组
Log("SewellDinG", Arrays.toString(someObj));
}

这里就有问题了呀，直接使用toString方法，对于字节数组来说返回是字节数组的地址而非字节数组的值！



五

处理bug,重新编写代码SewellDinGLog.smali

在这个过程中，我清楚的认识到我应该修改的是smali代码，但是如何修改？
 
我认为最为简便的方法就是先编写java代码，然后再编译成smali代码，可是要怎么实现呢？

我java的运行平台都是IDEA，但是我发现SewellDinGLog.java所需要的包android.util.Log根本就没有，在网上找了找也找不到这个包，之后通过google了很久，才知道我需要安装一个Android Studio（https://developer.android.com/studio）。
 
安装好了之后，就新建一个项目，然后把要运行的代码复制粘贴进去。
 
 
要注意这里Language一定要选Java,不要选Kotlin，不然得像我一样下了很久的安装包最后发现代码根本运行不了。
 
第一次使用Android studio,得需要等大约几十分钟安装运行所需要的包。
 
随后点击File-->Settings-->Plugins,然后在插件市场搜索java2smali，安装完之后重启Android studio，然后在Build-->Compile to smali就可以直接生成smali代码了。
 
为了能够成功Log打印字节数组,我们需要对原先的SewellDinGLog.java代码进行相应的修改，然后使用Build-->Compile to smali生成smail代码。
 
修改后的java代码如下：

package com.example.newlog;

import android.util.Log;

public class SewellDinGLog {
final protected static char[] hexArray = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];
for ( int j = 0; j < bytes.length; j++ ) {
int v = bytes[j] & 0xFF;
hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];
hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];
}
return new String(hexChars);
}
public static void Log(String tag, String msg) {
Log.d(tag, msg);
}

public static void Log() {
Log("SewellDinG", "DeBug ...");
}

public static void Log(byte[] someObj) {
String result = bytesToHex(someObj);
Log("SewellDinG", result);
}

}

随后在同级文件夹下就会生成SewellDinGLog.smali。
 
 
这里要注意的是由于我们的SewellDinGLog.smali是放在apk easy tool反编译后的smali文件夹的根文件夹下,所以我们需要对SewellDinGLog.smali内的代码进行修改。
 
例如我这里：
 
 
那么需要将所有的Lcom/example/newlog/SewellDinGLog全部替换成LSewellDinGLog。
 
变成这样：
 
 
随后和之前的步骤一模一样,把SewellDinGLog.smali复制到smali文件夹内，然后插桩，回编译就可以了。
 
插桩后的apk我们再用jadx反编译看看。
 
发现相较之前多了SewellDinGLog.Log函数用以打印变量的值。
 
 
最后我们也是成功打印出变量的值。

F:\platform-tools>adb logcat -s SewellDinG
--------- beginning of main
03-27 17:18:08.895 31117 31117 D SewellDinG: 05010630303030303082E3C89616017D
03-27 17:18:08.895 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:08.895 31117 31117 D SewellDinG: 6629B62C88A7E50525E92C328AF258E6
03-27 17:18:10.114 31117 31117 D SewellDinG: 732F5CB22C06B0C2D0D17AD31D165805
03-27 17:18:10.114 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:10.114 31117 31117 D SewellDinG: 05020100E3C896010202000000000000
03-27 17:18:11.770 31117 31117 D SewellDinG: 530B1FCA1467A408A321E71F3D152127
03-27 17:18:11.771 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B



六

一个自问自答

Q: 为什么不直接使用android.util.Log中的Log函数来打印,即在需要插桩的位置插入这串代码：

invoke-static {p0, p1}, Landroid/util/Log;->d(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I

而是调用另一个类中的函数来打印呢?
 
A：我认为重写一个Log打印方法,灵活性将会更高，我们可以将复杂的代码先用java编写，然后再编译成smali，这样比直接用smali写代码要更简单方便，只需要插桩的位置添加一个函数方法的调用就可以了。




看雪ID：oacia

https://bbs.kanxue.com/user-home-963320.htm

*本文由看雪论坛 oacia 原创，转载请注明来自看雪社区


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