Android逆向：基礎入門 - 網安 - 專業的網絡安全產業、社區、知識平臺

前言

隨著app的廣泛應用，使用過程中，難免會遇到些很不友好的功能，比如：游戲充值、間斷性彈窗廣告、續費解鎖下一回等等。

如何將這些功能給XX掉？Android逆向就可以做到，縱向絲滑。

當然這只是安卓逆向的非專業性作用之一，安卓逆向的作用不僅限于此，之所以以此引入，是因為激發學習最大的動力——興趣，有了興趣，你們想不學都不行。

網上教程上都這樣講，學習安卓逆向，不可避免的需要掌握一定的java基礎、等等這就話雖說沒錯，但對于零基礎的小白，難道要先學這些編程語言再去入手逆向嗎？

我的想法是，采用理論實踐相結合，邊練邊學，這樣印象才更加深入人心啊

當然此觀念是在經過兩節框架式知識鋪墊的前提下，想了解andorid逆向，沒有提前做功課可不行。接下來這篇文章呢，大家就當科普內容，先了解下andnroid系統的運行機制、框架及andorid應用程序的相關知識。

android系統架構

android系統

安卓（Android）是一種基于Linux內核（不包含GNU組件）的自由及開放源代碼的操作系統。主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由美國Google公司和開放手機聯盟領導及開發。

android系統架構

左邊的就是android系統框架了，右邊我加了備注，這樣更加明了，我們可以看到，android系統架構共分四層，從下往上分別是：Linux內核層、系統運行庫層（程序庫+android運行庫）、應用程序框架層、應用層。

大家重點關注下Android Runtime這一部分，其他的簡單了解下就可以涉及到后面的講解：

Llnux內核層： Android系統是基于Linux內核的,它提供了基本的系統功能及與硬件交互的驅動，像圖中Display Driver（顯示驅動）、Camera Driver（攝像頭驅動）、WiFi Driver（WiFi驅動）等，簡單了解下就可以。
系統運行庫層： 像圖中內核的上一層就是系統運行庫層，它由程序庫（綠色部分） 和 Android運行庫（黃色部分） 組成。

Librares（程序庫）： 由C、C++編寫，一系列程序庫的集合，供Android系統的各個組件使用。其中包括:
Android runtime（Core Librares + Dalvik虛擬機）： 翻譯過來就是Android運行時，Android應用程序時采用Java語言編寫，程序在Android運行時中執行，其運行時分為核心庫和Dalvik虛擬機兩部分。
Dalvik虛擬機（DVM）：
而 Dalvik虛擬機又是什么鬼？
它呢就類似java虛擬機，所有Android應用程序基本是在Dalvik虛擬機環境下運行的。下面會有單獨一章給大家介紹。
Core Librares（核心庫）： 由于DVM也是兼容java語言的，所以Android核心庫，它里面都集成了支持JAVA語言的jar包，

application Framework（應用程序框架層）： 這一層呢主要是提供一些組件，搭建框架，方便app開發人用再次基礎上快速開發開發應用程序。而實際上就是一些AndroidAPI,簡單了解下就可以
Applications（應用層）： 頂層中有所有的 Android 應用程序，如手機中的：電話、文件管理、信息等。

Dalvik虛擬機與ART虛擬機

Dalvik虛擬機

Dalvik是google專門為Android操作系統設計的一個虛擬機,簡稱DVM。在Android 4.4及以前的版本， 所有的Android程序都是在Dalvik虛擬機環境下去運行的。DVM的指令是基于寄存器的，運行的是經過轉換的 .dex文件 （.dex是專為Dalvik設計的一種壓縮格式，適合內存和處理器速度有限的系統）,Dalvik虛擬機每次應用運行的時候，將代碼編譯成機器語言執行。

而DVM與JVM的區別:

