Awesome

为代表性的 crackme 总结相关知识点。一緒に頑張りましょう！

[TOC]

工具列表

mobicrackNDK.apk

来自福建海峡两岸CTF 2015。

JNI_Onload 中通过 RegisterNatives 动态注册 jni 函数

相关函数：

signed int __fastcall JNI_OnLoad(_JavaVM *a1)

((int (__fastcall *)(_JavaVM *, _JNIEnv **, signed int))v1->functions->GetEnv)(v1, &v8, 65540)  
    /*  v1:JavaVM  v8:JniEnv  65540:jni version */

((int (__fastcall *)(_JNIEnv *, char *))v3->functions->FindClass)(v3, v4)   
    /*  v3:JNIEnv  v4:类名    */

((int (__fastcall *)(_JNIEnv *, int, char **, signed int))v3->functions->RegisterNatives)(v3, v5, off_400C, 2)
    /*  v3:JniEnv  v5:FindClass得到的jclass对象  off_400C:要注册的methods  2:注册的methods个数
        method的格式为：函数名 函数描述(smali格式) 函数指针
        例如(in ida)：
            DCD aHello              ; "hello"
            DCD aLjavaLangStr_1     ; "()Ljava/lang/String;"
            DCD native_hello+1
    */

.init_array

根据 linker 源码, section 的执行顺序为 .preinit_array -> .init -> .init_array 。但 so 是不会执行 .preinit_array 的, 可以忽略。

.init_array 是一个函数指针数组。编写代码时在函数声明时加上 __attribute__((constructor)) 使之成为共享构造函数，即可使该函数出现在 .init_array section 中。

IDA 动态调试时 'ctrl+s' 查看 section 信息即可定位这两个 setction，特别的，对于 .init_array，可通过搜索 Calling %s @ %p for '%s' 定位。

部分源码:

void soinfo::CallConstructors() {
    ...
    // DT_INIT should be called before DT_INIT_ARRAY if both are present.
    CallFunction("DT_INIT", init_func);
    CallArray("DT_INIT_ARRAY", init_array, init_array_count, false);    // CallArray 中也会调用 CallFunction 函数
}

void soinfo::CallFunction(const char* function_name UNUSED, linker_function_t function) {
  if (function == NULL || reinterpret_cast<uintptr_t>(function) == static_cast<uintptr_t>(-1)) {
    return;
  }

  TRACE("[ Calling %s @ %p for '%s' ]", function_name, function, name);
  function();
  TRACE("[ Done calling %s @ %p for '%s' ]", function_name, function, name);

  // The function may have called dlopen(3) or dlclose(3), so we need to ensure our data structures
  // are still writable. This happens with our debug malloc (see http://b/7941716).
  set_soinfo_pool_protection(PROT_READ | PROT_WRITE);
}

misc.apk

来自 RCTF 2015。

dex 结构（修复dex）

快速简记：

EasyRe.apk

来自 0CTF 2015。

hook 系统函数

常规方法静态分析

dump 内存搜索 flag

1. 利用 ddms 的 dump HPROF file 功能 (带箭头的油桶图标)

搜索：strings easyre.sjl.gossip.easyre.hprof | grep 0ctf

2. 利用 gore

gdb 附加进程后直接执行 gcore dump，搜索：strings core.7967 | grep 0ctf

Timer.apk

来自 AliCTF 2016。

修改 smali 代码

指令参考这里👉dalvik bytecode

LoopAndLoop.apk

来自 AliCTF 2016。

ARM 的参数传递规则

R0、R1、R2、R3， 在调用函数时，用来存放前4个函数参数；如果函数的参数多于 4 个，则多余参数存放在堆栈当中； 低于32位的函数返回值存于 R0。

ARM 的寄存器规则

KXCTF.apk

来自 看雪CTF 2017。

dex 校验

SHA1 值。

反调试

1. 读取 /proc/pid/status 的 State 是否为 t
2. 读取 /proc/pid/status 的 TracerPid 是否不为0
3. 读取 /proc/pid/wchan 是否有 ptrace_stop

DES 加密

对称性加密，典型的 DES 以64 位二进制为分组对数据加密。 如果明文不是 64 位（16个16进制位）的整数倍，则加密前，这段文本必须在尾部补充一些额外的字节。 在运算时需要根据特定的表格以 64 位为单位对明文和秘钥分别进行置换操作。

