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Frida Java Hook 详解（安卓9）：代码及示例（下）

百家作者：WiFi安全应急响应中心 2020-02-25 03:44:30

前言

在（上）篇及之前的若干篇中，我们学会了如何使用FRIDA官方API，对FRIDA的API有了基本的认识(详见https://github.com/r0ysue/AndroidSecurityStudy）。学会了拦截构造函数、方法重载、成员变量等等，在这篇来深入学习如何拦截定位类、拦截内部类、类的所有方法等，结合实际APK案例使用FRIDA框架对其APP进行附加、hook、以及FRIDA脚本的详细编写。

1.1 Java层拦截内部类函数

之前我们已经学习过了HOOK普通函数、方法重载、构造函数，现在来更深入的学习HOOK在Android逆向中，我们也会经常遇到在Java层的内部类。Java内部类函数，使得我们更难以分析代码。我们在这章节中对内部类进行一个基本了解和使用FRIDA对内部类进行钩子拦截处理。什么是内部类？所谓内部类就是在一个类内部进行其他类结构的嵌套操作，它的优点是内部类与外部类可以方便的访问彼此的私有域（包括私有方法、私有属性），所以Android中有很多的地方都会使用到内部类，我们来见一个例子也是最直观的，如下图4-17。

图4-17 User类中的clz类

在图4-17中看到User类中嵌套了一个clz，这样的操作也是屡见不鲜了。在frida中，我们可以使用$符号对起进行处理。首先打开jadxgui软件对代码进行反编译，反编译之后进入User类,下方会有一个smali的按钮，点击smali则会进入smali代码，进入smali代码直接按ctrl+f局部搜索字符串clz，因为clz是内部类的名称，那么就会搜到Lcom/roysue/roysueapplication/User$clz;，我们将翻译成java代码就是：com.roysue.roysueapplication.User$clz，去掉第一个字符串的L和/以及;就构成了内部类的具体类名了，见下图4-18。

图4-18 smali代码

经过上面的分析我们已经得知最重要的部分类的路径：com.roysue.roysueapplication.User$clz，现在来对内部类进行HOOK，现在开始编写js脚本。

1.1.1 拦截内部类函数代码示例

function hook_overload_3() {    if(Java.available) {        Java.perform(function () {            console.log("start hook");            //注意此处类的路径填写更改所分析的路径            var clz = Java.use('com.roysue.roysueapplication.User$clz');            if(clz != undefined) {                //这边也是像正常的函数来hook即可                clz.toString.implementation = function (){                    console.log("成功hook clz类");                    return this.toString();                }            } else {                console.log("clz: undefined");            }            console.log("start end");        });    }}

执行脚本之后，我们可以看到控制也已经成功附加并且打印了成功hook clz类，这样我们也能够对Java层的内部类进行处理了。

[Google Pixel::com.roysue.roysueapplication]-> 成功hook clz类成功hook clz类

1.2 Java层枚举所有的类并定位类

在前面我们学会了如何在java层的各种函数的HOOK操作了，现在开始学习枚举所有的类并定位类的骚套路了~，学习之前我们要了解API中的enumerateLoadedClasses方法，它是属于Java对象中的一个方法。能够枚举现在加载的所有类，enumerateLoadedClasses存在2个回调函数，分别是onMatch：function(ClassName)：为每个加载的具有className的类调用，每个ClassName返回来的都是一个类名；和onComplete：function()：在枚举所有类枚举完之后回调一次。

1.2.1 枚举所有的类并定位类代码示例

setTimeout(function (){  Java.perform(function (){    console.log("n[*] enumerating classes...");    //Java对象的API enumerateLoadedClasses    Java.enumerateLoadedClasses({      //该回调函数中的_className参数就是类的名称，每次回调时都会返回一个类的名称      onMatch: function(_className){        //在这里将其输出        console.log("[*] found instance of '"+_className+"'");
        //如果只需要打印出com.roysue包下所有类把这段注释即可，想打印其他的替换掉indexOf中参数即可定位到~        //if(_className.toString().indexOf("com.roysue")!=-1)        //{        //    console.log("[*] found instance of '"+_className+"'");        //}      },      onComplete: function(){        //会在枚举类结束之后回调一次此函数        console.log("[*] class enuemration complete");      }    });  });});

当我们执行该脚本时，注入目标进程之后会开始调用onMatch函数，每次调用都会打印一次类的名称，当onMatch函数回调完成之后会调用一次onComplete函数，最后会打印出class enuemration complete，见下图。

