iOS逆向之TheOS

TheOS 被设计为一个在基于 Unix 平台 (Mac OS X、IOS…) 和大多数 的Linux 平台下开发 iOS 程序的集成开发环境。说是集成开发环境，其实就是给我们准备好了一些代码模板、预置一些基本的 Makefile 脚本，我们还是要在 终端命令行 中完成一些关键操作。

1.安装和配置

第一步：安装 dpkg 和 LDID。

brew install dpkg ldid

第二步：安装 TheOS。

sudo git clone --recursive https://github.com/theos/theos.git /opt/theos

指令中的 --recursive ，表示递归执行。

第三步：配置权限。

sudo chown $(id -u):$(id -g) /opt/theos

第四步：配置环境变量。修改 bash_profile 文件，在文件中添加两行： THEOS 目录 和 bin。

export THEOS=/opt/theos
export PATH=/opt/theos/bin/:$PATH

【说明】：环境变量配置，可以查看OS X修改环境变量

2.使用Theos

2.1创建工程

在终端输入如下指令：

nic.pl

如果提示如下错误：

执行以下指令即可：

source .bash_profile

执行完“nic.pl”指令后，会出现如下选择模板的界面：

在逆向工程的初级阶段，所开发程序的主要类型是 tweak，因此输入 15，按 Enter 键继续。接下来和 Xcode 创建工程一样，会有一系列的步骤：

1. 输入工程名字(Project Name (required)，必填项)；
2. 输入包名(Package Name [com.yourcompany.helloworld])；
3. 输入作者的名字(Author/Maintainer Name [LeeGof])；
4. 要注入程序的BundleID(MobileSubstrate Bundle filter [com.apple.springboard])：要注入程序的BundleID，默认的进程为com.apple.springboard，为了演示方便，在此先使用默认进程作为注入对象。

2.2工程文件说明

Tweak 工程新建完成后，其工程目录下的文件，主要有 4 个：

2.2.1 control 文件

该文件记录了工程的基本信息，会被打进 deb 包中，字段内容如下： 

Package: com.gof.-
Name: GofWechat
Depends: mobilesubstrate
Version: 0.0.1
Architecture: iphoneos-arm
Description: An awesome MobileSubstrate tweak!
Maintainer: LeeGof
Author: LeeGof
Section: Tweaks

• Package 字段：用于描述这个 deb 包的名字，采用的命名方式和 bundle identifier 类似，可以按需更改；
• Name 字段：用于描述这个工程的名字，可以按需更改；
• Depends 字段：用于描述这个 deb 包的“依赖”。“依赖”指的是这个程序运行的基本条件，可以填写固件版本或其他程序，如果当前 iOS 不满足“依赖”中所定义的条件，则此 tweak 无法正常工作，可以按需更改。例如：

Depends: mobilesubstrate, firmware (>=9.0)

表示当前iOS版本必须在 9.0 以上，且必须安装 MobileSubstrate，才能正常运行这个 tweak。

• Version 字段：用于描述这个 deb 包的版本号，可以按需更改；
• Architecture 字段：用于描述 deb 包安装的目标设备架构，不要更改；
• Description 字段：deb 包的简单介绍，可以按需更改；
• Maintainer 字段：用于描述 deb 包的维护人，即 deb 包的制作者而非 tweak 的作者，可以按需更改；
• Author 字段：用于描述 tweak 的作者，可以按需更改；
• Section 字段：用于描述 deb 包所属的程序类别，不要更改。

control 文件中可以自定义的字段还有很多，一般上面的信息就已经足够了。更全面的可以查看官方网站：http://www.debian.org/doc/debian-policy/ch-controlfields.html。值得注意的是：Theos 在打包 deb 时会对 control 文件做进一步处理。比如更改 Version 字段为：0.0.1-2，标识 Theos 的打包次数，方便管理；增加 Installed-Size 字段，用于描述 deb 包安装后的估算大小，与实际大小可能有偏差，不要更改。

2.2.2 Makefile

该文件用来指定工程编译和链接要用到的文件、框架、库等信息，将整个过程自动化，字段内容如下：

export THEOS_DEVICE_IP=127.0.0.1
export THEOS_DEVICE_PORT=2222

include $(THEOS)/makefiles/common.mk

TWEAK_NAME = GofWechat
GofWechat_FILES = Tweak.xm
GofWechat_CFLAGS = -fobjc-arc

include $(THEOS_MAKE_PATH)/tweak.mk

after-install::
    install.exec "killall -9 SpringBoard"

