学习目标
今天带大家来做一道简单的Frida Hook Java
层的题目,总共有七个小关卡,每个关卡都有一个小的考察点,来考察我们Frida
的基础知识,如果已经会的同学也可以作为一个资料来翻阅
APP:Frida
测试题
下载地址:看文章结束
第一关
先把APP安装跑起来,每一关都有一个要求和考察点
考察点:方法参数的修改
分析:大概的看一下逻辑,也就是点击下一关,会调用
onClick
方法,onClick
方法中会调用check
方法,但是参数的是一个false
,在check
方法中,根据这个参数来选择是进入到下一关还是提示失败,如果我们不进行任何的修改,y永远也无法进入到下一关,所以呢我们要使用Frida,修改check
方法的参数,使其变为true
,来帮助我们进入下一关。
function main(){
Java.perform(function(){
// Frist
Java.use("com.dta.test.frida.activity.FirstActivity").check.implementation = function(z){
z = true
this.check(z)
}
})
}
setImmediate(main)
第二关
考察点:方法返回值的修改
分析:调用的流程都是一样的,还是调用
onClick
方法,然后再来分析一下逻辑。也是非常简单,调用check
方法,根据check
方法的返回值来选择是进入下一关还是提示失败。所以呢我们直接修改check
方法的返回值为true
就可以了
function main(){
Java.perform(function(){
//Second
Java.use("com.dta.test.frida.activity.SecondActivity").check.implementation = function(){
return true
}
})
}
setImmediate(main)
第三关
考察点:类成员变量的修改、枚举类的取值
分析:这道题目呢是判断了成员变量
unkown
的值是否等于Level.Fouth
,所以呢我们需要修改unkown
的值为Level.Fouth
,默认值为Level.Unkown
对吧,也是比较简单的。
考察的第一个点呢就是这个成员变量的值如何来修改,分为两种情况:
1.静态成员变量,修改静态成员变量的值直接使用Java.use
拿到一个类的wraper
,直接.变量名.value
就可以直接修改它的值。
2.实例成员变量,需要我们先通过Java.choose
获取到这个实例,再通过.的方式来修改。
考察的第二个点就是枚举类的取值,因为我们的unkown
这个成员变量想给它赋值为Level.Fouth
,所以我们要拿到这个Level.Fouth
,而这个Level
为一个枚举类,从名字也可以看出,枚举类无非就是一个特殊的类,其取值呢也是直接可以用.name.value的方法来取,来看代码
function main(){
Java.perform(function(){
//Third
Java.choose("com.dta.test.frida.activity.ThirdActivity",{
onMatch: function(ins){
console.log(ins)
ins.unknown.value = Java.use("com.dta.test.frida.base.Level").Fourth.value
},onComplete: function(){
console.log("Search Completed!")
}
})
})
}
setImmediate(main)
这个题目有个同学提出一个问题,他并不是修改类成员变量的值来进入下一关的,这个我们第一个题目就说过了,不要使用任何非考察点外的方法来达到下一关,不然一个题目的解法会有很多,还达不到我们考察的目的
第四关
考察点:方法的主动调用
分析:这道题的目的是为了让我们学会
Frida
如何去主动调用一个方法,同样主动调用也是分为了两种情况
1.静态方法的主动调用,直接通过Java.use
拿到类的wraper
,可以直接调用。
2.实例方法的主动调用,需要先获得一个该类的实例,在Frida
中拿到一个类的实例有很多种方法,比如$new()
来new
一个对象,Java.choose
来拿到一个内存中现有的该类的实例,方法Hook
的时候,this
对象也是该类的一个实例,有了这个实例就可以进行主动调用实例方法了。来看代码
function main(){
Java.perform(function(){
//Fourth
Java.choose("com.dta.test.frida.activity.FourthActivity",{
onMatch: function(ins){
console.log(ins)
ins.next()
},onComplete: function(){
console.log("Search Completed!")
