018 Android加固之實作dex加載器

Android APK加固-安全人員角度

Android安全人員對APK加固采取的角度大概分為以下幾個方面：

1. 將可執行代碼dex檔案加密，能夠動態解密并執行
2. 能夠檢測當前狀態是被除錯，想盡一切辦法反除錯

那如果繼續再細分一下，實作一個初級的APK加固：

1. 使用類加載器動態加載dex檔案
2. 設計傀儡dex替換原dex，動態加載dex
3. 在傀儡dex中的各種地方增加反除錯代碼

接下來就是從類加載器開始一步步完成APK加固

關于類加載器

類加載器

在JAVA開發中動態加載的技術主要用于加載jar包，使軟體具備動態添加插件的功能，Java代碼都是寫在Class里的，程式運行在虛擬機上時，虛擬機需要把需要的Class加載進來才能創建實體物件并作業，而完成這一加載作業的角色就是ClassLoader，

Android的Dalvik/ART虛擬機如同標準JAVA的JVM虛擬機一樣，在運行程式時首先需要將對應的類加載到記憶體中，因此我們可以利用這一點，在程式運行時手動加載Class，從而達到代碼動態加載可執行檔案的目的，

Android的Dalvik/ART虛擬機雖然與標準Java的JVM虛擬機不一樣，ClassLoader具體的加載細節不一樣，但是作業機制是類似的，也就是說在Android中同樣可以采取類似的動態加載jar或者dex的功能，只是在Android應用中動態加載一個jar或者dex的作業要比Eclipse加載一個插件復雜許多

類加載器的種類和個數

動態加載的基礎是ClassLoader，從名字可以看出ClassLoader就是專門用來處理類加載作業的，所以這個類也叫類加載器，而且一個運行中的APP不僅有一個類加載器，

其實在Android系統啟動的時候會創建一個Boot型別的ClassLoader實體，用于加載一些系統Framework層級需要的類，我們的Android應用里也需要用到一些系統的類，所以APP啟動的時候也會把Boot型別的ClassLoader傳進來，此外，APP也有自己的類，

這些類保存在APK的dex檔案里面，所以APP啟動的時候，也會創建一個自己的ClassLoader實體，用于加載自己dex檔案中的類，下面我們在專案里驗證看看，

 public void enmuClassLoader()
    {
        int count=0;
        //獲取當前包的ClassLoader
        ClassLoader classLoader=getClassLoader();
        if (classLoader!=null)
        {
            Log.d("GuiShou","[onCreate] classLoader"+count++ +":"+classLoader.toString());
        }

        while (classLoader.getParent()!=null)
        {
            classLoader=classLoader.getParent();
            Log.d("GuiShou","[onCreate] classLoader"+count++ +":"+classLoader.toString());
        }
    }

可以看見有兩個ClassLoader實體，一個是BootClassLoader，系統啟動時候創建的，一個是PathClassLoader，應用啟動時創建的，由此也可以看出，一個運行的Android應用至少有兩個ClassLoader，

創建類加載實體

動態加載外部Dex檔案的時候，我們也可以使用自己創建的ClassLoader實體來加載dex里面的class，不過ClassLoader的創建方式有點特殊，我們先來看看它的構造方法

private ClassLoader(Void unused,ClassLoader parent){
       this.parent=parent;
}

創建一個ClassLoader的時候，需要使用一個現有的ClassLoader的實體作為新創建的實體的Parent，這樣一來，一個Android應用，甚至整個Android系統里所有的ClassLoader實體都會被一棵樹關聯起來，這也是ClassLoader的雙親代理模型(Parent-Delegation Model)的特點

類加載器DexClassLoader和PathClassLoader

在Android中，ClassLoader是一個抽象類，在實際開發程序中，我們一般是使用其子類DexClassLoader和PathClassLoader來加載類的，

它們的不同之處是：

• DexClassLoader可以加載jar/dex/apk，可以從SD卡中加載未安裝的APK
• PathClassLoader只能加載系統中已經安裝過的APK

根據功能，我們更加傾向于使用DexClassLoader，所以接下來先使用DexClassLoader來加載一個簡單的dex檔案

使用類加載器動態加載dex檔案

制作dex檔案

為了能與Android的類有互動，先寫這樣一段代碼

public class TestActivity {
    public void CreateVew(Activity ac){
        //創建一個TextView
        TextView tv=new TextView(ac);

        //創建布局 設定引數
        FrameLayout.LayoutParams params=new FrameLayout.LayoutParams(
                FrameLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
                FrameLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT
        );