• 前面两行配置了 USB 连接对应的 IP 和 端口，根据实际情况配置；
• 第 3 行的 include 字段指定了工程的 common.mk 文件，固定写法，不要修改；
• TWEAK_NAME 字段填入的是建立工程时命令行输入的 Project Name，与 control 文件中的“Name”字段对应，不要更改；
• GofWechat_FILES 字段指定工程包含的源文件，如果工程中需要用到多个源文件则用空格将各个文件名分开，可以按需更改；
• include 字段指定工程的 mk 文件，这里新建的是 tweak 工程，所以填入的是 tweak.mk 文件，还可以根据需求填入 application.mk 以及 tool.mk 文件；
• 最后一行 after-install 字段指定安装程序后需要执行的操作，这里注入 Wechat 进程并执行自己的代码，需要重启 SpringBoard进程，好让 MobileSubstrate 加载对应的 dylib。

Makefile文件除了自动生成的这些字段外，还可以根据功能手动添加其他字段：

• ARCHS 字段可以用来指定处理器架构，一般情况下填写“ARCHS = armv7 arm64”即可；
• TARGET 字段用来指定SDK版本，例如：

TARGET = iphone:7.0

• framework 字段可以指定要导入的框架，比如 “GofWechat_FRAMEWORKS = UIKit”，可以导入 UIKit 框架，另一方面，还可以通过 GofWechat_PRIVATE_FRAMEWORKS 字段指定要导入的私有库，格式不变。例如：

GofWechat_FRAMEWORKS = UIKit CoreTelephony CoreAudio
GofWechat_PRIVATE_FRAMEWORKS = AppSupport ChatKit

2.2.3 GofWechat.plist

plist 文件记录工程的配置信息，主要作用是指定程序的作用范围，内容如下：

从上面可以看到，该文件的内容是一系列的 Dictionary，最外层为 Root 键，Root 键下为 Filter 键，Filter 键下的 array 即为要设置的部分。该部分分为三类：

• 第一类是 Bundles，即所编写程序的作用对象，这个类型的字段就是所要注入的程序 Bundle 名，这里要注入的进程为 Wechat，所以填写 com.tencent.xin，可以指定多个作用对象；
• 第二类是 Classes，即指定要注入的类名，同样是根据填入的字符串来筛选注入的类名；
• 第三类是 Executables，即指定要注入的可执行文件名。

这三类 Array 可以根据需要来设定。但按照混合配置方式，一个文件只有满足 Filter 中所有 Array 下的至少一个条件，tweak 才能生效。这样显然不合理。所以额外有一个 Mode 键，将其值设置为 Any，那么文件满足 Filter 中的任一条件就能成为 tweak 的作用对象。

当 Filter 下的 array 只有一类时，不需要添加 Mode 和 Any 键值对。

2.2.4 Tweak.xm

该文件是实现具体功能的关键所在，是实现具体功能的源文件，这个文件支持 Logos 和 C、C++ 语法。文件内容如下：

/* How to Hook with Logos
Hooks are written with syntax similar to that of an Objective-C @implementation.
You don't need to #include <substrate.h>, it will be done automatically, as will
the generation of a class list and an automatic constructor.

%hook ClassName

// Hooking a class method
+ (id)sharedInstance {
    return %orig;
}

// Hooking an instance method with an argument.
- (void)messageName:(int)argument {
    %log; // Write a message about this call, including its class, name and arguments, to the system log.

    %orig; // Call through to the original function with its original arguments.
    %orig(nil); // Call through to the original function with a custom argument.

    // If you use %orig(), you MUST supply all arguments (except for self and _cmd, the automatically generated ones.)
}

// Hooking an instance method with no arguments.
- (id)noArguments {
    %log;
    id awesome = %orig;
    [awesome doSomethingElse];

    return awesome;
}

// Always make sure you clean up after yourself; Not doing so could have grave consequences!
%end
*/

以上的注释展示了基本的Logos语法，具体可以分为三类：

• 第一类是 %hook 和 %end，其中 %hook 后面指定要 hook 的类名，另一方面，hook 的整块逻辑完成后结尾要加上 %end，在 hook 逻辑中可以添加要 hook 的函数，并在函数体内部实现想要添加的代码逻辑；
• 第二类是 %orig，该语句代表执行原函数逻辑，即完成 hook 操作后可以选择是否调用原函数的代码，若需要调用则加上“%orig;”即可；
• 第三类是 %log，这类代码的作用是在 log 中打印 hook 的函数的类名、参数等信息。

除了注释中展示的三种语法外，Logos 还支持 %group、%init、%ctor 等语法，更多的 Logos 语法可查看这篇文章。

这里我们 Hook 微信的登录按钮事件，获取密码并打印，代码如下：

%hook WCAccountLoginLastUserViewController

- (void)onNext{
    UIView *view = MSHookIvar<UIView *>(self,"m_passwordView");
    UITextField *tfPwd = view.subviews[0].subviews[0].subviews[0];
    //NSLog(@"
LeeGof 密码：%@", tfPwd.text);
    UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"Gof" message:tfPwd.text delegate:self cancelButtonTitle:@"确定" otherButtonTitles:nil];
    [alert show];

