Android软件安全与逆向分析

丰生强（网名非虫） Android软件安全专家。看雪论坛Android安全版版主；安卓巴士开发交流版版主。 对Android软件与系统安全有狂热的爱好和独到的见解，对Android系统的全部源代码进行过深入地研究和分析。逆向分析实战经验丰富。 在国内信息安全杂志上发表过多篇有价值的软件安全文章，目前就职于国内某Android开发企业，常年混迹于看雪论坛（ID非虫）。 作者邮箱：fei_cong@hotmail.com 愿与国内安全爱好者共同交流与探讨安全技术。

本书由浅入深、循序渐进地讲解了Android 系统的软件安全、逆向分析与加密解密技术。包括Android软件逆向分析和系统安全方面的必备知识及概念、如何静态分析Android 软件、如何动态调试Android 软件、Android 软件的破解与反破解技术的探讨，以及对典型Android 病毒的全面剖析。
本书适合所有Android 应用开发者、Android 系统开发工程师、Android 系统安全工作者阅读学习。

第1章 　Android程序分析环境搭建　　1
1.1 　Windows分析环境搭建　　1
1.1.1 　安装JDK　　1
1.1.2 　安装Android SDK　　3
1.1.3 　安装Android NDK　　5
1.1.4 　Eclipse集成开发环境　　6
1.1.5 　安装CDT、ADT插件　　6
1.1.6 　创建Android Virtual Device　　8
1.1.7 　使用到的工具　　9
1.2 　Linux分析环境搭建　　9
1.2.1 　本书的Linux环境　　9
1.2.2 　安装JDK　　9
1.2.3 　在Ubuntu上安装Android SDK　　10
1.2.4 　在Ubuntu上安装Android NDK　　11
1.2.5 　在Ubuntu上安装Eclipse集成开发环境　　12
1.2.6 　在Ubuntu上安装CDT、ADT插件　　13
1.2.7 　创建Android Virtual Device　　13
1.2.8 　使用到的工具　　15
1.3 　本章小结　　15
第2章 　如何分析Android程序　　16
2.1 　编写第一个Android程序　　16
2.1.1 　使用Eclipse创建Android工程　　16
2.1.2 　编译生成APK文件　　19
2.2 　破解第一个程序　　20
2.2.1 　如何动手？　　20
2.2.2 　反编译APK文件　　20
2.2.3 　分析APK文件　　21
2.2.4 　修改Smali文件代码　　26
2.2.5 　重新编译APK文件并签名　　26
2.2.6 　安装测试　　27
2.3 　本章小结　　28
第3章 　进入Android Dalvik虚拟机　　29
3.1 　Dalvik虚拟机的特点——掌握Android程序的运行原理　　29
3.1.1 　Dalvik虚拟机概述　　29
3.1.2 　Dalvik虚拟机与Java虚拟机的区别　　29
3.1.3 　Dalvik虚拟机是如何执行程序的　　34
3.1.4 　关于Dalvik虚拟机JIT（即时编译）　　36
3.2 　Dalvik汇编语言基础为分析Android程序做准备　　37
3.2.1 　Dalvik指令格式　　37
3.2.2 　DEX文件反汇编工具　　39
3.2.3 　了解Dalvik寄存器　　40
3.2.4 　两种不同的寄存器表示方法——v命名法与p命名法　　42
3.2.5 　Dalvik字节码的类型、方法与字段表示方法　　43
3.3 　Dalvik指令集　　44
3.3.1 　指令特点　　45
3.3.2 　空操作指令　　45
3.3.3 　数据操作指令　　46
3.3.4 　返回指令　　46
3.3.5 　数据定义指令　　46
3.3.6 　锁指令　　47
3.3.7 　实例操作指令　　47
3.3.8 　数组操作指令　　48
3.3.9 　异常指令　　48
3.3.10 　跳转指令　　48
3.3.11 　比较指令　　49
3.3.12 　字段操作指令　　50
3.3.13 　方法调用指令　　50
3.3.14 　数据转换指令　　51
3.3.15 　数据运算指令　　51
3.4 　Dalvik指令集练习——写一个Dalvik版的Hello World　　52
3.4.1 　编写smali文件　　52
3.4.2 　编译smali文件　　54
3.4.3 　测试运行　　54
3.5 　本章小结　　55
第4章 　Android可执行文件　　56
4.1 　Android程序的生成步骤　　56
4.2 　Android程序的安装流程　　59
4.3 　dex文件格式　　66
4.3.1 　dex文件中的数据结构　　66
4.3.2 　dex文件整体结构　　68
4.3.3 　dex文件结构分析　　71
4.4 　odex文件格式　　80
4.4.1 　如何生成odex文件　　80
4.4.2 　odex文件整体结构　　81
4.4.3 　odex文件结构分析　　83
4.5 　dex文件的验证与优化工具dexopt的工作过程　　88
