APK反逆向之一：监控debug

摘要：阻塞代码示例文件描述符监视器标识符事件长度事件监控文件路径初始化监控获取当前路径添加监控所有事件停止监控读取事件过滤文件阻塞方法监控的是文件夹，如果直接监控文件，可能造成无法结束线程。

在开发和逆向过程中很多时候都需要动态调试，开发时候可以用开发 android 的 IDE进行调试，native层也可用调试，Android Studio早就可以进行 native 的debug调试了。但是在 release 后的 apk 如果还检测到了 debug 调试，那么说明该 apk 正被破解。

原文链接: APK反逆向之一：监控debug

在 apk 被调试的时候，有很多特征可以检测到，比如 hook so的时候需要分析 maps文件确定内存加载的位置，还有调试器很 android 设备进行接口通讯需要开启端口映射。这些特征都可以被作为检测 debug 的一种手段。

下面介绍了几种检测 debug 的方式，有些案例只是介绍思路，具体的实现方式需要进行更改，例如监控 tcp 端口，需要改成 service 形式在后台运行。

检测 debug 是为了防止应用被逆向动态分析，所以检测的方法也都是采用 native 开发提高被逆向的成本。

源码地址：anti-reverse

debug 开关默认在编译 release 版本的时候自己会关闭，但是你还是可以通过显示的设置把他打开。但是如果你这么干了，估计你老板要打死你。

release 版本开启 debug 调试，修改项目 build.gradle中 的 buildTypes 参数：debuggable true

android {
    buildTypes {
        release {
            debuggable true
            minifyEnabled false
            proguardFiles.add(file("proguard-rules.pro"))
            signingConfig = $("android.signingConfigs.myConfig")
        }
    }
}

获取 debuggable 的值也很简单通过API接口就可以：

void detectOsDebug(){
    boolean connected = android.os.Debug.isDebuggerConnected();
    Log.d(TAG, "debugger connect status:" + connected);
}

这种方式获取的值其实意义不大，发布的 release 版本基本没有会开启的除非失误。

单步调试的原理很简单：检测某段代码执行的时间，动态调试的时候肯定会在一些地方下断点，如果一段代码执行时间超过2秒（这里需要排除耗时的io读写等操作），则可以认为 apk 可能被动态分析。

示例代码：

JNIEXPORT void single_step(){
    time(&start_time);
    //实际需要监控的代码
    sleep(4);
    //---------------
    time(&end_time);

    LOGD("start time:%d, end time:%d", start_time, end_time);
    if(end_time - start_time > 2){
        LOGD("fit single_step");
    }
}

这里的时间间隔可以根据实际情况作调整。

在 apk 被附加进程的时候在/proc/{pid}/status,/proc/{pid}/task/{pid}/status文件中会保存附件进程的 pid ：TarcePid : 1212。只需要读取这两个文件中的 TarcePid 是不是为0，如果不为0则可能被附加了进程。

示例代码：

void tarce_pid(char* path){
    char buf[BUFF_LEN];
    FILE *fp;
    int trace_pid = 0;
    fp = fopen(path, "r");
    if (fp == NULL) {
        LOGE("status open failed:[error:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
        return;
    }

    while (fgets(buf, BUFF_LEN, fp)) {
        if (strstr(buf, "TracerPid")) {
            char *strok_rPtr, *temp;
            temp = strtok_r(buf, ":", &strok_rPtr);
            temp = strtok_r(NULL, ":", &strok_rPtr);
            trace_pid = atoi(temp);
            LOGD("%s, TarcePid:%d", path, trace_pid);
        }
    }

    fclose(fp);
    return;
}

JNIEXPORT void tarce_pid_monitor(){
    LOGD("tarce_pid_monitor");
    int pid = getpid();
    char path[BUFF_LEN];

    sprintf(path, "/proc/%d/status", pid);
    tarce_pid(path);

    sprintf(path, "/proc/%d/task/%d/status", pid, pid);
    tarce_pid(path);
}

检测结果：

10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: tarce_pid_monitor
10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: /proc/11538/status, TarcePid:11669
10-13 18:31:52.716 11538-11538/cc.gnaixx.detect_debug D/GNAIXX_NDK: /proc/11538/task/11538/status, TarcePid:11669

进行 debug 调试必然会开启端口映射，我们可以监控比较常用的逆向工具开启的端口，当然作弊者也可以修改端口。但是前提也是在了解了检测手段下。Android中开启的端口会保存在文件proc/net/tcp文件中。

示例代码：

JNIEXPORT void tcp_monitor(JNIEnv *env, jclass thiz){
    LOGD("tcp_monitor");
    char buff[BUFF_LEN];

    FILE *fp;
    const char dir[] = "/proc/net/tcp";
    fp = fopen(dir, "r");
    if(fp == NULL){
        LOGE("file failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
        return;
    }
    while(fgets(buff, BUFF_LEN, fp)){
        if(strstr(buff, TCP_PORT) != NULL){
            LOGI("Line:%s", buff);
            fclose(fp);
            return;
        }
    }
}

这里的 TCP_PORT 为 "5D8A",也就是10进制的23946，这是ida默认的端口。

/proc/{pid}/maps文件中保存了 app 运行的加载的内存信息。所有maps文件被进行ACCESS 或者 OPEN 操作都是有风险的。

可以通过 inotify 对 maps 文件进行监控，这里采用了子线程进行循环监控。

这里采用两种方式进行监控，一种阻塞的方式，一种非阻塞的方式（通过select）。

代码示例：

void *inotify_maps_block() {
    LOGD("start by block");
    int fd;                         //文件描述符
    int wd;                         //监视器标识符
    int event_len;                  //事件长度
    char buffer[EVENT_BUFF_LEN];    //事件buffer
    char map_path[PATH_LEN];        //监控文件路径

    stop = 0;                       //初始化监控
    fd = inotify_init();
    pid_t pid = getpid();
    sprintf(map_path, "/proc/%d/", pid); //获取当前APP maps路径
    if (fd == -1) {
        LOGE("inotify_init [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
        return NULL;
    }
    wd = inotify_add_watch(fd, map_path, IN_ALL_EVENTS);  //添加监控 所有事件
    LOGD("add watch success path:%s", map_path);
    while (1) {
        if (stop == 1) break;       //停止监控

        event_len = read(fd, buffer, EVENT_BUFF_LEN);   //读取事件
        if (event_len < 0) {
            LOGE("inotify_event read failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
            return NULL;
        }
        int i = 0;
        while (i < event_len) {
            struct inotify_event *event = (struct inotify_event *) &buffer[i];
            //过滤maps文件
            if (event->len && !strcmp(event->name, "maps")) {
                if (event->mask & IN_CREATE) {
                    LOGD("create: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_DELETE) {
                    LOGD("delete: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_MODIFY) {
                    LOGD("modified: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_ACCESS) {
                    LOGD("access: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_OPEN) {
                    LOGD("open : %s", event->name);
                }
                else {
                    LOGD("other event [name:%s, mask:%x]", event->name, event->mask);
                }
            }
            i += EVENT_SIZE + event->len;
        }
    }
    inotify_rm_watch(fd, wd);
    LOGD("rm watch");
    close(fd);
}

阻塞方法监控的是/proc/{pid}/文件夹，如果直接监控 maps 文件，可能造成无法结束线程。如果正常用户没有对 maps 文件操作，那么函数就会一直阻塞在 read() 方法。而监控 /proc/{pid} 文件夹，改文件夹下其他文件会有操作,所以不会阻塞在read()。

代码示例：

void *inotify_maps_unblock() {
    LOGD("start by unblock");
    int fd;                         //文件描述符
    int wd;                         //监视器标识符
    int event_len;                  //事件长度
    char buffer[EVENT_BUFF_LEN];    //事件buffer
    char map_path[PATH_LEN];        //监控文件路径

    fd_set fds;                     //fd_set
    struct timeval time_to_wait;    //超时时间
    stop = 0;

    //初始化监控
    fd = inotify_init();
    pid_t pid = getpid();
    sprintf(map_path, "/proc/%d/maps", pid); //获取当前APP maps路径
    if (fd == -1) {
        LOGE("inotify_init [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
        return NULL;
    }
    wd = inotify_add_watch(fd, map_path, IN_ALL_EVENTS);  //添加监控 所有事件
    LOGD("add watch success path:%s, fd:%d, wd:%d", map_path, fd, wd);

    while (1) {
        if (stop == 2) break;       //停止监控

        FD_ZERO(&fds);
        FD_SET(fd, &fds);

        //之前我把初始化放在循环外 第一次可以阻塞,后面就直接跳过了
        time_to_wait.tv_sec = 3;
        time_to_wait.tv_usec = 0;

        int rev = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, &time_to_wait);//fd, readfds, writefds, errorfds, timeout:NULL阻塞, {0.0}直接过, timeout
        //int rev = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, NULL);//fd, readfds, writefds, errorfds, timeout:NULL阻塞, {0.0}直接过, timeout
        LOGD("select status_code: %d", rev);
        if (rev < 0) {
            //error
            LOGE("select failed [error:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
        }
        else if (rev == 0) {
            //timeout
            LOGD("select timeout");
        }
        else {
            //
            event_len = read(fd, buffer, EVENT_BUFF_LEN);   //读取事件
            if (event_len < 0) {
                LOGE("inotify_event read failed [errno:%d, desc:%s]", errno, strerror(errno));
                return NULL;
            }
            int i = 0;
            while (i < event_len) {
                //注意:这里监控的是maps文件,所以event->name 参数为空
                struct inotify_event *event = (struct inotify_event *) &buffer[i];
                if (event->mask & IN_CREATE) {
                    LOGD("create: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_DELETE) {
                    LOGD("delete: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_MODIFY) {
                    LOGD("modified: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_ACCESS) {
                    LOGD("access: %s", event->name);
                }
                else if (event->mask & IN_OPEN) {
                    LOGD("open : %s", event->name);
                }
                else {
                    LOGD("other event [name:%s, mask:%x]", event->name, event->mask);
                }
                i += EVENT_SIZE + event->len;
            }
        }
    }
    close(fd);
    inotify_rm_watch(fd, wd);
    LOGD("rm watch");
}

通过 select() 来绝对阻塞方式，最后一个参数（timeval）控制超时时间：

NULL 阻塞与上面阻塞方式一样

timeval 设置超时时间

timeval.tv_sec 为秒数
timeval.tv_usec 为微秒

注 timeval 每次调用过 select 方法会被初始化为{0，0}，所以必须每次都在循环内复制。我也不知道为什么，试了好久。