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解说一个 iOS APP的逆向破解工程

发布时间:2018-10-10  |  标签:           |  来源:浅黑科技

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今天给大家来一个硬知识科普。

黑客中有一类人,注定跟程序开发者是“死对头”,是宿敌。

他们总跟开发者对着干:

开发者的日常是用一段段代码写出一个个软件,实现各种功能。

他们的日常则是把一个个完整的软件逆推,还原成一段段代码。

他们,就是传说中的“逆向工程师”

假如让你钥匙撬开一把锁,你或许感到无从下手,但如果这把锁的外壳完全透明的,内部结构清晰可见,你便会觉得容易了许多。

在赛博世界里,逆向工程就有这种看穿一个物体的本领。

给他们一个手机APP、电脑程序,用不了多久,就能逆推出程序的运行逻辑,找到里头的关键代码,篡改、破解、发现漏洞。

人们把这种技术叫做“逆向工程”。我们在网上看到的各种破解软件,多半都跟逆向工程有关。

然鹅,

逆向的江湖有正亦有邪。

正义的逆向者只是做安全研究,而那些邪恶的逆向者却拿着这项技能四处干坏事牟利。

比如盗版软件。开发者们累死累活才写好的程序,分分钟就被人逆向破解,植入广告和木马,重新打包成盗版。拼多多变成拼夕夕,一款软件多出好几十个远方表亲。

(网曝各种山寨的彩票软件)

再比如有朋友总抢不到群红包,怀疑有人用了外挂,其实所谓的“抢红包外挂”就是有人逆向破解了微信APP,在里头添加了自动领红包的代码。

(网上流传的破解软件)

对于那些跟钱打交道的金融类APP,逆向破解更是噩梦,一旦APP被逆向,就很容易面临巨额损失。

最近我撩到一位逆向技术大牛,聊了聊手机APP的破解与反破解,今天与诸位浅友分享一下。

话说,这位大牛有点奇特,虽然他是个逆向技术高手,却不去破解别人的手机应用。相反,他的日常是带着团队专门帮 iOS 应用开发者做反破解

来,大家认识一下这位新朋友,他就是通付盾的研发副总裁、 iOS 加固项目的总负责人,华保健。

此人灰常厉害,他是中科大的计算机学博士,做了几十年信息安全、系统渗透等方面的工作,2015年前后还在微软主导过 Office 365 和 必应搜索(Bing)的研发项目,前两年加入通付盾,负责技术研发。

话说华博士一心做技术,人比较腼腆,所以我没能拿到他的1080P高清无码近照,只能从他的微信头像里扣下一张AV画质的照片。关于他的技术故事,我相信非常精彩,不过来日方长,回头再写。

今天继续聊破解和反破解。

一、破解一个APP的标准套路

华保健告诉我,要破解一个苹果手机的APP,其实有一些标准套路。

第一步是脱壳

所谓“壳”,就是原有的软件代码上再外包一层“壳代码”。机器运行程序时,先运行壳代码,这样可以保护应用的代码逻辑不容易暴露。

苹果商店会给每个上架的 iOS APP 都加一层壳。

“不过,这层自带的壳并没什么实质性作用。”

华保健说,由于苹果商店给全世界几百万个 APP 都用的同一种加壳方法,因此全世界的逆向工程师、黑客们都盯着它,老早就做出了针对这种壳的脱壳工具,开源在网上供免费下载,总之,苹果自带的壳分分钟就能脱掉。

脱壳之后,第二步是反编译。

到这一步,幺哥必须给大家先普及一个有趣的计算机知识。

各位同学请看,下图中的两个人是早期的程序员,他们正在检查代码:

也不知道是谁出的主意,早期的计算机代码就这么直接用打孔的方式记录在长长的纸带上。打孔代表1,没打孔代表0,对应着电子元件的开闭状态,以此控制机器运行。

这种原始的代码记录方式叫“机器码”,是一种二进制编码。

相信你已经发现,这种代码记录方式用起来非常麻烦。

据说,当时要编写一个程序,光是打孔就得几天几夜,还容易出错,程序员们不仅每天都在打孔、改错,还得记住一堆 0101010 这样长长的代码。

后来有人发明了一种汇编语言,这才开始用英文字符来替代一串串的二进制字符。

从此,像1000100111011000 这样的代码就可以用“mov ax,bx”这样的一串字母来替代,它的意思是“把b寄存器(一种机器元件)里的数据挪到a寄存器”。

