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[Android 原创] 跨平台模拟执行 - AndroidNativeEmu食用手册

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伤情丶 发表于 2019-9-29 11:44
本帖最后由 伤情丶 于 2019-9-29 11:47 编辑

安装

AndroidNativeEmu有什么用?

AndroidNativeEmu是基于Unicron实现的一个指令解析器, 让您能够跨平台模拟Android Native库函数,例如JNI_OnLoad,Java_XXX_XX等函数

特性

  • 模拟 JNI Invocation API so JNI_OnLoad can be called properly.
  • 模拟 memory、malloc、memcpy
  • 支持拦截系统调用(SVC #0)
  • 通过符号Hook
  • 所有 JavaVM, JNIEnv 和 hooked functions 都可以用python来处理
  • 支持 VFP
  • 支持文件系统(也就是说你可以模拟maps、status等文件)

项目地址

安装过程

环境要求: python 3.7 (注意必须是3.7版本, 我使用3.6装keystone的时候踩了坑)

自测系统环境: win7

1.Clone 该项目

   git clone https://github.com/AeonLucid/AndroidNativeEmu.git

2.安装需要的支持模块

    pip install -r requirements.txt

安装keystone-engine可能会失败(反正我是没装上)

解决方案:

    1. 克隆keystone仓库: git clone https://github.com/keystone-engine/keystone.git
    2. 打开keystone\bindings文件夹安装: python setup.py install
    3. 下载对应系统和版本dll(因为我是win), 下载链接: http://www.keystone-engine.org/download/
    4. 把dll复制到python的keystone目录下: [python_path]\Lib\site-packages\keystone\

3.把androidemu文件夹复制至sample文件夹下,并删除example.py文件下的关于"samples/"的目录访问路径

    如
    "samples/example_binaries/libc.so"
    改为
    "example_binaries/libc.so"

4.运行例子

    python example.py

5.不出意外的话就可以看到结果了

screenShot.png

例子文件阅读

example_binaries/ : 里面是需要加载的so
vfs/ : 里面是虚拟的文件系统, 有需要可以自己添加文件
androidemu/ : android虚拟机
import logging
import sys

from unicorn import UC_HOOK_CODE
from unicorn.arm_const import *

from androidemu.emulator import Emulator

# 配置日志相关设置
logging.basicConfig(
    stream=sys.stdout, #标准输出流
    level=logging.DEBUG, #输出等级
    format="%(asctime)s %(levelname)7s %(name)34s | %(message)s" #输出格式
)

logger = logging.getLogger(__name__) #实例化对象

# 实例化虚拟机
emulator = Emulator()

#加载Libc库
emulator.load_library("example_binaries/libc.so", do_init=False)

#加载要模拟器的库
lib_module = emulator.load_library("example_binaries/libnative-lib.so")

#打印已经加载的模块
logger.info("Loaded modules:")
for module in emulator.modules:
    logger.info("[0x%x] %s" % (module.base, module.filename))

#trace 每步执行的指令, 方便调试, 其实也可以取消
def hook_code(mu, address, size, user_data):
    instruction = mu.mem_read(address, size)
    instruction_str = ''.join('{:02x} '.format(x) for x in instruction)
    print('# Tracing instruction at 0x%x, instruction size = 0x%x, instruction = %s' % (address, size, instruction_str))
emulator.mu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)

#通过导出符号来调用函数
emulator.call_symbol(lib_module, '_Z4testv')

#通过R0来获取调用结构
print("String length is: %i" % emulator.mu.reg_read(UC_ARM_REG_R0))

自己写个小Demo测试

Demo代码

新建一个jni工程, demo的代码很简单, 就是一个加法

JNIEXPORT int nativeAdd(int a, int b)
{
    return  a + b;
}

extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_mario_testunicorn_MainActivity_myAdd(
        JNIEnv* env,
        jobject /*this*/,
        int a,
        int b){

    return  nativeAdd(a,b);
}

emu代码

注释写的很详细, 具体看代码吧

import logging
import posixpath
import sys

from unicorn import UcError, UC_HOOK_CODE, UC_HOOK_MEM_UNMAPPED
from unicorn.arm_const import *

from androidemu.emulator import Emulator

import debug_utils

# 配置日志
logging.basicConfig(
    stream=sys.stdout,
    level=logging.DEBUG,
    format="%(asctime)s %(levelname)7s %(name)34s | %(message)s"
)

logger = logging.getLogger(__name__)