图4-19 枚举所有类

1.3 Java层枚举类的所有方法并定位方法

上文已经将类以及实例枚举出来，接下来我们来枚举所有方法，打印指定类或者所有的类的内部方法名称，主要核心功能是通过类的反射方法中的getDeclaredMethods(),该api属于JAVAJDK中自带的API，属于java.lang.Class包中定义的函数。该方法获取到类或接口声明的所有方法，包括公共、保护、默认（包）访问和私有方法，但不包括继承的方法。当然也包括它所实现接口的方法。在Java中它是这样定义的：public Method[] getDeclaredMethods()；其返回值是一个Method数组，Method实际上就是一个方法名称字符串，当然也是一个对象数组，然后我们将它打印出来。

1.3.1 枚举类的所有方法并定位方法代码示例

function enumMethods(targetClass){    var hook = Java.use(targetClass);    var ownMethods = hook.class.getDeclaredMethods();    hook.$dispose;    return ownMethods;}
function hook_overload_5() {    if(Java.available) {        Java.perform(function () {           var a = enumMethods("com.roysue.roysueapplication.User$clz")           a.forEach(function(s) {                console.log(s);           });        });    }}

我们先定义了一个enumMethods方法，其参数targetClass是类的路径名称，用于Java.use获取类对象本身，获取类对象之后再通过其.class.getDeclaredMethods()方法获取目标类的所有方法名称数组，当调用完了getDeclaredMethods()方法之后再调用$dispose方法释放目标类对象，返回目标类所有的方法名称、返回类型以及函数的权限，这是实现获取方法名称的核心方法，下面一个方法主要用于注入到目标进程中去执行逻辑代码，在hook_overload_5方法中先是使用了Java.perform方法，再在内部调用enumMethods方法获取目标类的所有方法名称、返回类型以及函数的权限，返回的是一个Method数组，通过forEach迭代器循环输出数组中的每一个值，因为其本身实际就是一个字符串所以直接输出就可以得到方法名称，脚本执行效果如下图4-20。

图4-20 脚本执行后效果

在图4-17中clz只有一个toString方法，我们填入参数为com.roysue.roysueapplication.User$clz，就能够定位到该类中所有的方法。

1.4 Java层拦截方法的所有方法重载

我们学会了枚举所有的类以及类的有方法之后，那我们还想知道如何获取所有的方法重载函数，毕竟在Android反编译的源码中方法重载不在少数，对此，一次性hook所有的方法重载是非常有必要的学习。我们已经知道在hook重载方法时需要写overload('x')，也就是说我们需要构造一个重载的数组，并把每一个重载都打印出来。

1.4.1 拦截方法的所有方法重载代码示例

function hook_overload_8() {    if(Java.available) {        Java.perform(function () {            console.log("start hook");            var targetMethod = 'add';            var targetClass = 'com.roysue.roysueapplication.Ordinary_Class';            var targetClassMethod = targetClass + '.' + targetMethod;            //目标类            var hook = Java.use(targetClass);            //重载次数            var overloadCount = hook[targetMethod].overloads.length;            //打印日志：追踪的方法有多少个重载            console.log("Tracing " + targetClassMethod + " [" + overloadCount + " overload(s)]");            //每个重载都进入一次            for (var i = 0; i < overloadCount; i++) {                    //hook每一个重载                    hook[targetMethod].overloads[i].implementation = function() {                        console.warn("n*** entered " + targetClassMethod);                        //可以打印每个重载的调用栈，对调试有巨大的帮助，当然，信息也很多，尽量不要打印，除非分析陷入僵局                        Java.perform(function() {                            var bt = Java.use("android.util.Log").getStackTraceString(Java.use("java.lang.Exception").$new());                                console.log("nBacktrace:n" + bt);                        });                           // 打印参数                        if (arguments.length) console.log();                        for (var j = 0; j < arguments.length; j++) {                            console.log("arg[" + j + "]: " + arguments[j]);                        }                        //打印返回值                        var retval = this[targetMethod].apply(this, arguments); // rare crash (Frida bug?)                        console.log("nretval: " + retval);                        console.warn("n*** exiting " + targetClassMethod);                        return retval;                    }                }            console.log("hook end");        });    }}

1.4.2 拦截方法的所有方法重载代码示例详解

上面这段代码可以打印出com.roysue.roysueapplication.Ordinary_Class类中add方法重载的个数以及hook该类中所有的方法重载函数，现在来剖析上面的代码为什么可以对一个类中的所有的方法重载HOOK挂上钩子。首先我们定义了三个变量分别是targetMethod、targetClass、targetClassMethod，这三个变量主要于定义方法的名称、类名、以及类名+方法名的赋值，首先使用了Java.use获取了目标类对象，再获取重载的次数。

