frida的用法--Hook Java代码篇

作者: luoyesiqiu | 来源:发表于2019-05-28 10:00 被阅读1次

frida是一款方便并且易用的跨平台Hook工具，使用它不仅可以Hook Java写的应用程序，而且还可以Hook原生的应用程序。

1. 准备

frida分客户端环境和服务端环境。在客户端我们可以编写Python代码，用于连接远程设备，提交要注入的代码到远程，接受服务端的发来的消息等。在服务端，我们需要用Javascript代码注入到目标进程，操作内存数据，给客户端发送消息等操作。我们也可以把客户端理解成控制端，服务端理解成被控端。
假如我们要用PC来对Android设备上的某个进程进行操作，那么PC就是客户端，而Android设备就是服务端。

1.1 准备frida服务端环境

本文，服务端在Android平台测试。服务端环境准备步骤如下：

根据自己的平台下载frida服务端并解压
https://github.com/frida/frida/releases

frida_server
执行以下命令将服务端推到手机的/data/local/tmp目录
adb push frida-server /data/local/tmp/frida-server
执行以下命令修改frida-server文件权限
adb shell chmod 777 /data/local/tmp/frida-server

注：Windows系统执行命令可以在CMD中进行；Linux和MacOS执行命令可以在终端中进行。adb是Android一个调试工具，具体安装方法不是本文的重点。

1.2 准备客户端环境

在PC上安装Python的运行环境，安装完成后执行下面的命令安装frida

pip install frida

1.3 客户端命令参数

下面是frida客户端命令行的参数解释，看一下就好

Usage: frida [options] target

Options:
  --version             show program's version number and exit
  -h, --help            show this help message and exit
  -D ID, --device=ID    connect to device with the given ID
  -U, --usb             connect to USB device
  -R, --remote          connect to remote frida-server
  -H HOST, --host=HOST  connect to remote frida-server on HOST
  -f FILE, --file=FILE  spawn FILE
  -n NAME, --attach-name=NAME
                        attach to NAME
  -p PID, --attach-pid=PID
                        attach to PID
  --debug               enable the Node.js compatible script debugger
  --enable-jit          enable JIT
  -l SCRIPT, --load=SCRIPT
                        load SCRIPT
  -c CODESHARE_URI, --codeshare=CODESHARE_URI
                        load CODESHARE_URI
  -e CODE, --eval=CODE  evaluate CODE
  -q                    quiet mode (no prompt) and quit after -l and -e
  --no-pause            automatically start main thread after startup
  -o LOGFILE, --output=LOGFILE
                        output to log file

如果将一个脚本注入到Android目标进程

frida -U -l myhook.js com.xxx.xxxx

参数解释：

-U 指定对USB设备操作
-l 指定加载一个Javascript脚本
最后指定一个进程名，如果想指定进程pid,用-p选项。正在运行的进程可以用frida-ps -U命令查看

frida运行过程中，执行%resume重新注入，执行%reload来重新加载脚本；执行exit结束脚本注入

2. Hook Java方法

2.1 载入类

Java.use方法用于声明一个Java类，在用一个Java类之前首先得声明。比如声明一个String类，要指定完整的类名：

var StringClass=Java.use("java.lang.String");

2.2 修改函数的实现

修改一个函数的实现是逆向调试中相当有用的。修改一个函数的实现后，如果这个函数被调用，我们的Javascript代码里的函数实现也会被调用。

2.2.1 函数参数类型表示

不同的参数类型都有自己的表示方法

对于基本类型，直接用它在Java中的表示方法就可以了，不用改变，例如：

int
short
char
byte
boolean
float
double
long

基本类型数组，用左中括号接上基本类型的缩写

基本类型缩写表示表：

基本类型	缩写
boolean	Z
byte	B
char	C
double	D
float	F
int	I
long	J
short	S

例如：int[]类型，在重载时要写成[I

任意类，直接写完整类名即可

例如：java.lang.String

对象数组，用左中括号接上完整类名再接上分号

例如：[java.lang.String;