# 初始化模拟器
emulator = Emulator(
    vfp_inst_set=True,
    vfs_root=posixpath.join(posixpath.dirname(__file__), "vfs")
)

# 加载依赖的动态库
emulator.load_library("example_binaries/libdl.so")
emulator.load_library("example_binaries/libc.so", do_init=False)
emulator.load_library("example_binaries/libstdc++.so")
emulator.load_library("example_binaries/libm.so")
lib_module = emulator.load_library("example_binaries/libmytest.so")

# 当前已经load的so
logger.info("Loaded modules:")

for module in emulator.modules:
    logger.info("=> 0x%08x - %s" % (module.base, module.filename))

try:
    # 运行jni onload 这里没有, 但不影响执行
    emulator.call_symbol(lib_module, 'JNI_OnLoad', emulator.java_vm.address_ptr, 0x00)

    #直接调用符号1, 计算1+2
    emulator.call_symbol(lib_module, '_Z9nativeAddii', 1, 2)
    print("_Z9nativeAddii result call: %i" % emulator.mu.reg_read(UC_ARM_REG_R0))

    #直接调用符号2, 计算1000 + 1000
    emulator.call_symbol(lib_module, 'Java_com_mario_testunicorn_MainActivity_myAdd', 0, 0, 1000, 1000)
    print("myAdd result call: %i" % emulator.mu.reg_read(UC_ARM_REG_R0))

    #执行完成, 退出虚拟机
    logger.info("Exited EMU.")
    logger.info("Native methods registered to MainActivity:")

except UcError as e:
    print("Exit at %x" % emulator.mu.reg_read(UC_ARM_REG_PC))
    raise

RuntimeError: Unhandled syscall x (x) at 解决

这个错误是因为没有实现对应syscall导致的, 缺少什么函数, 自己写一个函数绑定一下, 返回给他需要的值就可以了, 比如getpid, 那么自己写的函数随便返回一个整形就可以了

在syscall_hooks.py文件里, 可以看到作者已经实现的函数

        self._syscall_handler.set_handler(0x4E, "gettimeofday", 2, self._handle_gettimeofday)
        self._syscall_handler.set_handler(0xAC, "prctl", 5, self._handle_prctl)
        self._syscall_handler.set_handler(0xF0, "futex", 6, self._handle_futex)
        self._syscall_handler.set_handler(0x107, "clock_gettime", 2, self._handle_clock_gettime)
        self._syscall_handler.set_handler(0x119, "socket", 3, self._socket)
        self._syscall_handler.set_handler(0x11b, "connect", 3, self._connect)
        self._syscall_handler.set_handler(0x159, "getcpu", 3, self._getcpu)
        self._syscall_handler.set_handler(0x14e, "faccessat", 4, self._faccessat)
        self._syscall_handler.set_handler(0x14, "getpid", 0, self._getpid)
        self._syscall_handler.set_handler(0xe0, "gettid", 0, self._gettid)
        self._syscall_handler.set_handler(0x180,"null1",0, self._null)
set_handler函数参数:
        arg1: 中断号(intno),中断号可以在ndk中的unistd.h中找到
        arg2: 函数名
        arg3: 参数数量
        arg4: 绑定的自定义函数

执行结果

5.png

实战一款风控SO

实战目标

以下信息通过分析所得, 具体分析过程不是本文重点, 这里不赘述;

    目标文件:  libtest.so
    目标函数:  a(char* buf, int buf_len)
    返回值: return_value > 0, 表示风险环境并且会在buf参数里写入详细风险环境信息;
            return_value == 0, 表示正常环境

EMU代码

详情看注释, 写的很详细

import logging
import posixpath
import sys

from unicorn import UcError, UC_HOOK_CODE, UC_HOOK_MEM_UNMAPPED
from unicorn.arm_const import *

from androidemu.emulator import Emulator
from androidemu.java.java_class_def import JavaClassDef
from androidemu.java.java_method_def import java_method_def

# Create java class.
import debug_utils

# 配置日志
logging.basicConfig(
    stream=sys.stdout,
    level=logging.DEBUG,
    format="%(asctime)s %(levelname)7s %(name)34s | %(message)s"
)

logger = logging.getLogger(__name__)

# 初始化模拟器
emulator = Emulator(
    vfp_inst_set=True,
    vfs_root=posixpath.join(posixpath.dirname(__file__), "vfs")
)

# 加载依赖的动态库
emulator.load_library("example_binaries/libdl.so")
emulator.load_library("example_binaries/libc.so", do_init=False)
emulator.load_library("example_binaries/libstdc++.so")
emulator.load_library("example_binaries/liblog.so")
emulator.load_library("example_binaries/libm.so")
#目标so
lib_module = emulator.load_library("example_binaries/libtest.so")