4.6 　Android应用程序另类破解方法　　91
4.7 　本章小结　　93
第5章 　静态分析Android程序　　94
5.1 　什么是静态分析　　94
5.2 　快速定位Android程序的关键代码　　94
5.2.1 　反编译apk程序　　94
5.2.2 　程序的主Activity　　95
5.2.3 　需重点关注的Application类　　95
5.2.4 　如何定位关键代码——六种方法　　96
5.3 　smali文件格式　　97
5.4 　Android程序中的类　　100
5.4.1 　内部类　　100
5.4.2 　监听器　　102
5.4.3 　注解类　　105
5.4.4 　自动生成的类　　108
5.5 　阅读反编译的smali代码　　110
5.5.1 　循环语句　　110
5.5.2 　switch分支语句　　115
5.5.3 　try/catch语句　　121
5.6 　使用IDA Pro静态分析Android程序　　127
5.6.1 　IDA Pro对Android的支持　　127
5.6.2 　如何操作　　128
5.6.3 　定位关键代码——使用IDA Pro进行破解的实例　　132
5.7 　恶意软件分析工具包——Androguard　　135
5.7.1 　Androguard的安装与配置　　135
5.7.2 　Androguard的使用方法　　137
5.7.3 　使用Androguard配合Gephi进行静态分析　　144
5.7.4 　使用androlyze.py进行静态分析　　148
5.8 　其他静态分析工具　　152
5.9 　阅读反编译的Java代码　　152
5.9.1 　使用dex2jar生成jar文件　　152
5.9.2 　使用jd-gui查看jar文件的源码　　153
5.10 　集成分析环境——santoku　　154
5.11 　本章小结　　156
第6章 　基于Android的ARM汇编语言基础——逆向原生！　　157
6.1 　Android与ARM处理器　　157
6.1.1 　ARM处理器架构概述　　157
6.1.2 　ARM处理器家族　　158
6.1.3 　Android支持的处理器架构　　159
6.2 　原生程序与ARM汇编语言——逆向你的原生Hello ARM　　160
6.2.1 　原生程序逆向初步　　160
6.2.2 　原生程序的生成过程　　162
6.2.3 　必须了解的ARM知识　　164
6.3 　ARM汇编语言程序结构　　166
6.3.1 　完整的ARM汇编程序　　166
6.3.2 　处理器架构定义　　167
6.3.3 　段定义　　168
6.3.4 　注释与标号　　169
6.3.5 　汇编器指令　　169
6.3.6 　子程序与参数传递　　170
6.4 　ARM处理器寻址方式　　170
6.4.1 　立即寻址　　170
6.4.2 　寄存器寻址　　171
6.4.3 　寄存器移位寻址　　171
6.4.4 　寄存器间接寻址　　171
6.4.5 　基址寻址　　171
6.4.6 　多寄存器寻址　　171
6.4.7 　堆栈寻址　　172
6.4.8 　块拷贝寻址　　172
6.4.9 　相对寻址　　172
6.5 　ARM与Thumb指令集　　173
6.5.1 　指令格式　　173
6.5.2 　跳转指令　　174
6.5.3 　存储器访问指令　　175
6.5.4 　数据处理指令　　177
6.5.5 　其他指令　　184
6.6 　用于多媒体编程与浮点计算的NEON与VFP指令集　　185
6.7 　本章小结　　186
第7章 　Android NDK程序逆向分析　　187
7.1 　Android中的原生程序　　187
7.1.1 　编写一个例子程序　　187
7.1.2 　如何编译原生程序　　188
7.2 　原生程序的启动流程分析　　194
7.2.1 　原生程序的入口函数　　194
7.2.2 　main函数究竟何时被执行　　198
7.3 　原生文件格式　　199
7.4 　原生C程序逆向分析　　200
7.4.1 　原生程序的分析方法　　200
7.4.2 　for循环语句反汇编代码的特点　　204
7.4.3 　if...else分支语句反汇编代码的特点　　208
7.4.4 　while循环语句反汇编代码的特点　　211
7.4.5 　switch分支语句反汇编代码的特点　　215
7.4.6 　原生程序的编译时优化　　218
7.5 　原生C++程序逆向分析　　222
7.5.1 　C++类的逆向　　222
7.5.2 　Android NDK对C++特性的支持　　225
7.5.3 　静态链接STL与动态链接STL的代码区别　　227
7.6 　Android NDK JNI API逆向分析　　232
7.6.1 　Android NDK提供了哪些函数　　232
7.6.2 　如何静态分析Android NDK程序　　233
7.7 　本章小结　　235
第8章 　动态调试Android程序　　236
8.1 　Android动态调试支持　　236