这里详细说一下如何获取的：var method_overload = cls[].overloads[index];这句代码可以看出通过cls索引func_name到类中的方法，而后面写到overloads[index]是指方法重载的第index个函数，大致意思就是返回了一个method对象的第index位置的函数。而在代码中写道：var overloadCount = hook[targetMethod].overloads.length;，采取的方法是先获取类中某个函数所有的方法重载个数。继续往下走，开始循环方法重载的函数，刚刚开始循环时hook[targetMethod].overloads[i].implementation这句对每一个重载的函数进行HOOK。

这里也说一下Arguments:Arguments是js中的一个对象，js内的每个函数都会内置一个Arguments对象实例arguments，它引用着方法实参，调用其实例对象可以通过arguments[]下标的来引用实际元素，arguments.length为函数实参个数,arguments.callee引用函数自身。这就是为什么在该段代码中并看不到arguments的定义却能够直接调用的原因，因为它是内置的一个对象。好了，讲完了arguments咱们接着说，打印参数通过arguments.length来循环以及arguments[j]来获取实际参数的元素。

那现在来看apply，apply在js中是怎么样的存在，apply的含义是：应用某一对象的一个方法，用另一个对象替换当前对象，this[targetMethod].apply(this, arguments);这句代码简言之就是执行了当前的overload方法。执行完当前的overload方法并且打印以及返回给真实调用的函数，这样不会使程序错误。那么最终执行效果见下图4-21：

图4-21 终端显示

可以看到成功打印了add函数的方法重载的数量以及hook打印出来的参数值、返回值！

1.5 Java层拦截类的所有方法

学会了如何HOOK所有方法重载函数后，我们可以把之前学习的整合到一起，来hook指定类中的所有方法，也包括方法重载的函数。下面js中核心代码是利用重载函数的特点来HOOK全部的方法，普通的方法也是一个特殊方法重载，只是它只是一个方法而已，直接把它当作方法重载来HOOK就好了，打个比方正方形是特殊的长方形，而长方形是不是特殊的正方形。这个正方形是普通函数，而长方形是重载方法这样大家应该很好理解了~在上一章节中已经知道了如何hook方法重载，只是方法名称和类名是写死的，只需要把成员的targetClass、targetMethod定义方法中的参数即可,在该例子中拿到指定类所有的所有方法名称，更加灵活使用了，代码如下。

1.5.1 拦截类的所有方法代码示例

function traceClass(targetClass){    //Java.use是新建一个对象哈，大家还记得么？    var hook = Java.use(targetClass);    //利用反射的方式，拿到当前类的所有方法    var methods = hook.class.getDeclaredMethods();    //建完对象之后记得将对象释放掉哈    hook.$dispose;    //将方法名保存到数组中    var parsedMethods = [];    methods.forEach(function(method) {        //通过getName()方法获取函数名称        parsedMethods.push(method.getName());    });    //去掉一些重复的值    var targets = uniqBy(parsedMethods, JSON.stringify);    //对数组中所有的方法进行hook    targets.forEach(function(targetMethod) {        traceMethod(targetClass + "." + targetMethod);    });}function hook_overload_9() {    if(Java.available) {        Java.perform(function () {            console.log("start hook");            traceClass("com.roysue.roysueapplication.Ordinary_Class");            console.log("hook end");        });    }}s1etImmediate(hook_overload_9);

执行脚本效果可以看到，hook到了com.roysue.roysueapplication.Ordinary_Class类中所有的函数，在执行其被hook拦截的方法时候，也打印出了每个方法相应的的参数以及返回值，见下图4-22。

图4-22 终端运行显示效果

1.6 Java层拦截类的所有子类

这里的核心功能也用到了上一小章节中定义的traceClass函数，该函数只需要传入一个class路径即可对class中的函数完成注入hook。那么在本小章节来hook掉所有类的子类，使我们的脚本更加的灵活方便。通过之前的学习我们已经知道enumerateLoadedClasses这个api可以枚举所有的类，用它来获取所有的类然后再调用traceClass函数就可以对所有类的子进行全面的hook。但是一般不会hook所有的函数，因为AndroidAPI函数实在太多了，在这里我们需要匹配自己需要hook的类即可，代码如下。

//枚举所有已经加载的类Java.enumerateLoadedClasses({    onMatch: function(aClass) {        //迭代和判断        if (aClass.match(pattern)) {            //做一些更多的判断，适配更多的pattern            var className = aClass.match(/[L]?(.*);?/)[1].replace(///g, ".");            //进入到traceClass里去            traceClass(className);        }    },    onComplete: function() {}});

1.7 RPC远程调用Java层函数

在FRIDA中，不但提供很完善的HOOK机制，并且还提供rpc接口。可以导出某一个指定的函数，实现在python层对其随意的调用，而且是随时随地想调用就调用，极其方便，因为是在供给外部的python，这使得rpc提供的接口可以与python完成一些很奇妙的操作，这些导出的函数可以是任意的java内部的类的方法，调用我们自己想要的对象和特定的方法。那我们开始动手吧，现在我们来通过RPC的导出功能将图4-9中的add方法供给外部调用，开始编写rpc_demo.py文件，这次是python文件了哦~不是js文件了