}
})
})
}
setImmediate(main)
第五关
考察点:
Frida
数组的构造
分析:在我们想主动调用一个方法的时候,最重要的就是这个方法的参数该如何去构造。比如这个题目,也是一个
check
方法,它的参数就是一个数组,内部进行了判断,判断该数组的长度为5就可以通过,否则提示失败。所以我们需要Hook check
方法,修改其参数为一个长度为5的String
数组就可以了。数组的构造Frida
也提供了API
:Java.array
,第一个参数为要构造的数据类型,基本数据类型可以直接写,如int
char
,而复杂数据类型需要填写全限定类名,如java.lang.String
,来看代码
function main(){
Java.perform(function(){
//Fifth
var strarr = Java.array("java.lang.String",["d","t","a","b","c"])
Java.use("com.dta.test.frida.activity.FifthActivity").check.implementation = function(arr){
arr = strarr
this.check(arr)
}
})
}
setImmediate(main)
第六关
考察点:
Frida
自定义类
分析:这道题目是比较有意思的一道题目,当时出题的时候没有考虑到
ClassLoader
的问题,自己在做的时候才发现这个题目是有坑的。我们先按正常的思路来解决这道题目:代码就几行,先通过Class.forName
来加载一个类的,拿到com.dta.test.frida.activity.RegisterClass
这个Class
对象,然后调用getDeclaredMethod
方法来拿到这个类中的next方法,最后再来调用这个next
方法,拿到返回值后调用booleanValue
方法来拿到一个boolean
类型的结果,通过这个结果来选择是否进入下一关或提示失败
其实上面的分析过程也是比较好理解,就相当于我们需要一个类,如下
package com.dta.test.frida.activity;
public class RegisterClass{
public RegisterClass{
}
public boolean next(){
return true;
}
}
题目也就是调用了这个RegisterClass
类中的next
方法,那么我们根据这个题目来通过Frida
提供的Java.registerClass
API来构建这样一个类
function main(){
Java.perform(function(){
//Sixth
var RegisterClass = Java.registerClass({
name: "com.dta.test.frida.activity.RegisterClass",
methods: {
next: {
returnType: "boolean",
argumentTypes:[],
implementation: function(){
return true
}
}
}
})
})
}
setImmediate(main)
我们通过Frida来帮我们构造出来了我们需要的类,而且也会自动加载到内存中去,但是我们发现题目还是过不了的。这个时候我们就要思考问题出在哪里?从上至下来思考的话,第一行的Class.forName
执行成功了吗?第二行的getDeclaredMethod
方法找到我们需要的next
方法了吗?返回值获取成功了吗?
带着这些问题,我们来排查。因为题目中catch
块中的异常没有进行print
,我们通过其他的方式来排查。首先排查简单的项,getDeclaredMethod
方法找到了吗?我们可以通过使用一下我们自定义的RegisterClass
,new
一个对象来调用next方法,发现是可以打印的,且结果为true
console.log(RegisterClass.$new().next())
// true
那么就说明我们自定义的Class
是创建成功了的,且能够正常使用。那问题就出现在第一个,Class.forName
加载这个类成功了吗?其实是没有成功的。当我们点击下一关按钮的时候,这里抛出的异常其实是ClassNotFoundException
,找不到我们使用Frida
自定义的类。那原因出在哪里呢?我们接着往下看
首先我们来看一下Class.forName
的流程
@CallerSensitive
public static Class<?> forName(String className)
throws ClassNotFoundException {
return forName(className, true, VMStack.getCallingClassLoader());
}
内部又调用了forName
的重载,注意第三个参数是VMStack.getCallingClassLoader
/**
* Returns the defining class loader of the caller's caller.
*
* @return the requested class loader, or {@code null} if this is the
* bootstrap class loader.
*/
@FastNative
native public static ClassLoader getCallingClassLoader();
是一个native
方法,注释翻译一下就是返回请求类的loader
,如果为null
则返回bootstrap class loader
,那我们这里调用这个方法拿到的就是跟SixthActivity
是同一个ClassLoader
这个方法只有三个参数,第一个为className
,我们的className
是正确的,所以我们要从ClassLoader
来入手解决这个问题。下面来补充下ClassLoader
的知识
JVM
类加载器
-
JVM
的类加载器包括三种: -
Bootstrap ClassLoader
(引导类加载器):C/C++
代码实现的加载器,用于加载指定的JDK
核心的类库,比如java.lang.*、java.util.*等系统类。Java
虚拟机的启动就是通过Bootstrap
,该ClassLoader
在Java
里面无法获取,只负责加载/lib
下的类。
-
Extensions ClassLoader
(拓展类加载器):Java
中的实现类为ExtClassLoader
,提供了除了系统类之外的功能,可以在Java
里面获取,负责加载/lib/ext
下的类。
-
Application ClassLoader
(应用程序类加载器):Java
中的实现类为AppClassLoader
,是与我们接触最多的类加载器,开发人员写的代码默认就是由它来加载,ClassLoader.getSystemClassLoader
返回的就是它。
-
- 自定义类加载器,只需要通过继承
java.lang.ClassLoader
类的方式来实现自己的类加载器即可。
- 自定义类加载器,只需要通过继承
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-u6n1o1lO-1628489892248)(http://www.dtasecurity.cn:20080/tmp/pic/08.png “ClassLoader”)]
图中我们几种
ClassLoader
的继承关系,其中红色箭头所描述的就是双亲委派机制。当我们自定义类加载器想要加载一个类时,它首先不会自己想着去加载这个类,而是要先向上询问Application
类加载器,你能帮我加载这个类吗?Application
类加载器说,我上面还有你爷爷类加载器,就这样,直到找到Bootstrap
类加载器,如果Bootstrap
类加载器不能加载此类,那么就会反向让自己的子类去想办法处理加载。如果上层的类加载器能够加载该类,就直接加载成功了。简单点说就是每个儿子都不愿意干活,每次有活就它的父亲去干,直到父亲说这件事我干不了,让儿子想办法去完成,这个就是双亲委派机制。
双亲委派机制有什么好处呢?
