FRIDA 使用经验交流分享
原文 https://bbs.kanxue.com/thread-265160.htm
Frida 是非常灵活的 Hook 框架，支持多平台。
在这里就不过多介绍了，详细可以参看官网：https://frida.re/
使用 Frida也挺长时间了，结合平时实战的经验，系统的梳理了一下开发环境、调试环境、整合的常用脚本和新特性分享给大家，在这里抛个砖。
TypeScript 开发环境
一开始使用 frida 时，直接写个 js 脚本然后注入就完事了，优点是快捷方便，缺点也很明显就是 hook 代码写多了都挤在一个 js 里冗长，事后阅读起来比较费事，也不利于模块化和代码复用。
TypeScript + npm 的方式搭建 frida 开发环境，使得在用 IDE 编写 frida 时可以有代码补全提示同时 TypeScript 又能使开发更容易达到模块化，代码复用更方便。
优点
- JavaScript的一个超集，扩展了JavaScript的语法。
- 加强代码可读性。明确参数类型，代码语义更清晰易懂。
- 更友好、更精准的代码补全提示。
- 更贴近面向对象编程的编写习惯，利于模块化和复用。
- 以前用 js 写的脚本也可以被 ts 直接引用，不会浪费。
环境搭建
Frida 使用 TypeScript， 环境的搭建很简单。
- github 直接下载老奥的示例仓库: https://github.com/oleavr/frida-agent-example
- 按说明构建环境
实际上就是利用123$ git clone git://github.com/oleavr/frida-agent-example.git$ cd frida-agent-example/$ npm installfrida-compile编译脚本frida-compile agent/index.ts -o _agent.js -c。
用 pycharm 打开构建好环境的工程，编写 frida ts 脚本已经可以看到代码补全提示了。
- 启用实时编译
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$ npm run watch# 或者$ frida-compile agent/index.ts -o _agent.js -w |
使用
将上面生成的目标文件 _agent.js 注入到目标进程即可。
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$ frida -U -f com.example.android --no-pause -l _agent.js |
JS单步调试
能愉快的单步调试 frida 的 js 脚本，可以方便不少。
首先运行 frida 脚本
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frida -l </Users/name/path/test.js> --debug --runtime=v8 <port/name> |
或者
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session = dev.attach(app.pid)script = session.create_script(jscode, runtime="v8")session.enable_debugger() |
启动后会回显 Inspector 正在监听 9229 默认端口
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Chrome Inspector server listening on port 9229 |
chrome
打开 chrome://inspect, 点击 Open dedicated DevTools for Node
此时 debug 已经连接，切换至 Sources，按 Command + P 加载要调试的脚本，即可下断调试了。
pycharm
- 首先安装 Node.js 插件，重启
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添加调试器
Attaching to Node.js/Chrome，端口默认即可。Attach to应选择Node.js < 8 started with --debug， 下面的自动重连选项可选可不选。 -
触发断点需要在 debug 窗口切换到 script 选项卡，右键要调试的脚本，选择 Open Actual Source，在新打开的 Actual Source 窗口设置好断点后，需要再取消/启用一次所有断点作为激活，发现断点上打上对勾才真正可用了。
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接下来就可以愉快的调试了
优缺点
- 用 Chrome 调试支持的更为顺滑，调试脚本自动重加载，断点也能正确响应。
- 用 PyCharm 调试断点有时需要手动激活有点麻烦，纯粹是个人偏爱PyCharm 的Debug 窗口和快捷键。
- PyCharm 使用 ts 环境，调试时可以直接在 ts 文件上下断，也不需要手动激活断点，比较顺畅。
FridaContainer 脚本集分享
FridaContainer 整合了网上流行的和平时常用的 frida 脚本，为逆向工作提效之用。
该仓库已经申请了开源，地址：https://github.com/deathmemory/FridaContainer
反反调试 anti-anti-debug
整理了一些普通反调试的绕过或定位的方法。因为很多反调试的手段是通过读取各个状态文件，查找特征字符串来判断是否被调试，而读取文件内容又通常都用到了 fgets 函数，如此我们就直接 hook 此函数加入过滤规则就能过滤掉许多反调试检测。
例如：/proc/<pid>/status 检测 TracerPid: 0 、 State: S (sleeping) 、 SigBlk: 0000000000001204 ，/proc/<pid>/stat 检测 t (tracing stop)/proc/<pid>/wchan 检测 SyS_epoll_wait 等
Hook fgets 后，触发时首先获取一下 LR 寄存器的值，保存一下现场，之后返回信息时可以把 LR 带出来，方便定位。然后调用原函数，对赋值的 buffer 进行过滤就可以了。