JVM運行的是Java字節碼,DM運行的是 Dalvik字節碼。
傳統java程序經過編譯，生成java字節碼保存在class文件中，java虛擬機通過解碼class文件來運行程序，而 Dalvik虛擬機運行的是Dalvik字節碼，所有的Dalvik字節碼都由java字節碼轉換而來，并打包到一個dex可執行文件（.dex）,Dalvik虛擬機通過解釋DEX文件來執行字節碼。
DVM是基于寄存器的虛擬機而JVM執行是基于虛擬棧的虛擬機。
寄存器存取速度比棧快的多，dvm可以根據硬件實現最大的優化，比較適合移動設備。
以下是同段代碼經反編譯形成的java字節碼與Dalvik字節碼對比

java字節碼

Dalvik字節碼

dvm執行的是.dex格式文件，jvm執行的是.class文件
.dex文件，是DVM獨有的執行文件格式，體積更小，速度跟快，占用空間更少
運行環境的區別
Dalvik 經過優化，允許在有限的內存中同時運行多個虛擬機的實例，并且每一個Dalvik 應用作為一個獨立的Linux 進程執行。獨立的進程可以防止在虛擬機崩潰的時候所有程序都被關閉。

ART虛擬機

前面說到，當我們使用手機每運行一個程序，Dalvik虛擬機都會產生一個實例，互不影響，這就可能會出現占用資源過多等問題，隨著人們日益增長的需求，dalvik無法滿足人們對軟件運行效率的需要。這是就誕生了ART虛擬機。

在Android4.4及以上版本，應運而生的ART（Android Run Time）虛擬機替代了Dalvik虛擬機，其處理機制根本上的區別是它采用AOT(Ahead of TIme)技術，會在應用程序安裝時就轉換成機器語言，不再在執行時解釋，從而優化了應用運行的速度。在內存管理方面，ART也有比較大的改進，對內存分配和回收都做了算法優化，降低了內存碎片化程度，回收時間也得以縮短。

DVM與ART的區別： 雖說ART替換了Dalvik虛擬機，并不意味著，其應用程序開發上也要發生改變，像android應用程序安裝包（apk）中，仍然還是可執行的.dex文件。

執行方式：運行效率提高
DVM是在每當程序運行時，通過解釋器來執行Davlik字節碼，進而轉化成快速運行的機器碼；而ART是在程序安裝時將字節碼預先編譯成機器碼，這樣運行程序就不用再次編譯
預裝時間：增加
ART安裝程序的時間會長一些，但是每次運行程序會快一點；dvm相反
占用存儲空間：增加
art由于預編譯，所以所占的存儲空間會大一些
支持64位 CPU
DVM是為32位CPU設計的，而ART是支持64位并且兼容32位CPU

Android應用程序架構

安卓應用程序使用JAVA語言編寫。安卓的SDK工具負責將你編寫的代碼，用到的數據和資源文件編譯進APK文件中，APK：android package（應用程序安裝包）。apk文件包含了一個安卓應用程序的所有內容，并且被安卓設備用來安裝應用程序。

而apk實際上就是一個標準的zip格式，修改后綴名，進行解壓就可以看到內部結構

而每個文件夾都有各自不同的作用，大家可以了解下

assets文件夾： 保存一些額外的資源文件，如游戲的聲音文件，字體文件等等，在代碼中可以用AssetManager獲取assets文件夾的資源。
lib文件夾： 存放用C/C++編寫的，用NDK編譯生成的so文件，供java端調用。
META-INF文件夾： 存放apk簽名信息，用來保證apk包的完整性和系統的安全。
在IDE編譯生成一個apk包時，會對里面所有的文件做一個校驗計算，并把計算結果存放在META-INF文件夾內，apk在安裝的時候，系統會按照同樣的算法對apk包里面的文件做校驗，如果結果與META-INF里面的值不一樣，系統就不會安裝這個apk，這就保證了apk包里的文件不能被隨意替換。比如拿到一個apk包后，如果想要替換里面的一幅圖片，一段代碼，或一段版權信息，想直接解壓縮、替換再重新打包，基本是不可能的。如此一來就給病毒感染和惡意修改增加了難度，有助于保護系統的安全。
res文件夾： 存放資源文件，包括icon，xml文件