8.2 　DDMS的使用　　237
8.2.1 　如何启动DDMS　　237
8.2.2 　使用LogCat查看调试信息　　238
8.3 　定位关键代码　　240
8.3.1 　代码注入法——让程序自己吐出注册码　　240
8.3.2 　栈跟踪法　　244
8.3.3 　Method Profiling　　247
8.4 　使用AndBug调试Android程序　　250
8.4.1 　安装AndBug　　251
8.4.2 　使用AndBug　　251
8.5 　使用IDA Pro调试Android原生程序　　254
8.5.1 　调试Android原生程序　　255
8.5.2 　调试Android原生动态链接库　　256
8.6 　使用gdb调试Android原生程序　　260
8.6.1 　编译gdb与gdbserver　　260
8.6.2 　如何调试　　262
8.7 　本章小结　　264
第9章 　Android软件的破解技术　　265
9.1 　试用版软件　　265
9.1.1 　试用版软件的种类　　265
9.1.2 　实例破解——针对授权KEY方式的破解　　265
9.2 　序列号保护　　271
9.3 　网络验证　　272
9.3.1 　网络验证保护思路　　272
9.3.2 　实例破解——针对网络验证方式的破解　　273
9.4 　In-app Billing（应用内付费）　　277
9.4.1 　In-app Billing原理　　277
9.4.2 　In-app Billing破解方法　　280
9.5 　Google Play License保护　　281
9.5.1 　Google Play License保护机制　　281
9.5.2 　实例破解——针对Google Play License方式的破解　　283
9.6 　重启验证　　284
9.6.1 　重启验证保护思路　　285
9.6.2 　实例破解——针对重启验证方式的破解　　285
9.7 　如何破解其他类型的Android程序　　296
9.7.1 　Mono for Android开发的程序及其破解方法　　296
9.7.2 　Qt for Android开发的程序及其破解方法　　301
9.8 　本章小结　　309
第10章 　Android程序的反破解技术　　310
10.1 　对抗反编译　　310
10.1.1 　如何对抗反编译工具　　310
10.1.2 　对抗dex2jar　　311
10.2 　对抗静态分析　　312
10.2.1 　代码混淆技术　　312
10.2.2 　NDK保护　　315
10.2.3 　外壳保护　　316
10.3 　对抗动态调试　　316
10.3.1 　检测调试器　　316
10.3.2 　检测模拟器　　317
10.4 　防止重编译　　318
10.4.1 　检查签名　　318
10.4.2 　校验保护　　319
10.5 　本章小结　　320
第11章 　Android系统攻击与防范　　321
11.1 　Android系统安全概述　　321
11.2 　手机ROOT带来的危害　　321
11.2.1 　为什么要ROOT手机　　321
11.2.2 　手机ROOT后带来的安全隐患　　322
11.2.3 　Android手机ROOT原理　　322
11.3 　Android权限攻击　　329
11.3.1 　Android权限检查机制　　329
11.3.2 　串谋权限攻击　　333
11.3.3 　权限攻击检测　　336
11.4 　Android组件安全　　339
11.4.1 　Activity安全及Activity劫持演示　　340
11.4.2 　Broadcast Receiver 安全　　343
11.4.3 　Service安全　　345
11.4.4 　Content Provider安全　　346
11.5 　数据安全　　347
11.5.1 　外部存储安全　　347
11.5.2 　内部存储安全　　348
11.5.3 　数据通信安全　　350
11.6 　ROM安全　　351
11.6.1 　ROM的种类　　352
11.6.2 　ROM的定制过程　　352
11.6.3 　定制ROM的安全隐患　　359
11.6.4 　如何防范　　360
11.7 　本章小结　　361
第12章 　DroidKongFu变种病毒实例分析　　362
12.1 　DroidKongFu病毒介绍　　362
12.2 　配置病毒分析环境　　363
12.3 　病毒执行状态分析　　364
12.3.1 　使用APIMonitor初步分析　　365
12.3.2 　使用DroidBox动态分析　　369
12.3.3 　其他动态分析工具　　373
12.4 　病毒代码逆向分析　　376
12.4.1 　Java层启动代码分析　　376
12.4.2 　Native层启动代码分析　　381
12.4.3 　Native层病毒核心分析　　393
12.5 　DroidKongFu病毒框架总结　　404
12.6 　病毒防治　　406
12.7 　本章小结　　406