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static anti_fgets() { const tag = 'anti_fgets'; const fgetsPtr = Module.findExportByName(null, 'fgets'); DMLog.i(Anti.tag, 'fgets addr: ' + fgetsPtr); if (null == fgetsPtr) { return; } var fgets = new NativeFunction(fgetsPtr, 'pointer', ['pointer', 'int', 'pointer']); Interceptor.replace(fgetsPtr, new NativeCallback(function (buffer, size, fp) { if (null == this) { return 0; } var logTag = null; // 进入时先记录现场 const lr = FCCommon.getLR(this.context); // 读取原 buffer var retval = fgets(buffer, size, fp); var bufstr = (buffer as NativePointer).readCString(); if (null != bufstr) { if (bufstr.indexOf("TracerPid:") > -1) { buffer.writeUtf8String("TracerPid:\t0"); logTag = 'TracerPid'; } //State: S (sleeping) else if (bufstr.indexOf("State:\tt (tracing stop)") > -1) { buffer.writeUtf8String("State:\tS (sleeping)"); logTag = 'State'; } // ptrace_stop else if (bufstr.indexOf("ptrace_stop") > -1) { buffer.writeUtf8String("sys_epoll_wait"); logTag = 'ptrace_stop'; } else if (bufstr.indexOf(") t") > -1) { buffer.writeUtf8String(bufstr.replace(") t", ") S")); logTag = 'stat_t'; } // SigBlk else if (bufstr.indexOf('SigBlk:') > -1) { buffer.writeUtf8String('SigBlk:\t0000000000001204'); logTag = 'SigBlk'; } if (logTag) { DMLog.i(tag + " " + logTag, bufstr + " -> " + buffer.readCString() + ' lr: ' + lr + "(" + FCCommon.getModuleByAddr(lr) + ")"); } } return retval; }, 'pointer', ['pointer', 'int', 'pointer']));} |
FridaContainer 调用：
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FCAnd.anti.anti_debug(); |
小结：
当上面的方法无法绕过反调试时，可以再 Hook 一些常用的退出函数来定位反调点，比如 hook exit, kill ，再总结出一些其他过反调的方法，思路类似。
anti-ssl-pinning
我们也在 FridaContainer 里面集成了 Frida 版的 JustTrustMe 来过 SSL Pinning 检测。
此部分代码主要借鉴了：https://codeshare.frida.re/@akabe1/frida-multiple-unpinning/
支持 20 种类库的SSL 验证绕过：
- TrustManager (Android < 7)
- TrustManagerImpl (Android > 7)
- OkHTTPv3 (quadruple bypass)
- Trustkit (triple bypass)
- Appcelerator Titanium
- OpenSSLSocketImpl Conscrypt
- OpenSSLEngineSocketImpl Conscrypt
- OpenSSLSocketImpl Apache Harmony
- PhoneGap sslCertificateChecker
- IBM MobileFirst pinTrustedCertificatePublicKey (double bypass)
- IBM WorkLight (ancestor of MobileFirst) HostNameVerifierWithCertificatePinning (quadruple bypass)
- Conscrypt CertPinManager
- CWAC-Netsecurity (unofficial back-port pinner for Android<4.2) CertPinManager
- Worklight Androidgap WLCertificatePinningPlugin
- Netty FingerprintTrustManagerFactory
- Squareup CertificatePinner [OkHTTP<v3] (double bypass)
- Squareup OkHostnameVerifier [OkHTTP v3] (double bypass)
- Android WebViewClient (double bypass)
- Apache Cordova WebViewClient
- Boye AbstractVerifier
FridaContainer 调用：
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FCAnd.anti.anti_ssl_unpinning(); |
小结：
主要的出发点就是想摆脱 Xposed 框架，调试时减少被检测的风险，要绕过检测只绕 Frida 一个就好了。
dump dex
这里的 dump dex 是 dump 二代壳，通过 hook art so 的 art::DexFile::OpenCommon (_ZN3art7DexFile10OpenCommonEPKhjRKNSt3__112basic_stringIcNS3_11char_traitsIcEENS3_9allocatorIcEEEEjPKNS_10OatDexFileEbbPS9_PNS0_12VerifyResultE) dump 动态加载的 dex 文件。
通过 frida 动态加载自定义的 dex，在 dex 中实现类的枚举和主动加载，来尝试加载所有的类，使其触发 dex 动态加载，再通过之前的 hook ，将加载的 dex dump 下来。
FridaContainer 调用：
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FCAnd.dump_dex_common(); |
也有通过搜索内存的方式将 dex dump 出来 FRIDA-DEXDump
multi-dex
有时候遇到动态加载的 dex 又不是用的 application 的 loader ，Java.use 可能会提示找不到类，遇到这种情况可以用修改 java loader 的方式来应对。
比如遇到利用 InMemoryDexClassLoader 来加载内存中的 dex 时，可以 Hook 它，当其触发时先走原流程，让其动态加载 dex ，然后利用此时的 loader object 修改 Java.classFactory.loader，再使用 Java.use 来获取类就可以了，使用后记得恢复现场，否则会崩溃。
动态加载实例：
完整代码：