1.7.1 rpc导出Java层函数代码示例

import codecsimport fridafrom time import sleep
# 附加进程名称为：com.roysue.roysueapplicationsession = frida.get_remote_device().attach('com.roysue.roysueapplication')
# 这是需要执行的js脚本，rpc需要在js中定义source = """    //定义RPC    rpc.exports = {        //这里定义了一个给外部调用的方法：sms        sms: function () {            var result = "";            //嵌入HOOK代码            Java.perform(function () {                //拿到class类                var Ordinary_Class = Java.use("com.roysue.roysueapplication.Ordinary_Class");                //最终rpc的sms方法会返回add(1,3)的结果！                result = Ordinary_Class.add(1,3);             });            return result;        },    };"""
# 创建js脚本script = session.create_script(source)script.load()
# 这里可以直接调用java中的函数rpc = script.exports# 在这里也就是python下直接通过rpc调用sms()方法print(rpc.sms())sleep(1)
session.detach()

当我们执行python rpc_demo.py时先会创建脚本并且注入到目标进程，在上面的source实际上就是js逻辑代码了。在js代码内我们定义了rpc可以给python调用的sms函数，而sms函数内部嵌套调用Java.perform再对需要拿到的函数的类进行主动调用，把最终的结果返回作为sms的返回值，当我们在python层时候可以任意调用sms中的原型add方法~

1.8 综合案例一：在安卓8.1上dump蓝牙接口和实例

一个比较好的综合案例：dump蓝牙信息的“加强版”——BlueCrawl。

VERSION="1.0.0"setTimeout(function(){    Java.perform(function(){        Java.enumerateLoadedClasses({                onMatch: function(instance){                    if (instance.split(".")[1] == "bluetooth"){                        console.log("[->]t"+lightBlueCursor()+instance+closeCursor());                    }                },                onComplete: function() {}            });
        Java.choose("android.bluetooth.BluetoothGattServer",{                onMatch: function (instance){                    ...                onComplete: function() { console.log("[*] -----");}            });
        Java.choose("android.bluetooth.BluetoothGattService",{                onMatch: function (instance){                    ...                onComplete: function() { console.log("[*] -----");}            });
         Java.choose("android.bluetooth.BluetoothSocket",{                onMatch: function (instance){                    ...                onComplete: function() { console.log("[*] -----");}            });
          Java.choose("android.bluetooth.BluetoothServerSocket",{                onMatch: function (instance){                    ...                onComplete: function() { console.log("[*] -----");}            });
          Java.choose("android.bluetooth.BluetoothDevice",{                onMatch: function (instance){                    ...                onComplete: function() { console.log("[*] -----");}            });    });},0);

该脚本首先枚举了很多蓝牙相关的类，然后choose了很多类，包括蓝牙接口信息以及蓝牙服务接口对象等，还加载了内存中已经分配好的蓝牙设备对象，也就是上文我们已经演示的信息。我们可以用这个脚本来“查看”App加载了哪些蓝牙的接口，App是否正在查找蓝牙设备、或者是否窃取蓝牙设备信息等。

在电脑上运行命令：

$ frida -U -l bluecrawl-1.0.0.js com.android.bluetooth

执行该脚本时会详细打印所有蓝牙接口信息以及服务接口对象~~

1.9 综合案例二：动静态结合逆向WhatsApp

我们来试下它的几个主要的功能，首先是本地库的导出函数。

setTimeout(function() {    Java.perform(function() {        trace("exports:*!open*");        //trace("exports:*!write*");        //trace("exports:*!malloc*");        //trace("exports:*!free*");    });}, 0);

我们hook的是open()函数，跑起来看下效果：

$ frida -U -f com.whatsapp -l raptor_frida_android_trace_fixed.js --no-pause

如图所示*!open*根据正则匹配到了openlog、open64等导出函数，并hook了所有这些函数，打印出了其参数以及返回值。接下来想要看哪个部分，只要扔到jadx里，静态“分析”一番，自己随便翻翻，或者根据字符串搜一搜。比如说我们想要看上图中的com.whatsapp.app.protocol包里的内容，就可以设置trace("com.whatsapp.app.protocol")。可以看到包内的函数、方法、包括重载、参数以及返回值全都打印了出来。这就是frida脚本的魅力。当然，脚本终归只是一个工具，你对Java、安卓App的理解，和你的创意才是至关重要的。接下来可以搭配Xposed module看看别人都给whatsapp做了哪些模块，hook的哪些函数，实现了哪些功能，学习自己写一写。