res/layout/: 存放被編譯為屏幕布局（或屏幕的一部分）的XML文件
res/values/: 存放可以被編譯成很多類型的資源文件

array.xml: 定義數組
string.xml: 定義字符串（string）值
AndroidManifest.xml文件： 應用程序配置文件，每個應用都必須定義和包含的，它描述了應用的名字、版本、權限、引用的庫文件等信息。
classes.dex文件： 傳統 Class 文件是由一個 Java 源碼文件生成的 .Class 文件，而 Android 是把所有 Class 文件進行合并優化，然后生成一個最終的 class.dex 文件。它包含 APK 的可執行代碼，是分析 Android 軟件時最常見的目標。由于dex文件很難看懂，可通過apktool反編譯得到.smali文件，smali文件是對Dalvik虛擬機字節碼的一種解釋（也可以說是翻譯），并非一種官方標準語言。通過對smali文件的解讀可以獲取源碼的信息。
resources.arsc文件： 二進制資源文件，包括字符串等。
smali: smali是將Android字節碼用可閱讀的字符串形式表現出來的一種語言,可以稱之為Android字節碼的反匯編語言。利用apktool或者Android Killer，反編classes.dex文件，就可以得到以smali為后綴的文件，這些smali文件就是Dalvik的寄存器語言。

Android應用編譯流程

Android應用編譯流程按圖中的例子就是一個app應用的生成過程。在應用程序上架的時候都需要程序經過編譯、簽名、生成一個后綴為apk的文件才能發布到應用市場。

下面給大家簡單講解下：

第一步：打包資源文件，生成R.java文件
通過利用aapt資源打包工具，將文件目錄中的Resource文件（就是工程中res中的文件）、Assets文件、AndroidManifest.xml文件、Android基礎類庫（Android.jar文件）進行打包，生成R.java
第二步：aidl生成Java文件
AIDL是Android Interface Definition Language的簡稱，是Android跨進程通訊的一種方式。檢索工程里所有的aidl文件，并轉換為對應的Java文件
第三步：編譯Java文件，生成對應的.class文件
將R.java、aidl生成的Java文件、Java源文件通過JDK攜帶的Javac編譯生成.class文件
第四步：把.class文件轉化成Davik VM支持的.dex文件
通過dx工具將.class文件生成為classes.dex
第五步：打包生成未簽名的.apk文件
利用apkbuilder工具，將resources.arsc、res目錄、AndroidManifest.xml、assets目錄、dex文件打包成未簽名的apk
第六步：對未簽名.apk文件進行簽名
使用apksigner為安裝包添加簽名信息。
第七步：對簽名后的.apk文件進行對齊處理
使用zipalign工具對簽名包進行內存對齊操作，即優化安裝包的結構。

Android應用反編譯流程及工具利用

而Android應用反編譯流程就是上面所講的app生成過程的逆過程。Android應用程序的反編譯，算是我們入手Android逆向展開實踐的第一步。

下面給大家簡單講解下流程：

首先可以看到最左邊的目標unsigned apk，即未簽名apk。整體可以看出有兩條反編譯路線。

反編譯方式一： 圖中上面這條路線是通過利用apktool這款工具，可直接對目標apk直接進行反編譯，可以看到除apk本身的資源文件，還生成了smali文件，而smali文件里面包含的都是程序執行的核心代碼。我們可以通過直接分析.smali文件中的smali代碼，進而修改代碼，改變其運行邏輯。