2.2.2 带参数的构造函数

修改参数为byte[]类型的构造函数的实现

ClassName.$init.overload('[B').implementation=function(param){
    //do something
}

注：ClassName是使用Java.use定义的类;param是可以在函数体中访问的参数

修改多参数的构造函数的实现

ClassName.$init.overload('[B','int','int').implementation=function(param1,param2,param3){
    //do something
}

2.2.3 无参数构造函数

ClassName.$init.overload().implementation=function(){
    //do something
}

调用原构造函数

ClassName.$init.overload().implementation=function(){
    //do something
    this.$init();
    //do something
}

注意：当构造函数(函数)有多种重载形式，比如一个类中有两个形式的func：void func()和void func(int)，要加上overload来对函数进行重载，否则可以省略overload

2.2.4 一般函数

修改函数名为func，参数为byte[]类型的函数的实现

ClassName.func.overload('[B').implementation=function(param){
    //do something
    //return ...
}

2.2.5 无参数的函数

ClassName.func.overload().implementation=function(){
    //do something
}

注：在修改函数实现时，如果原函数有返回值，那么我们在实现时也要返回合适的值

ClassName.func.overload().implementation=function(){
    //do something
    return this.func();
}

3. 调用函数

和Java一样，创建类实例就是调用构造函数，而在这里用$new表示一个构造函数。

var ClassName=Java.use("com.luoye.test.ClassName");
var instance = ClassName.$new();

实例化以后调用其他函数

var ClassName=Java.use("com.luoye.test.ClassName");
var instance = ClassName.$new();
instance.func();

4. 类型转换

用Java.cast方法来对一个对象进行类型转换，如将variable转换成java.lang.String：

var StringClass=Java.use("java.lang.String");
var NewTypeClass=Java.cast(variable,StringClass);

5. Java.available字段

这个字段标记Java虚拟机（例如： Dalvik 或者 ART）是否已加载, 操作Java任何东西的之前，要确认这个值是否为true

6. Java.perform方法

Java.perform(fn)在Javascript代码成功被附加到目标进程时调用，我们核心的代码要在里面写。格式：

Java.perform(function(){
//do something...
});

7. 实例讲解

有了以上的基础知识，我们就可以进行编写代码了

7.1 修改返回值

7.1.1 场景

假设有以下的程序，给isExcellent方法传入两个值，通过计算，返回一个布尔值，表示是否优秀。默认情况下，它是只会显示是否优秀：false的，因为我们默认传入的数很小:

exp1_before

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private  String TAG="Crackme";
    private TextView textView;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        textView =findViewById(R.id.tv);
        textView.setText("是否优秀："+isExcellent(46,54));
    }

    private  boolean isExcellent(int chinese, int math){
        if( chinese + math >=180){
            return true;
        }
        else{
            return false;
        }
    }

}

我们编写一个脚本来Hook isExcellent函数，使它返回true，显示为是否优秀：true

对于这种简单的场景，直接修改返回值就可以了，因为只有结果是重要的。

7.1.2 代码

想直接返回结果很简单，直接在匿名方法里return即可。

if(Java.available){
    Java.perform(function(){
        var MainActivity = Java.use("com.luoyesiqiu.crackme.MainActivity");
        MainActivity.isExcellent.implementation=function(){
            return true;        
        }
    });

}

将上面的代码保存为：exp1.js
执行adb shell 'su -c /data/local/tmp/frida-server'启动服务端
运行目标App
执行frida -U -l exp1.js com.luoyesiqiu.crackme注入代码
按返回键返回桌面，再重新打开App,发现达到预期
在命令行输入exit，回车，停止注入代码

exp1_after

注：这里为什么要打开两次App？第一打开是为了让frida能够找到进程，第二次打开是为了验证结果，即使Hook成功了，界面是有缓存的，并不能实时显示Hook结果，所以需要重新打开App

