通过Android逆向之签名算法分析看apk安全防护
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android安全问题日益验证，作为一名移动安全渗透人员，有时需要对移动apk进行全面的渗透测试，而不能仅仅局限于apk本身，此时往往就需要结合静态分析和动态分析进行。
静态分析在不运行代码的方式下，通过观察进行分析发现；动态分析在运行代码的情况下，通过跟踪分析相关的内存，如寄存器内容，函数执行结果，内存使用情况等等，分析函数功能，明确代码逻辑，挖掘可能存在的漏洞。在某些情况下，需要动态分析才能够进行后续的渗透测试。
在进行apk分析时，有时需要分析数据包，可是有些数据包已经被加了防护，例如增加了完整性校验参数，这个参数能够阻止数据被篡改。针对这种情况，如果想直接进行分析就变得困难了，若想继续渗透测试可能就需要结合动态分析。因此接下来，我将以一个完整的分析思路进行介绍。
一、 背景
在对某个apk渗透测试的时候，发现该apk在发送数据包时，都传的有一个数据完整性参数。这样造成的结果是，如果渗透测试人员想对参数进行分析时无法对其进行修改。那么为了能成功的进行后续的渗透测试，就需要尝试逆向出数据包的签名算法。
二、 逆向目的
通过静态分析和动态分析获取数据包的签名算法，从而实现对apk后继的渗透测试。
三、 解决思路
首先，作为渗透测试人员肯定会思考程序是如何进行签名的？理论上数字签名就是给出加密后的信息以及信息摘要。服务端对接收到的数据进行摘要，然后对摘要的信息进行匹配，从而判断接收到数据包是否是完整且正确的信息。但是在实际实战中，可能会有些差别，这些差别需要通过观察数据包的格式进行一个简单的判断。因此，接下来就需要抓包看一下发送的数据包的样式。
抓包使用的工具有很多，可以使用Burpsuite，也可以使用Fillder。这里我使用Fillder抓包工具进行分析。
1. 抓包
抓包目的是对数据包进行分析，判断数据包的内容。图1和图2是抓包获取的信息，从图中可以看到sign字段，同时还有其他字段，username，method，t，smscode等。
图1 fillder抓到数据包样式
图2 fillder抓到数据包样式
看到上图形式，大致可以猜测如下：sign字段的构造可能与v，userName，method，t，password中的一个或者多个参数有关。当然这里只是猜测，接下来还需要继续进行分析。
2. 分析apk获取sign构造方法。
反汇编apk进行分析，目的是通过查看smail代码判断是否能找到sign构造的地方。使用工具有AndroidKiller或者APKide。
图3 反汇编apk获取到程序smail代码信息
将apk加载进AndroidKiller，可以看到apk的smail代码信息，如图3所示。接下来就可以进行分析了。起初想着静态分析，通过搜索关键字sign进行查找，要是能够找到那就容易的多了，可是后来发现能出来非常多的相关信息，根本无法参考使用，如图4所示。
图4 搜索sign关键字结果
因此，不得不更换一下思路。经过分析，觉得在登录的地方要发送数据包，而数据包中有sign签名参数，那么就一定有构建sign的地方。因此我尝试开始查找，终于在 LoginActivity中找到快速登录的函数，如图5所示 
图5 登录函数smail实现代码
看到这里没有发现sign构造的地方，因此继续进行深入分析。分析loginQuickRequest类：这里面包含了四个请求时要显示的参数信息。如图6所示。
图6 loginQuickRequest类对应的smail代码
依然没有发现想要的sign参数，继续深入跟进BasicRequest类。非常幸运在BasicRequest.class里面终于成功的找到了sign参数。在里面可以看到如下信息：
图7 sign构造对应的java代码
在这里我们成功的看到了期望已久的sign字段，接下来就可以分析该段代码。
localHashMap.put("sign",a.a(localHashMap, (String)localHashMap.get("method")));
看到localhashmap就大致知道这里使用了map容器，该函数的第二个参数对应的就是sign的值。继续跟踪，最终追溯到so库-libNoodleMD5.so，在这里面进行MD5的加密。如图8、9所示。
图8sign构造的地方
图9 sign调用native代码执行的地方
走到这一步就很明显了，顺理成章的需要分析so代码。图10是apk所用到的so库。
图10apk使用到的一些so库
分析so库，需要用到IDA工具。IDA是一个强大的逆向分析工具，该工具支持动态分析。使用IDA加载对应的加密库，然后设置好断点，动态跟踪分析，找到加密函数。So文件中的加密函数如图11所示：正常情况下看到应该是smail代码，为了方便，这里使用了IDA的一个转换功能。IDA按F5可以实现将smail代码转换为类c程序。此时还需要导入JNI函数，方可得到如下所示结果。
图11 so库中对应的加密函数
对这段代码进行简单分析,可以看到一些关键函数,strjoin(ptr,” 6C57AB91A1308E26B797F4CD382AC79D”),该函数字面意思是拼接字符串。紧接着跟着是MD5Init，MD5Update，MD5Final等函数。这些函数是构成MD5加密的完整过程。分析到这里基本已经可以知道数据包签名的算法了，最后一步就是进行验证了。
最后按照单步跟踪，观察寄存器信息，就可以成功的找到规律得到sign的构造方法。利用该方法可以写一个自动化工具，快速生成任意自己想要的数据的签名。
四、签名算法
签名算法的原理是：首先获取URI的参数信息（method，userName，t，password，v等），然后拼接一个字符串：6C57AB91A1308E26B797F4CD382AC79D(该字符串是固定的)。得到一个长字符串，最后对这个长的字符串进行MD5值加密，即可成功的获取签名信息sign。
五、总结
APK的关键代码仅仅写在SO文件中并不能有效的防护，还需要使用其他的防护机制，比如代码反调试机制，混淆机制等等。只有将多种防护方案运用起来才能真正有效的防止逆向攻击。
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