[Android Security] 静态分析Android进程——smali文档解析

cp : https://blog.csdn.net/hp910315/article/details/51823236

cp : http://www.jb51.net/softjc/119036.html

静态分析Android进程的两种方法: 
一、阅读反编译生成的Dalvik字节码。 
1、使用文本编辑器阅读baksmali反编译生成的smali文档 
(1)解压apk包

unzip xxx.apk
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(2)用baksmali进行对解压出来的dex文档反编译

java -jar baksmali-2.0.3.jar classes.dex
  • 1

2、使用IDA Pro分析dex文档

二、阅读反编译生成的Java源码 
(1) 使用 dex2jar 把classes.dex转换成jar

java -jar dex2jar classes.dex
  • 1

(2)使用jd-gui 打开这个jar

本篇文章注意介绍第一种方式得到smali文档之后,对应smali文档进行分析。

无论是普通类、抽象类、接口类或者内部类,在反编译的代码中,它们都会以单独的smali文档存放。每个smali文档都由若干语句组成,所有的语句都遵循着一套语法规范。下面来具体介绍。

一、头信息——类的主体信息

在打开smali文档的时候,它的头三行描述了当前类的一些信息。

.class <访问权限> [关键修饰字] <类名>;
.super <父类名>;
.source <源文档名>
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例如:

//===================================================================
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    // ......
}
//===================================================================
.class public Ltestdemo/hpp/cn/test/MainActivity;
.super Landroid/support/v7/app/AppCompatActivity;
.source "MainActivity.java"
//===================================================================
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.class指令表示当前的类名,类的访问权限是public,类名为Ltestdemo/hpp/cn/test/MainActivity,类开头的L是遵循Dalvik字节码的相关约定,表示后面跟随的字符串是一个类。

.super指定了当前类所继承的父类,后面指的就是这个父类的类名,L表示后面跟的字符串是一个类

.source指定了当前类的源文档名

注意:经过混淆的dex文档,反编译出来的smali代码可能没有源文档信息,因此source行的代码可能为空。

这三行就是类的主体部分了,另外一个类是由多个字段或者方法组成。

二、接口 
如果一个类实现了一个接口,那么会在smali文档中使用.implements指令指出。

#interfaces
.implements <接口名>
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同样,#interfaces是注释,.implements是接口关键字。

例如:

//===================================================================
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
    // ......
}
//===================================================================
# interfaces
.implements Landroid/view/View$OnClickListener;
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三、smali基本语法 
Davlik字节码中,寄存器都是32位的,能够支持任何类型,64位类型(Long/Double)用2个寄存器表示; 
Dalvik字节码有两种类型:原始类型;引用类型(包括对象和数组)

1、原始类型

V void (只能用于返回值类型) 
Z boolean
B byte
S short
C char
I int
J long(64位)
F float
D double(64位)
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2、对象类型 
Lpackage/name/ObjectName; 相当于java中的package.name.ObjectName; 
L 表示这是一个对象类型 
package/name 该对象所在的包 
ObjectName 对象名称 
; 标识对象名称的结束

3、数组类型 
[I :表示一个整形的一维数组,相当于java的int[]; 
对于多维数组,只要增加[ 就行了,[[I = int[][];注:每一维最多255个;

对象数组的表示形式: 
[Ljava/lang/String 表示一个String的对象数组;

4、寄存器与变量 
android变量都是存放在寄存器中的,寄存器为32位,可以支持任何类型,其中long和double是64为的,需要使用两个寄存器保存。 
寄存器采用v和p来命名,v表示本地寄存器,p表示参数寄存器。

例如:

//===================================================================
private void print(String string) {
    Log.d(TAG, string);
}
//===================================================================
.method private print(Ljava/lang/String;)V
    .registers 3
    .param p1, "string"    # Ljava/lang/String;

    .prologue
    .line 29
    const-string v0, "MainActivity"

    invoke-static {v0, p1}, Landroid/util/Log;->d(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I

    .line 30
    return-void
.end method
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.registers 3 说明该方法有三个寄存器,其中一个本地寄存器v0,两个参数寄存器p0,p1,细心的人可能会注意到没有看到p0,原因是p0存放的是this。如果是静态方法的话就只有2个寄存器了,不需要存this了。

5、基本指令 
smali字节码是类似于汇编的,如果你有汇编基础,理解起来是非常容易的。 
move v0, v3 把v3寄存器的值移动到寄存器v0上 
const-string v0, “MainActivity” 把字符串”MainActivity”赋值给v0寄存器 
invoke-super  调用父函数 
return-void  函数返回void 
new-instance  创建实例 
iput-object  对象赋值 
iget-object  调用对象 
invoke-static  调用静态函数 
invoke-direct  调用函数