7.2 修改参数

7.2.1 场景

假设有以下场景，isExcellent除了返回是否优秀以外，方法的内部还把分数打印出来。

exp2_before

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private  String TAG="Crackme";
    private TextView textView;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        textView =findViewById(R.id.tv);
        textView.append("是否优秀："+isExcellent(46,54)+"\n");
    }

    private  boolean isExcellent(int chinese, int math){
        textView.append("语文+数学总分："+(chinese+math)+"\n");
        if( chinese + math >=180){
            return true;
        }
        else{
            return false;
        }
    }
}

这种情况下我们不可能只返回是否优秀吧，显示的总分很低，但是却返回优秀，是很尴尬的...所以我们要修改isExcellent方法的参数，使其通过计算打印和返回合理的值。

7.2.2 代码

if(Java.available){
    Java.perform(function(){
        var MainActivity = Java.use("com.luoyesiqiu.crackme.MainActivity");
        MainActivity.isExcellent.overload("int","int").implementation=function(chinese,math){
            return this.isExcellent(95,96);      
        }
    });

}

上面的代码，通过overload方法重载参数，修改isExcellent方法实现，并在实现函数里调用原来的方法，得到新的返回值

将上面的代码保存为：exp2.js
执行adb shell 'su -c /data/local/tmp/frida-server'启动服务端（如果上面启动的服务端还开着可省略这一步）
运行目标App
执行frida -U -l exp2.js com.luoyesiqiu.crackme注入代码
按返回键，再重新打开App,发现达到预期
在命令行输入exit，回车，停止注入代码

exp2_after

8. 配合Python脚本注入

在本文刚开始的时候说到，我们可以编写Python代码来配合Javascript代码注入。下面我们来看看，怎么使用，先看一段代码：

# -*- coding: UTF-8 -*-

import frida, sys

jscode = """
if(Java.available){
    Java.perform(function(){
        var MainActivity = Java.use("com.luoyesiqiu.crackme.MainActivity");
        MainActivity.isExcellent.overload("int","int").implementation=function(chinese,math){
            console.log("[javascript] isExcellent be called.");
            send("isExcellent be called.");
            return this.isExcellent(95,96);      
        }
    });

}
"""

def on_message(message, data):
    if message['type'] == 'send':
        print("[*] {0}".format(message['payload']))
    else:
        print(message)
pass

# 查找USB设备并附加到目标进程
session = frida.get_usb_device().attach('com.luoyesiqiu.crackme')
# 在目标进程里创建脚本
script = session.create_script(jscode)
# 注册消息回调
script.on('message', on_message)
print('[*] Start attach')
# 加载创建好的javascript脚本
script.load()
# 读取系统输入
sys.stdin.read()

将上面的代码，保存为exp3.py
执行adb shell 'su -c /data/local/tmp/frida-server'启动服务端（如果上面启动的服务端还开着可省略这一步）
运行目标App
执行python exp3.py注入代码
按返回键，再重新打开App,发现达到预期
按Ctrl+C停止脚本和停止注入代码

上面是一段Python代码，我们来分析它的步骤：

通过调用frida.get_usb_device()方法来得到一个连接中的USB设备（Device类）实例
调用Device类的attach()方法来附加到目标进程并得到一个会话（Session类）实例，该方法有一个参数，就是需要注入的进程名
接着调用Session类的create_script()方法创建一个脚本，传入需要注入的javascript代码并得到Script类实例
调用Script类的on()方法添加一个消息回调，第一个参数是信号名，乖乖传入message就行，第二个是回调函数
最后调用Script类的load()方法来加载刚才创建的脚本。

注：如果想在javascript输出日志，可以调用console.log()方法。如果想给客户端发送消息，可以在javascript代码里调用send()方法，并在客户端Python代码里注册一个消息回调来接收服务端发来的消息。

可以看到，结合python代码，使注入更加的灵活了。如果想看Python端frida模块的代码，可以访问：https://github.com/frida/frida-python/blob/master/frida/core.py

9. 参考

https://www.frida.re/docs/home/