[Android Security] APK自我保护

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乱序原理

为了增加逆向分析的难度,可以将原有代码在 smali 格式上进行乱序处理同时又不会影响程序的正常运行。乱序的基本原理如下图所示,将指令重新布局,并给每块指令赋予一个 label,在函数开头处使用 goto 跳到原先的第一条指令处,然后第一条指令处理完,再跳到 第二条指令,以此类推。

乱序流程

下面步骤需要使用到的 smali, baksmali 和 dex2jar 工具可以在：/tools 下载。

Java代码

写了一个简单的Java代码：

public class Hello {
    public static void main(String[] argc) {
        String a = "1";
        String b = "2";
        String c = a + b;
        System.out.println(c);
    }
}

反编译.smali文件

我们最后是通过修改 smali 指令来达到重新布局代码，所以需要通过编译生成 smali 文件。

javac Hello.java
dx --dex --output=Hello.dex Hello.class
java -jar baksmali-2.1.1.jar Hello.dex

1. 编译生成 Hello.class

2. dx 工具生成 Hello.dex

3. baksmali 工具生成 Hello.smali

经过上面命令会在跟目录下生成 out/Hello.smali 文件。

修改smali文件

生成的 Hello.smali 代码为：

.class public LHello;
.super Ljava/lang/Object;
.source "Hello.java"


# direct methods
.method public constructor <init>()V
    .registers 1

    .prologue
    .line 1
    invoke-direct {p0}, Ljava/lang/Object;-><init>()V

    return-void
.end method

.method public static main([Ljava/lang/String;)V
    .registers 4

    .prologue
    .line 3
    const-string v0, "1"

    .line 4
    const-string v1, "2"

    .line 5
    new-instance v2, Ljava/lang/StringBuilder;

    invoke-direct {v2}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>()V

    invoke-virtual {v2, v0}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {v0, v1}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    .line 6
    sget-object v1, Ljava/lang/System;->out:Ljava/io/PrintStream;

    invoke-virtual {v1, v0}, Ljava/io/PrintStream;->println(Ljava/lang/String;)V

    .line 7
    return-void
.end method

其中我们需要关注的是 main 函数的内部流程，main 函数主要是分了三个步骤：

• 定义字符串常量

• 拼接字符

• 打印字符串

修改 smali 代码顺序（只要修改 main 函数其他不变）：

.method public static main([Ljava/lang/String;)V
    .registers 4

    .prologue

    goto :lab1

    :lab3

    sget-object v1, Ljava/lang/System;->out:Ljava/io/PrintStream;

    invoke-virtual {v1, v0}, Ljava/io/PrintStream;->println(Ljava/lang/String;)V

    goto :end

    :lab2

    new-instance v2, Ljava/lang/StringBuilder;

    invoke-direct {v2}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>()V

    invoke-virtual {v2, v0}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {v0, v1}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

    move-result-object v0

    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang/String;

    move-result-object v0

    goto :lab3

    :lab1
    
    const-string v0, "1"

    const-string v1, "2"

    goto :lab2

    :end

    return-void
.end method

修改后的代码顺序：

重新编译回dex文件

重新编译回 dex 文件很简单，只需要 smali 工具就可以了：

java -jar smali-2.1.1.jar Hello.smali

运行完成会生成一个 out.dex 文件。

代码对比

生成的 out.dex 不能直接用 jd-gui 查看源码，所以可以 dex2jar 工具转化为 jar 文件:

d2j-dex2jar.sh out.dex

上边为未做处理的反编译代码，下边为乱序后的代码。可以看出右边的代码逻辑相对来说会比较难懂。