        //設定控制元件到頂端的距離
        params.topMargin=0;
        //設定控制元件的位置
        params.gravity= Gravity.TOP|Gravity.CENTER_HORIZONTAL;
        tv.setText("TestActivity View");

        //添加TextView到Avtivity中
        ac.addContentView(tv,params);
    }
}

這段代碼的效果就是顯示一段TextView到Activity中

這次代碼直接在Android專案中編譯，然后在app的目錄中查找class檔案復制到自己的目錄中即可，類所在的目錄是app/build/intermediates/classes/debug/包名

接下來把當前的這個Activity進行反編譯得到的smali檔案轉成一個dex檔案放到這個工程的資源檔案里

將apk用AndroidKiller打開，分析完成后打開smali檔案路徑，復制出一份副本

洗掉其余的smali檔案，只保留我們自己寫的TestActivity類的smali，然后通過smali.jar將其轉成dex檔案

然后在main檔案夾下新建一個assets檔案夾，將dex檔案復制到里面，并且洗掉TestActivity類

動態加載dex檔案

現在我們已經有了一個制作好的dex檔案，接著就需要將這個dex檔案動態加載進來，想要動態加載dex，需要下面幾個步驟，

1. 將dex檔案從自定義資源檔案夾拷貝到程式目錄下
2. 創建一個DexClassLoader，加載dex
3. 呼叫加載的dex中的class方法

首先拷貝dex檔案

public String CopyDex(String dexName){
        //獲取Asserts目錄管理器
        AssetManager as=getAssets();

        //合成路徑 data/data/包名/files/dex名稱
        String path=getFilesDir()+ File.separator+dexName;

        Log.d("GuiShou",path);

        //創建檔案流
        try {
            FileOutputStream out=new FileOutputStream(path);
            //打開檔案
            InputStream is=as.open(dexName);
            //回圈讀取檔案，拷貝到目標路徑
            byte[] buffer=new byte[1024];
            int len=0;
            while ((len=is.read(buffer))!=-1){
                out.write(buffer,0,len);
            }
            //關閉檔案
            out.close();

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        return path;
    }

接著創建DexClassLoader

 public DexClassLoader GetLoader(String path){
        //創建dex的類加載器，回傳DexClassLoader物件
        DexClassLoader dexClassLoader=new DexClassLoader(path,  //dex檔案路徑
                getCacheDir().toString(),          //優化后的dex檔案路徑
                null,       //原生庫路徑
                getClassLoader()    //父類加載器
                );
        return dexClassLoader;
    }

最后呼叫加載的dex中的class方法

public void  execClassMethod(DexClassLoader dex,String ClassName, String MethodName){

        try {
            //獲取加載的類資訊
            Class TestDex=dex.loadClass(ClassName);

            //獲取構造方法 無參構造
            Constructor localConstructor=TestDex.getConstructor(new Class[]{});

            //呼叫構造方法 創建物件
            Object instance=localConstructor.newInstance(new Object[]{});

            //獲取成員方法
            Method methodTest=TestDex.getDeclaredMethod(MethodName,new Class[]{Activity.class});

            //取消java訪問檢查，提高反射速度
            methodTest.setAccessible(true);

            //呼叫方法 this指標傳進去
            methodTest.invoke(instance,new Object[]{this});


        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

最后呼叫以上三個函式

    //加載dex
    public void loadDex(){
        //拷貝自定義資源中的dex到程式目錄下
        String dexPath=CopyDex("test.dex");

        //創建一個DexClassLoader，加載dex
        DexClassLoader dexClassLoader=GetLoader(dexPath);

        //呼叫加載dex中的class方法
        execClassMethod(dexClassLoader,"com.example.classloaderdemo.TestActivity","CreateVew");
    }

到這里，代碼就已經全部完成了，

接著運行程式，

效果和之前寫的dex檔案代碼一致，那么就說明我們已經完成了動態加載dex檔案的程序，

完整步驟回顧

1. 新建一個工程，創建TestActivity類，實作一個創建view的方法
2. 編譯生成apk，使用AndroidKiller反編譯，將除了TestActivity.smali代碼外的全部smali檔案洗掉，編譯生成dex檔案
3. 在專案main檔案夾創建asserts檔案夾，將生成的dex拷貝到這個目錄下
4. 在代碼中完成以下步驟
   1. 拷貝自定義資源中的dex到程式目錄下
   2. 創建一個dexClassLoader加載dex
   3. 呼叫加載dex中的class方法