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function anti_InMemoryDexClassLoader(callbackfunc) { // dalvik.system.InMemoryDexClassLoader const InMemoryDexClassLoader = Java.use('dalvik.system.InMemoryDexClassLoader'); InMemoryDexClassLoader.$init.overload('java.nio.ByteBuffer', 'java.lang.ClassLoader') .implementation = function (buff, loader) { this.$init(buff, loader); var oldcl = Java.classFactory.loader; Java.classFactory.loader = this; callbackfunc(); Java.classFactory.loader = oldcl; // 恢复现场 }} |
使用：
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FCAnd.anti.anti_InMemoryDexClassLoader(function(){ const cls = Java.use('find/same/multi/dex/class'); ...}); |
frida 的 java 反射调用
有时 dex 使用了一些非常规的动态加载方式，找 loader 定位起来也比较麻烦。假设我们只想调用某 jni 函数，看输入输出值的话，还可以用 frida java 反射的方式调用。
整体调用流程：
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// 获取 so 基址var base = Module.findBaseAddress('libxxxx.so');// 根据偏移获取 jni 函数地址var jnifunc_ptr = libsgmainso.add(0xE729); // 声明 jni 函数var jnifunc = new NativeFunction(jnifunc_ptr, 'pointer', ['pointer', 'pointer', 'int', 'pointer']);// ********* 拼装 obj *********// JNIEnvvar env = Java.vm.getEnv();// 调用var retval = jnifunc(env.handle, ptr(0), 10401, obj); |
拼装Obj：
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// staticVaMethod 实现 Integer.valueOf(7)const Integer_jcls = env.findClass('java/lang/Integer');const Integer_valueOf = env.getStaticMethodId(Integer_jcls, 'valueOf', '(I)Ljava/lang/Integer;');const invorkeStaticOjbectMethod = env.staticVaMethod('pointer', ['int']);var pIn2 = invorkeStaticOjbectMethod(env.handle, Integer_jcls, Integer_valueOf, 7);// 利用 constructor | vaMethod 组装 HashMap obj// new HashMap().put('INPUT', 'xxxxxxxxxx')const HashMap_jcls = env.findClass('java/util/HashMap');const invokeHashmap_constructor = env.constructor([]);const HashMap_init = env.getMethodId(HashMap_jcls, '<init>', '()V');var HashMap_obj = invokeHashmap_constructor(env.handle, HashMap_jcls, HashMap_init);const HashMap_put = env.getMethodId(HashMap_jcls, 'put', '(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;');const invokeOjbectMethod = env.vaMethod('pointer', ['pointer', 'pointer']);invokeOjbectMethod(env.handle, HashMap_obj, HashMap_put, env.newStringUtf('INPUT'), env.newStringUtf('xxxxxxxxxx')); |
上面都是在反射调用的角度简单介绍了 staticVaMethod, vaMethod, constructor 的使用方法。
trace java methods
用 Frida 也可以实现 java 层的 trace 。
因为基于 Frida 框架，如果直接 trace 所有的类效率太慢，也容易崩溃。所以这里是以白名单的方式实现的。核心方法就是枚举所有类，按过滤名单，匹配需要 trace 的类，Hook 目标类的所有方法（可指定），在方法被调用时，将其入参和返回值记录下来。
核心逻辑：
遍历所有类，Hook 白名单中的类及方法。
调用方式：
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/** * java 方法追踪 * @param clazzes 要追踪类数组 ['M:Base64', 'E:java.lang.String'] ，类前面的 M 代表 match 模糊匹配，E 代表 equal 精确匹配 * @param whitelist 指定某类方法 Hook 细则，可按白名单或黑名单过滤方法。 * { '类名': {white: true, methods: ['toString', 'getBytes']} } * @stackFilter 按匹配字串打印堆栈。如果要匹配 bytes 数组需要十进制无空格字串，例如："104,113,-105" */FCAnd.traceArtMethods( ['M:MainActivity', 'E:java.lang.String'], {'java.lang.String': {white: true, methods:['substring', 'getChars']}}, "match_str_show_stacks"); |
- 支持精确/模糊匹配类名
- 支持某类按白名单方式 trace 方法
- 支持匹配到指定值时收集栈信息
具体实现：