    //%orig;
}

%end

2.3编译&打包&安装

2.3.1编译

Theos 采用与 debian 相同的 make 命令来编译 Theos 工程。执行如下指令：

~/Desktop/GofWechat/gofwechat > make
> Making all for tweak GofWechat…
==> Preprocessing Tweak.xm…
==> Compiling Tweak.xm (armv7)…
==> Linking tweak GofWechat (armv7)…
ld: warning: building for iOS, but linking in .tbd file (/opt/theos/vendor/lib/CydiaSubstrate.framework/CydiaSubstrate.tbd) built for iOS Simulator
==> Generating debug symbols for GofWechat…
==> Preprocessing Tweak.xm…
==> Compiling Tweak.xm (arm64)…
==> Linking tweak GofWechat (arm64)…
ld: warning: building for iOS, but linking in .tbd file (/opt/theos/vendor/lib/CydiaSubstrate.framework/CydiaSubstrate.tbd) built for iOS Simulator
==> Generating debug symbols for GofWechat…
rm /Users/GofLee/Desktop/GofWechat/gofwechat/.theos/obj/debug/arm64/Tweak.xm.mm
==> Preprocessing Tweak.xm…
==> Compiling Tweak.xm (arm64e)…
==> Linking tweak GofWechat (arm64e)…
ld: warning: building for iOS, but linking in .tbd file (/opt/theos/vendor/lib/CydiaSubstrate.framework/CydiaSubstrate.tbd) built for iOS Simulator
==> Generating debug symbols for GofWechat…
rm /Users/GofLee/Desktop/GofWechat/gofwechat/.theos/obj/debug/arm64e/Tweak.xm.mm
==> Merging tweak GofWechat…
==> Signing GofWechat…

从上面的输出结果可以看到，Theos 完成了预处理、编译、签名等一系列操作，此时目录下多了一个 .theos 文件夹。在这个目录下，有一个文件：.theos/obj/debug/GofWechat.dylib，这个文件实际上是编译之后生成的动态库。

这里有一个注意点：路径只能是英文，如果是中文的话，有可能会报错失败。

2.3.2打包

使用如下指令打包：

~/Desktop/GofWechat/gofwechat > make package
> Making all for tweak GofWechat…
make[2]: Nothing to be done for `internal-library-compile'.
> Making stage for tweak GofWechat…
dm.pl: building package `com.gof.-:iphoneos-arm' in `./packages/com.gof.-_0.0.1-1+debug_iphoneos-arm.deb'

命令执行完成后，目录下多了一个 packages 文件夹，里面有一个 deb 文件，这是安装到手机上的插件格式，它和编译阶段生成的 .theos/obj/debug/GofWechat.dylib 关联。

有时候可能遇到如下所示错误信息：

解决方法：修改 opt/theos/makefiles/package/deb.mk 文件的第六行：

将 THEOSPLATFORM_DPKG_DEB_COMPRESSION ?= lzma，最后的 lzma 改成 xz 就可以了。

2.3.3安装

执行指令：

~/Desktop/GofWechat/gofwechat > make package install
> Making all for tweak GofWechat…
make[2]: Nothing to be done for `internal-library-compile'.
> Making stage for tweak GofWechat…
dm.pl: building package `com.gof.-:iphoneos-arm' in `./packages/com.gof.-_0.0.1-3+debug_iphoneos-arm.deb'
==> Installing…
Selecting previously unselected package com.gof.-.
(Reading database ... 2471 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack /tmp/_theos_install.deb ...
Unpacking com.gof.- (0.0.1-3+debug) ...
Setting up com.gof.- (0.0.1-3+debug) ...
install.exec "killall -9 SpringBoard"

可以看到已经成功安装。这时候我们打开 Cydia，可以看到在 Cydia 中有了我们自己定义的插件：

安装成功后，打开微信，输入密码，点击登录，可以看到我们写的 Alert 框，正常弹出了。这里，大家可能会好奇：我们写的这个插件，是在设备的哪里安装的？

我们可以把移动设备中的微信可执行文件导出，可以看到 Mach-O 文件并没有做修改。那这个动态库是怎么生效的呢？微信在启动时，dyld 根据 DYLD_INSERT_LIBRARIES 环境变量进行注入的。