例如:

//===================================================================
@Override
public void onClick(View view) {
    String str = "Hello World!";
    print(str);
}
//===================================================================
# virtual methods
# 参数类型为Landroid/view/View,返回类型为V
.method public onClick(Landroid/view/View;)V
    # 表示有三个寄存器
    .registers 3
    # 参数View类型的view变量对应的是寄存器p1
    .param p1, "view"    # Landroid/view/View;

    .prologue
    .line 24
    #将"Hello World!"字符串放到寄存器v0中
    const-string v0, "Hello World!"

    .line 25
    # 定义一个Ljava/lang/String类型的str变量对应本地寄存器v0
    .local v0, "str":Ljava/lang/String;
    # 调用该类的print方法,该方法的参数类型为Ljava/lang/String,返回值为V
    # 调用print方法传入的参数为{p0, v0},及print(p0, v0),p0为this,v0为"Hello World!"字符串
    invoke-direct {p0, v0}, Ltestdemo/hpp/cn/annotationtest/MainActivity;->print(Ljava/lang/String;)V

    .line 26
    return-void
.end method
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6、if判断语句

if判断一共有12条指令:

if-eq vA, VB, cond_** 如果vA等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA==vB)
if-ne vA, VB, cond_** 如果vA不等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA!=vB)
if-lt vA, VB, cond_** 如果vA小于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA<vB)
if-le vA, VB, cond_** 如果vA小于等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA<=vB)
if-gt vA, VB, cond_** 如果vA大于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA>vB)
if-ge vA, VB, cond_** 如果vA大于等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA>=vB)

if-eqz vA, :cond_** 如果vA等于0则跳转到:cond_** 相当于if (VA==0)
if-nez vA, :cond_** 如果vA不等于0则跳转到:cond_**相当于if (VA!=0)
if-ltz vA, :cond_** 如果vA小于0则跳转到:cond_**相当于if (VA<0)
if-lez vA, :cond_** 如果vA小于等于0则跳转到:cond_**相当于if (VA<=0)
if-gtz vA, :cond_** 如果vA大于0则跳转到:cond_**相当于if (VA>0)
if-gez vA, :cond_** 如果vA大于等于0则跳转到:cond_**相当于if (VA>=0)
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7、循环语句 
常用的循环结构有:迭代器循环,for循环,do while循环。

8、switch分支语句

9、try/catch语句

四、字段

smali文档中,字段的声明使用.field指令,字段分为静态字段和实例字段。

1、静态字段

#static fields
.field <访问权限> static [修饰关键字] <字段名>:<字段类型>

 

可以看到,baksmali在生成smali文档时,会在静态字段声明的起始处添加注释”static fields”,注释是以#开头。

访问权限包括:private、protected、public(三者之一) 
修饰关键字为字段的其他属性,例如,final 
字段名和类型就不用解释了

例如:

//===================================================================
private  static final String TAG = "MainActivity";
//===================================================================
# static fields
.field private static final TAG:Ljava/lang/String; = "MainActivity"
//===================================================================

 

2、实例字段 
相比于静态自动就少了一个static的静态声明而已,其他都一样。

#instance fields
.field <访问权限> [修饰关键字] <字段名>:<字段类型>

例如:

//===================================================================
private Button mButton;
//===================================================================
# instance fields
.field private mButton:Landroid/widget/Button;
//===================================================================

 

五、方法 
smali的方法声明使用的.method指令,方法分为直接方法和虚方法两种。

函数调用
 invoke-direct 调用private函数
invoke-super 调用父类函数
invoke-static 调用静态函数
invoke-virtual 用于调用protected或public函数(相当于C++的虚函数,java的重载函数,只有protect和public能够重载)
还有一种比较特殊的:invoke-xxxxx/range:参数多于5个的时候,要加/rang


 例子:

invoke-virtual {v4, v1}, Ljava/lang/String;->equals(Ljava/lang/Object;)Z

 v4是this,代表 Ljava/lang/String的一个实例,v1是函数的第一个参数,在这里是调用放在V4寄存器中类型为Ljava/lang/String的实例的equal ()方法,并传入参数v1,返回的结果是Z类型,也就是boolean类型。

如果是invoke-static{v4, v1}, 不同遇在于invoke-virtual {v4, v1}的是v4不是this,而是第一个参数。v1是第二个参数,所调用的方法需要两个参数。