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Java.enumerateLoadedClassesSync().forEach((curClsName, index, array) => { dest_cls.forEach((destCls) => { // 按规则匹配是否需要 trace if (match(destCls, curClsName)) { // trace 核心方法 traceArtMethodsCore(curClsName); return false; // end forEach } });});// Hook 核心逻辑function traceArtMethodsCore(clsname: string) { let cls = Java.use(clsname); // 枚举方法 let methods = cls.class.getDeclaredMethods(); methods.forEach(function (method: any) { ... // 枚举重载 let methodOverloads = cls[methodName].overloads; methodOverloads.forEach(function (overload: any) { ... // Hook overload.implementation = function () { // ... send entry msg // 利用 js 参数特性 arguments ，调用原函数以适配所有 Hook 方法的传参 const retval = this[methodName].apply(this, arguments); // ... send exit msg return retval; } } }} |
通过 python/android/traceLogCleaner.py 脚本收集 trace 日志，将回传的日志按线程、格式化输出日志，并且对字节数组，尝试进行 string 和 hex 转换以方便搜索。
格式化 trace 效果：
单条日志：
小结：
优点：用 Frida 做 java 方法级的 trace ，优点就是方便、灵活、轻量级。
缺点：限于 Frida 框架，该方式效率较低，trace 方法过多容易崩溃，所以无法做全量 trace。
推荐用于轻量级的 Java 方法 trace 可以有效的定位核心算法。
jni hook & trace
利用 Frida 的 Java.vm.getEnv() 获取 JNIEnv 指针，再根据 jni 结构体函数偏移，可以获取到各个 jni 函数地址，之后就可以根据需要进行 Hook 了。
例如
- 可以将其封装成更便捷的获取各 jni 函数地址的功能，方便 Hook
核心逻辑：
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// 列出 JNI 函数数组const jni_struct_array = [ "reserved0", "reserved1", "reserved2", "reserved3", "GetVersion", "DefineClass", "FindClass", "FromReflectedMethod", ...];// 获取 JNIEnv 地址var env = Java.vm.getEnv();var env_ptr = env.handle.readPointer();// 根据函数名计算索引偏移var offset = jni_struct_array.indexOf(func_name) * Process.pointerSize;// 读取函数地址jnienv_addr.add(offset).readPointer();// HookInterceptor.attach(addr, callbacksOrProbe); |
应用：
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FCAnd.jni.hookJNI('NewStringUTF', { onEnter: function (args) { ... }}); |
- 可以 Hook
RegistNatives来获取动态注册的 jni 函数地址
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export function hook_registNatives() { const tag = 'fridaRegstNtv'; Jni.hookJNI("RegisterNatives", { onEnter: function (args) { var env = Java.vm.getEnv(); var p_size = Process.pointerSize; var methods = args[2]; var methodcount = args[3].toInt32(); // 获取类名 var name = env.getClassName(args[1]); DMLog.i(tag, "==== class: " + name + " ===="); DMLog.i(tag, "==== methods: " + methods + " nMethods: " + methodcount + " ===="); /** 根据函数结构原型遍历动态注册信息 typedef struct { const char* name; const char* signature; void* fnPtr; } JNINativeMethod; jint RegisterNatives(JNIEnv* env, jclass clazz, const JNINativeMethod* methods, jint nMethods) */ for (var i = 0; i < methodcount; i++) { var idx = i * p_size * 3; var fnPtr = methods.add(idx + p_size * 2).readPointer(); const module = Process.getModuleByAddress(fnPtr); if (module) { const modulename = module.name; const modulebase = module.base; var logstr = "name: " + methods.add(idx).readPointer().readCString() + ", signature: " + methods.add(idx + p_size).readPointer().readCString() + ", fnPtr: " + fnPtr + ", modulename: " + modulename + " -> base: " + modulebase; if (null != modulebase) { logstr += ", offset: " + fnPtr.sub(modulebase); } DMLog.i(tag, logstr); } else { DMLog.e(tag, 'module is null'); } } } });} |
返回效果