有时会遇到如下报错：

这种情况一般是deb.mk文件版本不正确，这里更新为下面的版本就可以了。

ifeq ($(_THEOS_PACKAGE_FORMAT_LOADED),)
_THEOS_PACKAGE_FORMAT_LOADED := 1

_THEOS_DEB_PACKAGE_CONTROL_PATH := $(or $(wildcard $(THEOS_PROJECT_DIR)/control),$(wildcard $(THEOS_PROJECT_DIR)/layout/DEBIAN/control))
_THEOS_DEB_CAN_PACKAGE := $(if $(_THEOS_DEB_PACKAGE_CONTROL_PATH),$(_THEOS_TRUE),$(_THEOS_FALSE))

_THEOS_DEB_HAS_DPKG_DEB := $(call __executable,dpkg-deb)
ifneq ($(_THEOS_DEB_HAS_DPKG_DEB),$(_THEOS_TRUE))
internal-package-check::
    @echo "$(MAKE) package requires dpkg-deb."; exit 1
endif

ifeq ($(_THEOS_DEB_CAN_PACKAGE),$(_THEOS_TRUE)) # Control file found (or layout/ found.)
THEOS_PACKAGE_NAME := $(shell grep -i "^Package:" "$(_THEOS_DEB_PACKAGE_CONTROL_PATH)" | cut -d' ' -f2-)
THEOS_PACKAGE_ARCH := $(shell grep -i "^Architecture:" "$(_THEOS_DEB_PACKAGE_CONTROL_PATH)" | cut -d' ' -f2-)
THEOS_PACKAGE_BASE_VERSION := $(shell grep -i "^Version:" "$(_THEOS_DEB_PACKAGE_CONTROL_PATH)" | cut -d' ' -f2-)

$(_THEOS_ESCAPED_STAGING_DIR)/DEBIAN:
    $(ECHO_NOTHING)mkdir -p "$(THEOS_STAGING_DIR)/DEBIAN"$(ECHO_END)
ifeq ($(_THEOS_HAS_STAGING_LAYOUT),1) # If we have a layout/ directory, copy layout/DEBIAN to the staging directory.
    $(ECHO_NOTHING)[ -d "$(THEOS_PROJECT_DIR)/layout/DEBIAN" ] && rsync -a "$(THEOS_PROJECT_DIR)/layout/DEBIAN/" "$(THEOS_STAGING_DIR)/DEBIAN" $(_THEOS_RSYNC_EXCLUDE_COMMANDLINE) || true$(ECHO_END)
endif # _THEOS_HAS_STAGING_LAYOUT

$(_THEOS_ESCAPED_STAGING_DIR)/DEBIAN/control: $(_THEOS_ESCAPED_STAGING_DIR)/DEBIAN
    $(ECHO_NOTHING)sed -e '/^[Vv]ersion:/d' "$(_THEOS_DEB_PACKAGE_CONTROL_PATH)" > "$@"$(ECHO_END)
    $(ECHO_NOTHING)echo "Version: $(_THEOS_INTERNAL_PACKAGE_VERSION)" >> "$@"$(ECHO_END)
    $(ECHO_NOTHING)echo "Installed-Size: $(shell du $(_THEOS_PLATFORM_DU_EXCLUDE) DEBIAN -ks "$(THEOS_STAGING_DIR)" | cut -f 1)" >> "$@"$(ECHO_END)

before-package:: $(_THEOS_ESCAPED_STAGING_DIR)/DEBIAN/control

_THEOS_DEB_PACKAGE_FILENAME = $(THEOS_PACKAGE_DIR)/$(THEOS_PACKAGE_NAME)_$(_THEOS_INTERNAL_PACKAGE_VERSION)_$(THEOS_PACKAGE_ARCH).deb
internal-package::
    $(ECHO_NOTHING)COPYFILE_DISABLE=1 $(FAKEROOT) -r dpkg-deb -Zgzip -b "$(THEOS_STAGING_DIR)" "$(_THEOS_DEB_PACKAGE_FILENAME)" $(STDERR_NULL_REDIRECT)$(ECHO_END)

# This variable is used in package.mk
after-package:: __THEOS_LAST_PACKAGE_FILENAME = $(_THEOS_DEB_PACKAGE_FILENAME)

else # _THEOS_DEB_CAN_PACKAGE == 0
internal-package::
    @echo "$(MAKE) package requires you to have a layout/ directory in the project root, containing the basic package structure, or a control file in the project root describing the package."; exit 1

endif # _THEOS_DEB_CAN_PACKAGE
endif # _THEOS_PACKAGE_FORMAT_LOADED

也可以先将deb文件拷贝到设备，然后cd到设备对应的目录，执行如下指令：

dpkg -i *.deb

2.3.4卸载

如果需要卸载安装包，执行如下指令即可：

dpkg -r com.gof.-