1、直接方法 
直接方法指的是该类中定义的方法。

#direct methods
.method <访问权限> [修饰关键字] <方法原型>
    <.registers>
    [.param]
    [.prologue]
    [.line]
    <.local>
    <代码体>
.end method
#direct methods是注释,是baksmali添加的,访问权限和修饰关键字跟字段是一样的。
方法原型描述了方法的名称、参数与返回值。
.registers 指令指定了方法中寄存器的总数,这个数量是参数和本地变量总和。
.param表明了方法的参数,每个.param指令表示一个参数,方法使用了几个参数就有几个.parameter指令。
.prologue指定了代码的开始处,混淆过的代码可能去掉了该指令。
.line指明了该处代码在源代码中的行号,同样,混淆后的代码可能去掉了行号。
.local 使用这个指定表明方法中非参寄存器
//===================================================================
private void print(String string) {
    Log.d(TAG, string);
}
//===================================================================
.method private print(Ljava/lang/String;)V
    .registers 3
    .param p1, "string"    # Ljava/lang/String;

    .prologue
    .line 29
    const-string v0, "MainActivity"

    invoke-static {v0, p1}, Landroid/util/Log;->d(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I

    .line 30
    return-void
.end method
//===================================================================

 

2、虚方法 
虚方法指的是从父类中继承的方法或者实现的接口的方法,它的声明跟直接方法相同,只是起始的初始为virtual methods

//===================================================================
@Override
public void onClick(View view) {
    String str = "Hello World!";
    print(str);
}
//===================================================================
# virtual methods
.method public onClick(Landroid/view/View;)V
    .registers 3
    .param p1, "view"    # Landroid/view/View;

    .prologue
    .line 24
    const-string v0, "Hello World!"

    .line 25
    .local v0, "str":Ljava/lang/String;
    invoke-direct {p0, v0}, Ltestdemo/hpp/cn/annotationtest/MainActivity;->print(Ljava/lang/String;)V

    .line 26
    return-void
.end method
//===================================================================

  

3、静态方法

//===================================================================
public static void setTag(String str) {
    TAG = str;
}
//===================================================================
.method public static setTag(Ljava/lang/String;)V
    .registers 1
    .param p0, "str"    # Ljava/lang/String;

    .prologue
    .line 64
    sput-object p0, Ltestdemo/hpp/cn/annotationtest/MainActivity;->TAG:Ljava/lang/String;

    .line 65
    return-void
.end method
//===================================================================

  

六、注解

如果一个类使用了注解,那么smali中会使用.annotation指令。

#annotations
.annotation [注解属性] <注解类名>
    [注解字段 = 值]
.end annotation

注解的作用范围可以是类、方法或者字段。如果注解的作用范围是类,.annotation指令会直接定义在smali文档中,如果是方法或者字段,.annotation指令则会包含在方法或者字段的定义中。

1、注解类

//===================================================================
@BindInt(100)
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

}
//===================================================================
# annotations
.annotation build Ltestdemo/hpp/cn/annotationtest/BindInt;
    value = 0x64
.end annotation
//===================================================================

2、注解字段

//===================================================================
@BindView(R.id.button)
public Button mButton;
//===================================================================
# instance fields
.field public mButton:Landroid/widget/Button;
    .annotation build Lbutterknife/BindView;
        value = 0x7f0c0050
    .end annotation
.end field
//===================================================================

  

3、注解方法

//===================================================================
@OnClick(R.id.button)
public void click() {
    String str = "Hello World!";
    print(str);
}
//===================================================================
# virtual methods
.method public click()V
    .registers 2
    .annotation build Lbutterknife/OnClick;
        value = {
            0x7f0c0050
        }
    .end annotation

    .prologue
    .line 29
    const-string v0, "Hello World!"

    .line 30
    .local v0, "str":Ljava/lang/String;
    invoke-direct {p0, v0}, Ltestdemo/hpp/cn/annotationtest/MainActivity;->print(Ljava/lang/String;)V

    .line 31
    return-void
.end method
//===================================================================

  

七、应用——smali插桩

插桩的原理就是静态的修改apk的samli文档,然后重新打包。

1、使用上面的方法得到一个apk的smali文档

2、在关键部位添加自己的代码,需要遵循smili语法,例如在关键地方打log,输出关键信息

3、重新进行打包签名

具体例子参考文章:http://drops.wooyun.org/papers/6045

参考文章: 
http://drops.wooyun.org/papers/6045 
http://blog.isming.me/2015/01/14/android-decompile-smali/

关键词:string va 方法 if ljava lang cond 寄存器 类型 view

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