RC6 加密

对称性加密。主要操作是异或和循环左移。

// Encryption/Decryption with RC6-w/r/b
//
// Input:   Plaintext stored in four w-bit input registers A, B, C & D
//  r is the number of rounds
//  w-bit round keys S[0, ... , 2r + 3]
//
// Output: Ciphertext stored in A, B, C, D
//
// '''Encryption Procedure:'''

  B = B + S[0]
  D = D + S[1]
  for i = 1 to r do
  {
    t = (B*(2B + 1)) <<< lg w
    u = (D*(2D + 1)) <<< lg w
    A = ((A ⊕ t) <<< u) + S[2i]
    C = ((C ⊕ u) <<< t) + S[2i + 1]
                (A, B, C, D)  =  (B, C, D, A)
  }
  A = A + S[2r + 2]
  C = C + S[2r + 3]

rfchen.apk

来自 看雪CTF 2017。

花指令

本例中的花指令有以下几种：

B               loc_XXXX

PUSH            {R0,R4,R5,R7,LR}
SUB             SP, SP, #8
MOV             R2, R2
ADD             SP, SP, #8
ADD.W           R0, R0, #1
SUB.W           R0, R0, #1
MOV             R3, R3
POP.W           {R0,R4,R5,R7,LR}
ADD.W           R1, R1, #1
SUB.W           R1, R1, #1

PUSH.W          {R4-R10,LR}
POP.W           {R4-R10,LR}

去花即将规律的花指令 nop 掉并修复跳转，ida 中的去花脚本编写可参考 IDA 的 idc 或 idapython API。

为了使 IDA 识别某个函数X，需要在 Functions Window 统统删除之前函数X中误将 junk code 识别为函数的垃圾函数，手动设置函数X的结尾（Edit - Functions - set function end）。

函数尾部特征：

1. BLX __stack_chk_fail -> 堆栈保护
2. POP {R4-R7,PC} (与函数头 PUSH {R4-R7,LR} 对应) -> 堆栈平衡

本例去花可参考：1（ HideArea 方便分析）、2（ NOP并修改跳转 ）

RC4 加密

对称性加密。由伪随机数生成器和异或运算组成。密钥长度范围是[1,255]。 RC4一个字节一个字节地加解密。给定一个密钥，伪随机数生成器接受密钥并产生一个S盒。S盒用来加密数据，而且在加密过程中S盒会变化。

伪代码：

 for i from 0 to 255
     S[i] := i
 endfor
 j := 0
 for( i=0 ; i<256 ; i++)
     j := (j + S[i] + key[i mod keylength]) % 256
     swap values of S[i] and S[j]
 endfor

 i := 0
 j := 0
 while GeneratingOutput:
     i := (i + 1) mod 256   //a
     j := (j + S[i]) mod 256 //b
     swap values of S[i] and S[j]  //c
     k := inputByte ^ S[(S[i] + S[j]) % 256]
     output K
 endwhile

WantAShell.apk

来自 LCTF 2016.

SMC (self-modifying code) - 运行时自篡改代码

在自身应用中，Java 代码在被执行时权限为只读，SMC 只会发生在 NDK 层。一般步骤如下：

1. 通过搜索 DEX 特征码来找到 DEX 的起始地址；
2. 解析 dex 格式定位到具体的类以及方法，找到要修改的 dalvik 字节码；
3. 重新映射内存段，修改内存。

对于本例：(只对 dalvik 有效)

读取 self maps 文件找到 odex 的内存地址 -> 解析dex -> 遍历 classDefs 找到两个函数地址 -> mprotect 修改内存属性 -> 函数替换 -> 将内存属性改回。

论文参考：《基于 SMC 的 Android 软件保护研究与实现》

AN.apk

来自 NJCTF 2017.

NativeActivity

NativeActivity 是 android SDK 自带的一个 activity，本例将其作为主 activity，使得 dex 中没有 Java 代码。

NativeActivity 所在的 so 在 manifest 中有注册，固定格式：

<meta-data android:name="android.app.lib_name" android:value="SONAME" />

入口函数是 android_main()。可以这样找到它：

1. 函数 ANativeActivity_onCreate
2. j_j_pthread_create((pthread_t *)v4 + 20, &attr, (void *(*)(void *))sub_XXX, v4);
3. 进入 sub_XXX ，即可看到 android_main(v1);

关于 NativeActivity 原理，参考这里。

ollvm

reference

CTF-Mobile

write-ups-2015

write-ups-2016

看雪论坛