分享一个基本不可能被检测到的hook方案

移动安全 2年前 (2021) admin

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看雪论坛作者ID：梦野间

背景

最近项目里需要通过hook对APP的行为进行监控，需要满足如下几个需求：

（1）兼容性好，能够兼容99.9%的APP。

（2）不能被APP的安全机制检测到导致APP逻辑不正常或者hook失败。

（3）能够实时地与PC端进行通信，上报监控信息。

（4）hook时机要非常早，不能出现漏检的情况。

（5）因为APP量非常大，需要一种通用化方案，不能出现对特定APP进行定制的情况。

因此，考虑了下述几种方案：

Frida Server hook方案

这也是之前在使用的方案。基于frida的hook，是一种常见的hook方案，该方案实现简单，可扩展性强，易于调试和修改，hook代码可以随时修改，还能通过RPC方便地在PC上进行交互，能够绕过大部分hook检测，自然也就成了逆向人员最常见的一种分析手段。

缺点：

该方案虽然有很多优势，但也存在着一些缺陷：

（1）该方案过于出名，导致很多加固厂商对其进行了针对性的检测，在部分保护强度较高的APP上无法正常运行。

（2）frida本身虽然兼容性虽然较好，但在注入过程中，仍会出现在部分APP上无法正常运行的情况。

因此，该方案虽然在90%的情况下能够满足需求，但是需求1和需求2仍有小概率不满足。

Frida Gadget hook方案

这是Frida Server在部分场景下被检测到，而且在部分APP中无法正常注入，从而萌生的思路。

为了实现持久化，frida给出了Gadget方案，该方案通过对APK进行重打包，向lib目录中添加Gadget的动态链接库，然后反编译dex，在dex中添加加载该动态链接库的代码，以此实现持久化。

缺点：

（1）重打包方案是Gadget的最原始使用方式。该方案虽然避免了运行时的注入过程，提高了兼容性，但是对APK的重打包，需要绕过APK本身的签名校验和文件校验，虽然可以用自动化脚本实现签名校验和文件校验的绕过，但是如果被检测的APP是使用汇编编写的open()函数，也是绕不过去的。需求2不满足。

（2）除了重打包方案，因为之前自己做过SO的静态注入，所以也考虑过对APP安装后解压出来的so文件进行静态注入，这样就可以避过签名校验和文件校验。但是这种方案比较依赖于so文件的加载时机，虽然加固后的APP，壳so往往都会在最早的时候进行加载，但是也难以保证适用于所有APP。需求4不满足。

XPOSED方案

XPOSED方案比较容易被检测，而且在与PC的交互上也不是太好。因此需求3和需求2都不满足。

定制ROM方案

定制ROM方案类似于脱壳机，基本上不可能被检测，而且兼容性也非常好。但是该方案基本上只能用于开放源代码的系统机型，而且系统的编译时间非常长，每一点微小的改动都需要重新编译并刷机并重启系统，开发调试费时费力，后续更新极其不方便。而且与PC端的通信也比较麻烦。

该方案属于一种可行方案，但是耗时过长，成本太高，属于最后实在没有其他办法了之后的办法。

基于系统组件替换的定制ROM方案

总结上述几种方案，可以发现，目前的几种方案主要有以下几个问题需要解决：

（1）对APP或进程的侵入式修改，会在侵入过程中留下痕迹，这些痕迹容易被hook检测机制检测到。

（2）与PC端进行实时通信。

（3）降低开发与维护成本。

系统so替换

这是早期的思路，通过对系统so进行静态注入，使得APP在启动时加载系统so，顺带的把我们自定义的so加载起来，因为这个自定义的so名称可以自定义，以及Android的碎片化，APP基本上不可能根据so的名称来对这种hook方式进行检测。

然而，想法很丰满，现实很骨感，实际测试下来发现，Android系统启动时，会先生成Zygote进程，在Zygote进程中加载所有必需的so，后续所有的APP进程都是Zygote fork出来的，因此，替换后的系统so的加载时机并不是在APP启动时。

那么，能不能启动一个线程，不断循环检测要hook的APP是否被fork了呢？然而事实又给了我打击，Zygote在fork进程之前，会先等待进程中的所有子线程结束，以免某些子线程中的任务还没完成就进行了fork，导致功能异常。因此，如果启动一个线程，就会导致整个系统直接就起不来了（因为还有一些包括Launcher在内的系统APP需要通过Zygote fork出来）。

有没有一个so，是在APP启动时进行加载的呢？通过对比Zygote进程和一个简单demo的maps列表，发现/system/lib/hw/gralloc.default.so这个so是在APP启动时加载的，经过一番百度，这个so应该是与APP图形界面渲染有关的so，而根据so的命名可以看出，这个so是有可能根据硬件的不同而变化的。而且经过测试，这个so是在Activity被启动时才加载的，因此，假如APP在Application中进行了一些操作，这种方案是监控不到的。