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Youpk

又一款基于ART的主动调用的脱壳机

原理

Youpk是一款针对Dex整体加固+各式各样的Dex抽取的脱壳机

基本流程如下:

1. 从内存中dump DEX
2. 构造完整调用链, 主动调用所有方法并dump CodeItem
3. 合并 DEX, CodeItem

从内存中dump DEX

DEX文件在art虚拟机中使用DexFile对象表示, 而ClassLinker中引用了这些对象, 因此可以采用从ClassLinker中遍历DexFile对象并dump的方式来获取.

//unpacker.cc
std::list<const DexFile*> Unpacker::getDexFiles() {
  std::list<const DexFile*> dex_files;
  Thread* const self = Thread::Current();
  ClassLinker* class_linker = Runtime::Current()->GetClassLinker();
  ReaderMutexLock mu(self, *class_linker->DexLock());
  const std::list<ClassLinker::DexCacheData>& dex_caches = class_linker->GetDexCachesData();
  for (auto it = dex_caches.begin(); it != dex_caches.end(); ++it) {
    ClassLinker::DexCacheData data = *it;
    const DexFile* dex_file = data.dex_file;
    dex_files.push_back(dex_file);
  }
  return dex_files;
}

另外, 为了避免dex做任何形式的优化影响dump下来的dex文件, 在dex2oat中设置 CompilerFilter 为仅验证

//dex2oat.cc
compiler_options_->SetCompilerFilter(CompilerFilter::kVerifyAtRuntime);

构造完整调用链, 主动调用所有方法

1. 创建脱壳线程

   //unpacker.java
   public static void unpack() {
       if (Unpacker.unpackerThread != null) {
           return;
       }
   
       //开启线程调用
       Unpacker.unpackerThread = new Thread() {
           @Override public void run() {
               while (true) {
                   try {
                       Thread.sleep(UNPACK_INTERVAL);
                   }
                   catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
                   if (shouldUnpack()) {
                       Unpacker.unpackNative();
                   }   
               }
           }
       };
       Unpacker.unpackerThread.start();
   }
   

2. 在脱壳线程中遍历DexFile的所有ClassDef

   //unpacker.cc
   for (; class_idx < dex_file->NumClassDefs(); class_idx++) {
   

3. 解析并初始化Class

   //unpacker.cc
   mirror::Class* klass = class_linker->ResolveType(*dex_file, dex_file->GetClassDef(class_idx).class_idx_, h_dex_cache, h_class_loader);
   StackHandleScope<1> hs2(self);
   Handle<mirror::Class> h_class(hs2.NewHandle(klass));
   bool suc = class_linker->EnsureInitialized(self, h_class, true, true);
   

4. 主动调用Class的所有Method, 并修改ArtMethod::Invoke使其强制走switch型解释器

   //unpacker.cc
   uint32_t args_size = (uint32_t)ArtMethod::NumArgRegisters(method->GetShorty());
   if (!method->IsStatic()) {
       args_size += 1;
   }
   
   JValue result;
   std::vector<uint32_t> args(args_size, 0);
   if (!method->IsStatic()) {
       mirror::Object* thiz = klass->AllocObject(self);
       args[0] = StackReference<mirror::Object>::FromMirrorPtr(thiz).AsVRegValue();  
   }
   method->Invoke(self, args.data(), args_size, &result, method->GetShorty());
   
   //art_method.cc
   if (UNLIKELY(!runtime->IsStarted() || Dbg::IsForcedInterpreterNeededForCalling(self, this) 
   || (Unpacker::isFakeInvoke(self, this) && !this->IsNative()))) {
   if (IsStatic()) {
   art::interpreter::EnterInterpreterFromInvoke(
   self, this, nullptr, args, result, /*stay_in_interpreter*/ true);
   } else {
   mirror::Object* receiver =
   reinterpret_cast<StackReference<mirror::Object>*>(&args[0])->AsMirrorPtr();
   art::interpreter::EnterInterpreterFromInvoke(
   self, this, receiver, args + 1, result, /*stay_in_interpreter*/ true);
   }
   }
   
   //interpreter.cc
   static constexpr InterpreterImplKind kInterpreterImplKind = kSwitchImplKind;
   

5. 在解释器中插桩, 在每条指令执行前设置回调

   //interpreter_switch_impl.cc
   // Code to run before each dex instruction.
     #define PREAMBLE()                                                                 \
     do {                                                                               \
       inst_count++;                                                                    \
       bool dumped = Unpacker::beforeInstructionExecute(self, shadow_frame.GetMethod(), \
                                                        dex_pc, inst_count);            \
       if (dumped) {                                                                    \
         return JValue();                                                               \
       }                                                                                \
       if (UNLIKELY(instrumentation->HasDexPcListeners())) {                            \
         instrumentation->DexPcMovedEvent(self, shadow_frame.GetThisObject(code_item->ins_size_),  shadow_frame.GetMethod(), dex_pc);            						   										   \
       }                                                                                \
     } while (false)
   

6. 在回调中做针对性的CodeItem的dump, 这里仅仅是简单的示例了直接dump, 实际上, 针对某些厂商的抽取, 可以真正的执行几条指令等待CodeItem解密后再dump

   //unpacker.cc
   bool Unpacker::beforeInstructionExecute(Thread *self, ArtMethod *method, uint32_t dex_pc, int inst_count) {
     if (Unpacker::isFakeInvoke(self, method)) {
     	Unpacker::dumpMethod(method);
       return true;
     }
     return false;
   }
   

合并 DEX, CodeItem

将dump下来的CodeItem填充到DEX的相应位置中即可. 主要是基于google dx工具修改.

参考链接

FUPK3: https://bbs.pediy.com/thread-246117.htm

FART: https://bbs.pediy.com/thread-252630.htm

刷机

1. 仅支持pixel 1代
2. 重启至bootloader: adb reboot bootloader
3. 解压 Youpk_sailfish.zip 并双击 flash-all.bat

编译

脱壳机源码编译

1. 下载android-7.1.2_r33完整源码
2. 替换unpacker/android-7.1.2_r33
3. 编译

修复工具编译

1. IDEA导入dexfixer项目
2. main class为 com.android.dx.unpacker.DexFixer

使用方法

1. 该工具仅仅用来学习交流, 请勿用于非法用途, 否则后果自付！

2. 配置待脱壳的app包名, 准确来讲是进程名称

   adb shell "echo cn.youlor.mydemo >> /data/local/tmp/unpacker.config"
   

3. 如果apk没有整体加固, 未避免installd调用dex2oat优化, 需要在安装之前执行第2步

4. 启动apk等待脱壳 每隔10秒将自动重新脱壳(已完全dump的dex将被忽略), 当日志打印unpack end时脱壳完成

5. pull出dump文件, dump文件路径为 /data/data/包名/unpacker

   adb pull /data/data/cn.youlor.mydemo/unpacker
   

6. 调用修复工具 dexfixer.jar, 两个参数, 第一个为dump文件目录(必须为有效路径), 第二个为重组后的DEX目录(不存在将会创建)

   java -jar dexfixer.jar /path/to/unpacker /path/to/output
   

适用场景

1. 整体加固
2. 抽取:
   • nop占坑型(类似某加密)
   • naitve化, 在 <clinit> 中解密(类似早期阿里)
   • goto解密型(类似新版某加密, najia): https://bbs.pediy.com/thread-259448.htm

常见问题

1. dump中途退出或卡死，重新启动进程，再次等待脱壳即可
2. 当前仅支持被壳保护的dex, 不支持App动态加载的dex/jar