Android 动态调试so文件

一、准备工作

  • 首先使用工具获取到正确的动态链接库文件,一般来说有四种类型:
    • arm64-v8a:ARMv8,64位
    • armeabi-v7a:ARMv7,32位
    • x86:x86,32位
    • x86_64:x86_64,64位
  • 大部分情况下,在真机上调试都使用ARM架构的so文件,可以根据设备是32位还是64位,选择对应的so文件进行调试。
  • 其次我们要查看我们Android的编译类型,可以查看ro.debuggable的值:
getprop ro.debuggable
1
  • 如果该值为1,则证明这个ROM本身是可调试的,同时我们也可以调试手机上任意的应用,一般来说很多基于AOSP编译的ROM都是这样,这样就可以直接进行调试。
  • 如果是0,则必须APK本身是可调试的才行,也就是要检查AndroidManifest.xmlandroid:debuggable的值,这个值对于debug版本的APK默认值是true,对release版本的APK默认值是false。如果是false的话,那么想调试这个应用就只能重新编译它,或者找一台ROM可调试的手机来了。
  • 同时你还需要有adb上的root权限,这样才可以进行调试。

二、设置IDA Pro调试参数

  • 使用IDA打开so文件,对其进行反汇编,然后在右上方修改调试器为Remote ARM Linux/Android debugger
  • 然后设置调试服务器地址,选择Debugger菜单中的Debugger Options选项,在Hostname中填入127.0.0.1,端口保持默认的23946即可。

三、在目标机上启动调试服务器

  • 在IDA的安装目录里,找到dbgsrv文件夹(Mac OS上是一个符号链接),下面有用于调试的服务器端软件,我们使用android_server,这是配合32位IDA使用的调试服务端,如果使用64位的就选择android_server64,我们将android_server传输到我们的Android手机上的/data/local/tmp路径下。
adb push android_server /data/local/tmp/
  • 注意:因为太多的教程都使用了/data/local/tmp/这个目录来保存调试服务器文件,以至于很多反调试手段加入了对此路径的检测。如果发现有反调试机制限制(下面会讲到),可以放入其他路径。
  • 然后在使用adb命令进入Android的Shell,取得其root权限,切换到android_server的存放目录:
adb root
adb shell
# cd /data/local/tmp
  • 使用chmod命令为此文件赋予执行权限,然后启动,默认android_server监听的是23946端口:
/data/local/tmp # ls
android_server
/data/local/tmp # chmod +x android_server
/data/local/tmp # ./android_server
IDA Android 32-bit remote debug server(ST) v1.22. Hex-Rays (c) 2004-2017
Listening on 0.0.0.0:23946...

四、设置端口转发

  • 这时候android_server已经在监听Android设备的23946端口,我们还需要将这个端口转发到我们的电脑上:
adb forward tcp:23946 tcp:23946

五、以调试模式启动Activity

  • 现在,我们可以开始着手调试程序了,我们先以调试模式启动程序的主Activity,命令格式为:
adb shell am start -D -n 包名/类名
  • 其中-D代表以调试模式启动,对于我们的测试程序,包名是com.wrlus.reversedemo,Activity类名是com.wrlus.reversedemo.MainActivity,所以就输入:
adb shell am start -D -n com.wrlus.reversedemo/.MainActivity
Starting: Intent { cmp=com.wrlus.reversedemo/.MainActivity }
  • 这时候手机会启动Activity,并显示Waiting for Debugger的界面。

六、开始单步调试

  • 启动程序后就可以开始调试了,我们找到IDA的Debugger菜单,选择Attach process,在弹出的窗口中选择我们的被调试进程com.wrlus.reversedemo,当IDA进入调试状态后,就已经成功附加到目标进程。
  • IDA会首先断在程序刚开始执行的地方,这时候可以选择继续运行让程序继续向下执行。然后就可以在手机上操作了。一般来说下断点直接在调试前的汇编中下断点即可,在执行到断点时候也可以以伪代码的形式调试。