apktool工具下載地址：

https://bitbucket.org/iBotPeaches/apktool/downloads/

利用方式： cmd運行命令

apktool d target.apk

反編譯完成后會生成文件夾

反編譯方式二： 圖中下面這條路線是通過修改apk后綴名，對其解壓后，將文件夾中的資源文件，通過利用AXMLPrinter2進行分析，進而反編譯，而對于解壓后的class.dex文件，利用Dex2jar反編譯工具對其進行反編譯得到jar文件。接著將生成的jar文件直接拖到JD-GUI文件中，可自動生成源碼，我們可通過分析其源碼，了解其程序的運行邏輯，但我們修改邏輯，最終還是需要在smali文件中進行修改。

dex2jar下載地址： https://sourceforge.net/projects/dex2jar/files/

利用方式： cmd運行命令

dex2jar.bat classes.dex

目錄生成新的jar

而jd-gui反編譯工具的使用方法，可直接將jar文件拖到工具中，會自動進行反編譯出源碼進行查看

jd-gui下載地址：http://java-decompiler.github.io/

工具推薦

以上就是傳統的Android反編譯流程，若想具體了解過程，可通過上述流程進行自我復現。

而在Android逆向的實際應用中，個人比較推薦Android killer 與 jadx-gui這兩款工具

Android killer： 是集Apk反編譯、Apk打包、Apk簽名，編碼互轉，ADB通信（應用安裝-卸載-運行-設備文件管理）、源碼查看等特色功能于一身，支持logcat日志輸出，語法高亮，基于關鍵字（支持單行代碼或多行代碼段）項目內搜索，可自定義外部工具；吸收融匯多種工具功能與特點，是一款可視化的安卓應用逆向工具。
可以說在Android逆向，這款工具可實現上述反編譯流程一把梭，這大大節省了操作時間，也提高了我們的效率。

AndroidKiller下載地址：https://down.52pojie.cn/Tools/Android_Tools/AndroidKiller_v1.3.1.zip

jadx-gui： 是一款可以將apk，dex，aar 和 zip 文件將 Dalvik 字節碼反編譯為 Java 類的JAVA反編譯工具。
而它是支持apk、dex、aar、zip等格式，所以我們在使用過程中，可直接將待測apk拖入的工具中，會自動執行反編譯

jadx-gui下載地址：https://down.52pojie.cn/Tools/Android_Tools/jadx_v1.3.4.zip

Android逆向概述

ok，基本的知識框架體系已經啰嗦完了，現在開始我們的重點——Android逆向。

什么是Android逆向呢？

官方話語： Android逆向是對已經打包好的APP進行反編譯、源碼分析了解APP實現邏輯的一門技術。

通俗理解呢: 就是玩具（app）經過零件組裝（源碼編譯）、加工刷漆（打包、簽名）生成成品的逆過程。我們把成品的app，再將它打回零件形態——源碼，通過更改它的零件（代碼），再進行重組裝（重編譯），使它可以飛天、遁地等等（改變運行邏輯）

當然，這里的更改零件，指的可不是app的源碼，而是經反編譯后的smali代碼。

而在實際應用中，我們逆向的話，需要用到解密、反編譯、解壓縮等技術，想要100%還原APK的源碼幾乎是不可能的，所以在實際進行逆向分析的時候，一般都是根據想實現的目的，分析出APK的部分源碼和實現邏輯，然后對這一部分源碼進行修改后與原始的APK打包在一起，這樣就獲得了一個實現自己特定目的的APP。

總結與思考

以上文章就介紹的到這里,讀到這里可能你們都覺得本篇涉及逆向的知識點并不多，而我也說過，了解Android逆向，要先了解Android，之所以這樣說呢，是因為Android逆向的學習，最終還是要歸到Android本身，有了前面的了解，相信會對接下來Android逆向分析上有著很大幫助。

后面要講的就是逆向分析的手段以及具體流程，實踐與理論結合的邊練邊學了，大家可以自己針對Android應用程序的反編譯流程操練一番，備好工具，下一篇開搞。