# 当前已经load的so
logger.info("Loaded modules:")
for module in emulator.modules:
    logger.info("=> 0x%08x - %s" % (module.base, module.filename))

try:
    # 运行jni onload 这里没有, 但不影响执行
    emulator.call_symbol(lib_module, 'JNI_OnLoad', emulator.java_vm.address_ptr, 0x00)

    # 增加properties, 该so或通过获取一些properties来判断环境
    emulator.system_properties['ro.build.fingerprint'] = 'google/passion/passion:2.3.3/GRI40/102588:user/release-keys'
    emulator.system_properties['ro.product.cpu.abi'] = 'arm'
    emulator.system_properties['microvirt.vbox_dpi'] = ''

    #申请一块buff, 用作参数
    emulator.call_symbol(lib_module, 'malloc', 0x1000)
    address = emulator.mu.reg_read(UC_ARM_REG_R0)

    #在之前申请的buff读取内存
    detect_str = memory_helpers.read_utf8(emulator.mu, address)
    print("detect_str: " + detect_str)

    #执行完成, 退出虚拟机
    logger.info("Exited EMU.")
    logger.info("Native methods registered to MainActivity:")

except UcError as e:
    print("Exit at %x" % emulator.mu.reg_read(UC_ARM_REG_PC))
    raise

<font size=5>执行结果: </font></br>
QQ图片20190921161209.png

可以看见, 函数已经调用成功, 并且已经成功获取返回值和参数, 不过检测出风险环境了(因为我的vfs文件都是从虚拟机里拷贝出来的), 接下来就可以分析检测点了!~~

过检测

1.通过执行日志分析, 发现频繁访问了build.prop, maps等系统环境, 猜测可能是通过这些文件来判断的, 这里列出个别几个

2019-09-21 16:08:27,677    INFO         androidemu.vfs.file_system | Reading 1024 bytes from '/proc/cpuinfo'
2019-09-21 16:08:27,680   DEBUG    androidemu.cpu.syscall_handlers | Executing syscall read(00000005, 02089000, 00000400) at 0xcbc1ba7c

2019-09-21 16:08:27,783    INFO         androidemu.vfs.file_system | Reading 1024 bytes from '/proc/self/maps'
2019-09-21 16:08:27,784   DEBUG    androidemu.cpu.syscall_handlers | Executing syscall close(00000008) at 0xcbc1a854

2019-09-21 16:08:27,886    INFO         androidemu.vfs.file_system | File opened '/proc/self/status'
2019-09-21 16:08:27,887   DEBUG    androidemu.cpu.syscall_handlers | Executing syscall fstat64(0000000a, 000ff3e8) at 0xcbc1b314

2.通过反复测试, 修改对应文件中的关键信息, 最终成功躲过该风控模块的环境检测

如下:

QQ图片20190921162353.png

总结

该项目是通过Unicron来实现的, Unicorn 是一款非常优秀的跨平台模拟执行框架, 通过上帝视角来调试和调用二进制代码, 几乎可以很清晰发现反调试和检测手段,  而Unicorn的应用绝不仅仅只是个虚拟机, 可以实现很多骚操作, 再次感谢QEMU, Unicron, AndroidNativeEmu等等这些开源大神, 是这些人的分享精神推进了整个圈子的技术迭代;

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发帖前要善用论坛搜索功能,那里可能会有你要找的答案或者已经有人发布过相同内容了,请勿重复发帖。

kwing112 发表于 2019-12-25 18:34
File "C:\ProgramData\Anaconda3\lib\site-packages\keystone\keystone.py", line 7
, in <module>
   raise ImportError("ERROR: fail to load the dynamic library.")
mportError: ERROR: fail to load the dynamic library.

帮忙看下这是啥回事
mynameliux 发表于 2019-12-23 16:33
抽时间按文章所说测试了一下,例子能运行,自己写一个 64 位的 demo 测试则根本跑不起来,unicorn.unicorn.UcError: Invalid memory fetch (UC_ERR_FETCH_UNMAPPED)
醉红尘 发表于 2019-9-29 20:58
xixicoco 发表于 2019-9-30 21:41
很好,py用户的福音啊
张碗婷 发表于 2019-10-1 07:57
我在觉得我啥也不懂呢 真厉害
张碗婷 发表于 2019-10-1 07:59
真厉害   我啥懂看不懂
117882697 发表于 2019-10-1 12:39
谢谢楼主分享!
236A 发表于 2019-10-1 17:31
ADFASDFASDF
i蜗牛 发表于 2019-10-24 16:59
赞,开头的安装讲解很详细,跑通了,后面的继续试一下,这个工具意义非凡呐
L剑仙 发表于 2019-12-4 15:09
学习大佬
mynameliux 发表于 2019-12-11 11:53
最近正准备看Unicron,感谢分享
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