七、反调试

  • 以上方法针对的是一般的动态库文件,但是对于有些APK,这样附加之后会直接闪退,那么就是做了反调试了。上面方法附加动态库的时候,是执行过.init_arrayJNI_OnLoad()的,一般来说反调试都是在这些方法中做的。所以要想绕过反调试,必须在这两个执行之前就下好断点。
  • 针对以上,我们改变一下调试的方法。

八、更改IDA Pro调试参数

  • 要想在.init_arrayJNI_OnLoad()之前就中断,就需要在加载库的一开始就中断。所以我们需要修改IDA Pro的调试附加参数,选择Debugger菜单中的Debugger Options选项,勾选Suspend on thread start/exitSuspend on library load/unload,使得在进程开始/结束和动态库加载/卸载的时候,自动进行中断。

九、使用DDMS

  • 完成后我们依旧是以调试模式启动Activity
> adb shell am start -D -n com.wrlus.reversedemo/.MainActivity
Starting: Intent { cmp=com.wrlus.reversedemo/.MainActivity }
  • 这时候手机会启动Activity,并显示Waiting for Debugger的界面。然后再使用IDA Pro正常进行Attach process,这时候IDA Pro会加载库文件并中断。这时候先不要急着继续运行,我们需要另一个工具——DDMS
  • DDMS是Android SDK提供的工具,在Android Studio 3.0以上,就不可以通过AS来启动了,但我们可以在SDK的目录下找到他它,位于SDK目录的tools文件夹下,双击monitor.bat就可以启动它。
  • 启动之后我们需要找到待调试程序的端口,待调试程序左侧会有个debug小虫子的图标,第二列数字就是端口,比如这里我的端口为8638。

十、使用JDB附加目标程序

  • 为了使程序恢复运行,我们使用jdb附加目标程序,jdb是JDK中提供的工具,我们使用以下命令:
jdb -connect com.sun.jdi.SocketAttach:hostname=127.0.0.1,port=8638
设置未捕获的java.lang.Throwable
设置延迟的未捕获的java.lang.Throwable
正在初始化jdb...
>
  • 其中8638就是上一步找到的端口号,这时候你会发现程序的waiting for debugger消失,程序已经恢复运行。

十一、寻找目标函数

  • 由于设置了IDA Pro的中断参数,所以在每个线程启动的时候都会进行中断,可以通过查看IDA控制台来查看现在装载的是哪一个so文件。如果不是我们关心的,可以直接点击绿色箭头继续运行。
  • 一般来说,到我们的so的时候IDA Pro会出现一个提示,询问你现在正加载的so文件(位于/data/data/{package_name}/lib中)和你正查看的so文件(位于你的电脑中)是否是同一个文件,这时候我们就选择Yes即可。
  • 选择之后IDA Pro会中断在linker.so中,这是加载so文件所必须的一个库文件。现在我们可以按下Ctrl+S快捷键,查看当前装载的模块,找到我们想要调试的so文件并双击,就可以跳转到这个so文件的起始地址。如果有多个同名文件,只需要选择带有执行权限(X)的那个。
  • 这时候我们再打开另一个IDA Pro,用来查看目标函数(当然我们最关心的是.init_arrayJNI_OnLoad())的偏移地址,然后再和当前so文件的起始地址相加,就可以得到实际的函数地址。实际地址=起始地址+偏移地址,由于现在的Android系统都实现了ASLR,所以这个起始地址每次都是不同的。
  • 找到目标函数之后,就可以下断点进行调试了。记得绕过反调试哦。

十二、常见问题

  1. IDA Pro提示Please be carrful, the debug path looks odd! 'xxxxx.so' Do you really want IDA to access this path (possibly a remote server)?
  • 直接点Yes就好,这个so文件一般不是你要关系的那个。
  1. IDA Pro提示got SIGSEGV signal ...,然后程序终止?
  • 通常是由于反调试机制终止了程序,你需要按照上面反调试的方法操作,并且找到反调试的代码并将其绕过。当然也可能是程序本身崩溃。