再后来,程序越来越复杂,汇编语言也不够用,更高级的语言就诞生了。比如 C、C++、Java、Python、PHP、Rust、Nodejs 等等……

从此,程序员圈子里便有了“谁才是世界上最好的编程语言之争”……

所以,当今程序世界里的规则是这样的:

程序员们先用高级语言写好程序代码,编译器把它们编译成机器能读懂的机器码用来执行。

逆向工程师的工作恰恰相反,他们直接从机器里抓取机器码,然后反汇编成汇编语言,再反编译成高级语言。

到这里,恭喜你已经学会了反编译的原理,现在我们继续破解iOS应用。

“反编译工具网上有很多,但大体上方法分为两类:静态分析动态调试。”

华保健说,所谓“静态分析”就是在程序不运行的状态直接反编译,把它从二进制的机器码转化成十六进制的编码、再到汇编代码,再到人类能直接理解的语言,一路转化。

在这个过程中,如果对方没有做任何防护措施,你就能直接找到并改掉里头的关键信息,比如版权信息、游戏数值等等,单挑 BOSS 怒刷装备。

(十六进制查看程序是这样子,图源自网络)

华保健告诉我,由于反编译涉及很多不同的语言,所以没法把机器码直接还原成源代码,但是能用伪代码的形式把源代码的逻辑还原个七七八八。

所谓动态调试,顾名思义就是让程序先运行起来,在里头输入不同的值来观察各种组件、函数的反应,从而梳理出它们之间的关系。

如果把静态分析比作翻译一本外国漫画,动态调试就是翻译一部蓝光高清有码外国大片。

在整个过程中,逆向工程师需要反复调试,并且需要给程序打上“断点”,随时暂停下来慢慢欣赏,反复把玩。

经过这两步,一个程序的运行逻辑就被完全还原。接下来,只需要找到登录验证、加密、授权等关键部位找出漏洞,篡改掉关键数据,完成破解,为所欲为。

最后,再从网上买个iOS签名,就能把代码重新打包成一个APP,安装在自己或别人的手机里。

华保健:到这一步,一个iOS应用破解的流程就讲完啦~ 其实破解很简单,就三步,脱壳、反编译、签名打包,懂了吗?

谢幺:懂了!~

华保健:好的,既然懂了,现在随便找个APP去练练手吧~不如就试试破解微信吧!

谢幺:呃……这……

二、如何反破解?

搞懂了逆向破解的基本套路,自然也就能对症下药。

华保健的解决方法是,给APP做加固

如果你玩过《植物大战僵尸》这款游戏,就能理解“APP加固”的意义。

华保健告诉我,通付盾的iOS加固第一步是“环境检测”。

他们会在 APP 的最外层布置很多探针,探针实时监测运行环境,一旦发现手机处于越狱状态,或者发现环境中有逆向分析工具,就立即进入警戒状态,告警提示,或者直接让程序崩溃。

这让我不禁脑补出一万个土豆雷围着代码的样子……

第二步,叫威胁感知。

除了检测运行环境,探针还会实时监测应用的运行状态,因为一旦程序中途中止,那就说明有人设置了“程序断点”,正在做动态调试。

第三步和第四步有些类似,分别是常量加密和符号隐藏。

代码中有一些内容永远是破解者的重点关注对象,比如一些名叫 password 的字符串,比如一些隐秘的URL。

为了防止破解者定位到这些关键位置,“常量加密”会把这些关键的字符都加密隐藏掉。“符号隐藏”类似,也是把一些类名、方法名、属性名加密隐藏起来。

总之,这两步的关键在于“打码”,保护关键部位。

第五步是“代码逻辑混淆”。

这个其实很好理解,我给大家做个比喻:

你想去超市买冈本卷纸杜蕾斯,但又是不想让人知道,于是你先去买了冈本和地瓜回来,又去操场跑两圈,再去趟超市买了卷纸和可乐,最后再去买了杜蕾斯回来。

虽然最后都买回来了冈本卷纸杜蕾斯,但是你隐藏了自己的行动目的。

“代码逻辑混淆”就是这样,在清晰明了的代码里加入各种多余的垃圾指令和代码,把原来的逻辑拆分成各种怪癖语法,改得连亲妈都不认识,从而防止破解。

“只要做完这几步,逆向破解的难度就会大大提高,虽然从理论上来讲没有破解不了的系统,但是只要把破解成本提高到足够高,黑客就会放弃破解,或者转向那些更容易的目标。”

华保健说。

只要做完加固就能抗住大部分破解?

是的。

听起来,反破解挺简单,就那么回事。

然鹅,现实永远比你想象得残酷。

三、“加固是不可能加固的”

“令我头疼的,不是扛不住逆向破解,而是开发者们都不肯用加固。”

华保健说,目前市面上只有20%左右的 iOS 应用做了加固,其中金融类的APP比例略高,但也只有50%左右,很多中小型金融机构甚至银行的APP都没做加固。

谢幺:纳尼?既然加固这么安全,为什么大家都喜欢裸奔呢?

华保健:因为裸奔更凉快呀~

谢幺:???

华保健说,以往的加固方法虽然安全,但弊端也很明显,这跟“衣服穿多了会显得臃肿”是一个道理(果然是裸奔更凉快。。。 。。。 )

首先是拖慢程序性能。

就拿代码逻辑混淆来说,原本一步能干完的活,现在非得分成好多步,为了迷惑对手还得故意磨洋工,那可不就拖慢性能了。

其次是程序体积会更大。

“一般来说,基于源码的加固方式能让程序增大20~30%的体积”,华保健直言,这一点很多开发者都接受不了,因为体积增大会降低用户的下载欲望。

不过,最令开发者受不了的是加固带来的代码泄露风险,以及兼容性问题。

“传统的 iOS 应用加固技术普遍采用的是源码编译的方式,需要开发者把程序的源代码提交给第三方加固平台,光这一点就让不少开发者打退堂鼓。

“并且基于源码的加固过程需要反复改动代码,可能影响对机型、系统版本的兼容适配,导致程序闪退,影响用户体验。”

华保健坦言,在很长一段时间里,他不是在琢磨如何抗住更厉害的逆向破解者,而是在解决“怎么让开发者愿意用加固” 的问题。

一开始,他们试着“戴着镣铐跳舞”,牺牲一小部分安全性来提高性能,却发现解决不了多少问题,并且一味地降低加固强度显然不是个办法。

华保健带着团队研究了大半年,这才想到一个新的思路。

于是他们开始借鉴安卓应用“加壳”的技术思路,直接对 iOS 应用程序的 IPA (iOS程序安装包)进行一层专门的加壳。在此基础上,再用底层二进制代码从程序中抽取出关键部分的代码逻辑进行混淆。

如此一来,开发者就不再需要把程序源代码上传给第三方加固厂商,并且由于不用对源代码进行大量逻辑混淆和修改,加固的性能、安装包体积、兼容性也都可以兼顾。

按照华保健的说法,开发者把 IPA 安装包上传到他们的加固平台,10分钟就能直接加固完成。

通付盾的iOS加固具体的体验和强度如何,幺哥其实没来得及做详细测试,诸位有兴趣可以自己试试。

不过话说到这,我忽然发现,其实华保健遇到的“安全与体验如何平衡”的问题,大部分安全创业者都会遇到。

之前就遇到一个做安全创业的朋友很纳闷,他说自家产品明明比竞争对手的技术更好,更安全,为什么就是干不过别的竞争对手?

最后转了一大圈才发现,因为他的产品太难用了!我的这位朋友是个耿直的技术流,只想着一股脑把安全强度做到最高,却忽略了一件事:安全的本质是维护业务,技术的本质是输出实用价值。

人也好公司也好,偶尔换个视角,兴许看起来像是一种妥协,但实际上也是一种以退为进。

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