- 安全:我们已经知道,
Bootstrap
类加载器会加载系统的类库,比如它加载了一个String
类,我们自定义的类加载器还想加载一个一模一样的类,那肯定是不行的,因为上层已经加载过的类就不能在下层重新加载了,所以可以保护系统核心库不被篡改。 - 效率:就是这样可以保证一个类只能被加载一次,不会重复加载,可以直接读取已经加载的
Class
。
类加载的时机
- 隐式加载:开发人员并没有刻意的想去加载一个类,或者都并不清楚类加载的概念
-
- 创建类的示例
-
- 访问类的静态变量
-
- 调用类的静态方法
-
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的
java.lang.Class
对象
- 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的
-
- 初始化某个类的子类
- 显式加载:
-
- 使用
LoadClass
方法加载
- 使用
-
- 使用
forName
方法加载
- 使用
Android
系统中的类加载器
Android
平台的类加载器并不是Android
特有的,而是从Java
当中继承过来的,那么Android
类加载器跟Java
中的又有什么区别呢?下面我们来一一介绍:
ClassLoader
:一个抽象类,所有的类加载器都直接或间接的继承它BootClassLoader
:预加载常用的类加载器,它是单例模式的。与Java
中的BootStrapClassLoader
不同,它并不是由C
实现的,而是由Java
代码实现的BaseDexClassLoader
是PathClassLoader
、DexClassLoader
、InMemoryDexClassLoader
的父类,类加载的主要逻辑都是在BaseDexClassLoader
完成的。SecureClassLoader
继承类抽象类ClassLoader
,拓展类ClassLoader
类,加入类权限方面的功能,加强了安全性,其子类URLClassLoader
是用URL
路径从网络资源来加载类PathClassLoader
是Android
默认使用的类加载器,一个apk
中的Activity
等类就是由它来加载的DexClassLoader
可以加载任意目录下的dex
、jar
、apk
、zip
文件,比PathClassLoader
更加灵活,是实现插件化、热修复以及dex
加壳的重点InMemoryDexClassLoader
是从内存中直接加载dex
,它是在Android8.0
以后引入的
注意:系统当中常用的
Framwork
层的类都是由BootClassLoader
来加载的,开发一个APP
所使用的系统API
的类,都是由它加载的,而APP
内的类都是由PathClassLoader
进行加载的。
再回到第六关的问题,其实根本原因就是Frida
加载我们自定义类RegisterClass
使用的ClassLoader
跟SisthActivity
的PathClassLoader
并不是同一个ClassLoader
,所以导致我们使用PathClassLoader
来加载会出现ClassNotFoundException
,知道这个问题所在我们就可以解决这个问题了,下面提供两种解决思路,感谢Simp1er大佬提供的解决方案
- 第一种思路:双亲委派机制
既然我们使用默认的PathClassLoader
加载不了,那么我们知道,它的加载过程是先通过父加载器进行加载的,也就是会调用BootClassLoader
来加载我们的目标类,当然BootClassLoader
也是无法成功加载的,所以我们可以在PathClassLoader
跟BootClassLoader
中间插入我们RegisterClass
的ClassLoader
,就可以由PathClassLoader
->BootClassLoader
变为PathClassLoader
->RegisterClass
的ClassLoader
->BootClassLoader
,这样原本是使用PathClassLoader
来加载我们的类,PathClassLoader
会先委托父亲加载,BootClassLoader
会加载失败,最终交由我们RegisterClass
的ClassLoader
来加载,就可以完成本次加载了。插入也是非常简单的,因为ClassLoader
中标志一个ClassLoader
是另外一个ClassLoader
的父亲,就是使用parent
来表示的,我们直接修改这个值就可以了,看下面第一种实现
function main(){
Java.perform(function(){
//Sixth
var RegisterClass = Java.registerClass({
name: "com.dta.test.frida.activity.RegisterClass",
methods: {
next: {
returnType: "boolean",
argumentTypes:[],
implementation: function(){
return true
}
}
}
})
var targetClassLoader = RegisterClass.class.getClassLoader()
Java.enumerateClassLoaders({
onMatch: function(loader){
try{
if(loader.findClass("com.dta.test.frida.activity.SixthActivity")){
// PathClassLoader
var PathClassLoader = loader
var BootClassLoader = PathClassLoader.parent.value
PathClassLoader.parent.value = targetClassLoader
targetClassLoader.parent.value = BootClassLoader
}
}catch(e){
}
},onComplete: function(){
console.log("Completed!")