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==== class: com.xxxx.class.name ======== methods: 0xcd52d428 nMethods: 41 ====[INFO][fridaRegstNtv]: name: initialize, signature: ()V, fnPtr: 0xcd50b6bd, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x66bd[INFO][fridaRegstNtv]: name: onExit, signature: ()V, fnPtr: 0xcd50b6c7, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x66c7[INFO][fridaRegstNtv]: name: getMMKVWithID, signature: (Ljava/lang/String;ILjava/lang/String;)J, fnPtr: 0xcd50b6d1, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x66d1 [INFO][fridaRegstNtv]: name: encodeBool, signature: (JLjava/lang/String;Z)Z, fnPtr: 0xcd50b76d, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x676d[INFO][fridaRegstNtv]: name: decodeBool, signature: (JLjava/lang/String;Z)Z, fnPtr: 0xcd50b7bf, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x67bf[INFO][fridaRegstNtv]: name: encodeInt, signature: (JLjava/lang/String;I)Z, fnPtr: 0xcd50b80f, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x680f[INFO][fridaRegstNtv]: name: decodeInt, signature: (JLjava/lang/String;I)I, fnPtr: 0xcd50b85b, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x685b[INFO][fridaRegstNtv]: name: encodeLong, signature: (JLjava/lang/String;J)Z, fnPtr: 0xcd50b8a5, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x68a5[INFO][fridaRegstNtv]: name: decodeLong, signature: (JLjava/lang/String;J)J, fnPtr: 0xcd50b8f7, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x68f7[INFO][fridaRegstNtv]: name: encodeFloat, signature: (JLjava/lang/String;F)Z, fnPtr: 0xcd50b953, modulename: libxxxx.so -> base: 0xcd505000, offset: 0x6953...... |
FridaContainer 调用：
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FCAnd.jni.hook_registNatives(); |
此功能因功能比较固定、使用频率高，也单独拆出了一个仓库：https://github.com/deathmemory/fridaRegstNtv
- 另外 jni 的部分，还可以做成 jni trace
这里参考了 jnitrace 做了简化和嵌入版。
具体实现：
因为有了上面的基础，使 Jni 的 trace 变得简洁了
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export function traceAllJNISimply() { // 遍历 Hook Jni 函数 jni_struct_array.forEach(function (func_name, idx) { if (!func_name.includes("reserved")) { Jni.hookJNI(func_name, { onEnter(args) { // 触发时将信息保存到对象中 let md = new MethodData(this.context, func_name, JNI_ENV_METHODS[idx], args); this.md = md; }, onLeave(retval) { // 退出时将返回值追加到对象中 this.md.setRetval(retval); // 发送日志 send(JSON.stringify({tid: this.threadId, status: "jnitrace", data: this.md})); } }); } })} |
因为性能问题，在信息收集时去除了 jnitrace 中的 Thread.backtrace 和 DebugSymbol.fromAddress 可能会造成线程阻塞的因素，对 trace 效果没有太多影响。
格式化日志输出效果：
FridaContainer 调用：
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FCAnd.jni.traceAllJNISimply(); |
参考：jnitrace
小结：
jni 的 trace 做了速度上的优化，去除了一些线程阻塞的因素，使得在 jni 全量 trace 下也可以很好的运行。结合上面的 Java trace ，寻常难度的算法定位效率可以有一个很好的提高。
Stalker 的应用
Stalker 部分的内容，bmax 大佬已经发了一篇贴子，大家可以跳转看一下。
地址：https://bbs.pediy.com/thread-264680.htm
Frida 的检测方式
- 文件名
frida-agent** - 默认端口
27042 - 特征字符
frida:rpc、LIBFRIDA - 端口应答特征
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if (connect(sock , (struct sockaddr*)&sa , sizeof sa) != -1) { memset(res, 0 , 7); send(sock, "\x00", 1, NULL); send(sock, "AUTH\r\n", 6, NULL); usleep(100); // Give it some time to answer if ((ret = recv(sock, res, 6, MSG_DONTWAIT)) != -1) { if (strcmp(res, "REJECT") == 0) { __android_log_print(ANDROID_LOG_VERBOSE, APPNAME, "FRIDA DETECTED [1] - frida server running on port %d!", i); } }} |
参考：
AntiFrida
总结
以上是我们对使用 Frida 经验的一些总结。在逆向工程里，个人认为有两个方面对逆向的提效是帮助非常大的，一个是 trace 一个是算法识别。而 Frida 在有了 Stalker 的加持下，这两个方面都可以实现。在轻量级和便捷性上，首选推荐。
FridaContainer：https://github.com/deathmemory/FridaContainer
fridaRegstNtv：https://github.com/deathmemory/fridaRegstNtv
以上两个仓库还请大佬们多多拍砖，提建议。
抛砖引玉，希望能和业界大佬多多交流。感谢。
浙公网安备 33010602011771号