}
})
})
}
setImmediate(main)
- 第二种思路:
Hook
Class
类的forName
方法,可以修改第三个参数为我们RegisterClass
的ClassLoader
,从而使Class.forName
可以正确加载
function main(){
Java.perform(function(){
//Sixth
var RegisterClass = Java.registerClass({
name: "com.dta.test.frida.activity.RegisterClass",
methods: {
next: {
returnType: "boolean",
argumentTypes:[],
implementation: function(){
return true
}
}
}
})
var targetClassLoader = RegisterClass.class.getClassLoader()
var Class = Java.use('java.lang.Class')
Class.forName.overload('java.lang.String', 'boolean', 'java.lang.ClassLoader').implementation = function (str, init, loader) {
console.log('loader', loader)
console.log('className', str)
console.log('iniit', init)
return this.forName(str, init, targetClassLoader)
}
})
}
setImmediate(main)
第七关
下面贴一下第七关的源代码
package com.dta.test.frida.activity;
import android.view.View;
import com.dta.test.frida.R;
import com.dta.test.frida.base.BaseActivity;
import com.dta.test.frida.base.Level;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.nio.ByteBuffer;
import dalvik.system.InMemoryDexClassLoader;
public class SeventhActivity extends BaseActivity {
private Class<?> MyCheckClass;
@Override
protected String getDescription() {
return getString(R.string.seventh);
}
@Override
public void onClick(View v) {
super.onClick(v);
try {
loadDex();
Method check = MyCheckClass.getDeclaredMethod("check");
Object handle = MyCheckClass.newInstance();
boolean flag = (boolean) check.invoke(handle);
if (flag){
gotoNext(Level.Eighth);
}else {
failTip();
}
} catch (Exception e) {
failTip();
}
}
private void loadDex() {
if (MyCheckClass != null){
return;
}
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.O) {
try {
InputStream is_dex = getAssets().open("mycheck.dex");
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ( ( len = is_dex.read(bytes,0,bytes.length) ) != -1 ){
bos.write(bytes,0,len);
}
bos.flush();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(bos.toByteArray());
InMemoryDexClassLoader classLoader = new InMemoryDexClassLoader(buffer, getClassLoader());
MyCheckClass = classLoader.loadClass("com.dta.frida.MyCheck");
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
failTip();
}
}
}
@Override
protected String getActivityTitle() {
return "第七关";
}
}
考察点:
Frida
切换ClassLoader
分析:这道题目是从外部加载了一个
dex
文件,然后反射加载com.dta.frida.MyCheck
类,并调用其中的check
方法。而我们想要在Frida
中Hook
这个MyCheck类,直接use
是不行的,也是因为ClassLoader
的问题,既然我们已经了解了ClassLoader
,这个题目就很简单了,只需要学会在Frida
中如何来切换ClassLoader
就可以了,使用Java.enumerateClassLoaders
来枚举ClassLoader
,然后判断哪个ClassLoader
是我们想要的,再将Java.classFactory.loader
赋值为我们需要的loader
就可以了,来看代码
function main(){
Java.perform(function(){
//Seven
Java.enumerateClassLoaders({
onMatch: function(loader){
try{
if(loader.findClass("com.dta.frida.MyCheck")){
console.log("Found!")
Java.classFactory.loader = loader
}
}catch(e){
}
},onComplete: function(){
console.log("Completed!")
}
})
Java.use("com.dta.frida.MyCheck").check.implementation = function(){
return true
}
})
}
setImmediate(main)
总结
本篇文章,主要介绍了Frida Hook Java层的用法,API都是死的,但是需要我们灵活掌握,根据不同的目的使用不同的API组合来实现我们的目的,这七个题目也都是比较基础的内容,因为安卓的Java本来就是很简单的。当然知其然必要知其所以然,所以在第六题中讲解了ClassLoader的内容,使我们透过问题来了解本质,才能有所提高。
APP练习题的下载请扫码访问: