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Android进程注入 ##概述

我们平时所说的代码注入，主要静态和动态两种方式:
静态注入，针对是可执行文件，比如修改ELF，DEX文件等，相关的辅助工具也很多，比如IDA、ApkTool等；
动态注入，也可以叫进程注入,针对是进程，比如修改进程的寄存器、内存值等；
动态跟静态最大的区别是，动态不需要改动源文件，但需要高权限（通常是root权限），而且所需的技术含量更高。 ##基本思路 关键点在于让目标进加载自定义的动态库so，当so被加载后，so就可以加载其他模块、dex文件等，具体的注入过程大致如下：

1. attach上目标进程；
   
2. 让目标进程的执行流程跳转到mmap函数来分配内存空间；
   
3. 加载注入so；
   
4. 最后让目标进程的执行流程跳转到注入的代码执行。
   

后面会更详细地分析注入过程。

##示例演示 我们准备了2个程序：

Target作为目标程序，Inject注入程序。 ###目标程序
在注入前数字每次增加1,点击启动inject启动注入程序。 ####注入程序
点击inject浮窗按钮,开始执行注入，可以看到数字每次增加2。
查看log日志:


##注入程序分析 ###注入代码分析 int hook_entry(char * a) { LOGD("Hook success, pid = %d\n", getpid()); LOGD("Hello %s\n", a); void *handle = dlopen(target_path, 2); if (handle == NULL) { LOGD("open target so error!\n"); return -1; } void *symbol = dlsym(handle, "set_step"); if (symbol == NULL) { LOGD("get set_step error!\n"); return -1; } _set_step = symbol; LOGD("_set_step addr :%x\n", _set_step); _set_step(2); return 0; }

这段代码就是我们想在目标进程里面执行的代码，代码很简单，做了2件事情:
1.打印调用传参字符串;
2.调用目标进程的set_step函数,让每次增加的数为2。
编译注入代码为动态库libhooker.so。

###注入过程详解

我们的inject代码必须运行在root进程,

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("su -c");
sb.append(" ").append(injectPath);//注入程序
sb.append(" ").append("com.ry.target");//目标进程名称
sb.append(" ").append(hookerPath);//注入代码so
sb.append(" ").append("hook_entry");//注入代码入口函数
sb.append(" ").append("hahaha");//注入代码入口函数参数

通过"su -c "启动一个root进程来执行。
下面开始分析具体注入过程。

####一.attach到目标进程

//1.attach
if(ptrace_attach(target_pid) < 0) {
	LOGD("attach error");
	return -1;
}

####二.获取目标进程寄存器，并复制一份保存，以便在注入完成后恢复目标进程

struct pt_regs regs, original_regs;
if (ptrace_getregs(target_pid, &regs) < 0) {
	LOGD("getregs error");
	return -1;
}
memcpy(&original_regs, &regs, sizeof(regs));

###三.取目标进程mmap函数地址

void *target_mmap_addr = get_remote_func_address(target_pid, libc_path, (void *) mmap);
LOGD("target mmap address: %x\n", target_mmap_addr);

get_remote_func_address函数位于proccess_util.c中:

/**
* 获取目标进程中函数地址
* */
void* get_remote_func_address(pid_t target_pid, const char* module_name,void* local_addr) {
void* local_handle, *remote_handle;
local_handle = get_lib_adress(-1, module_name);
remote_handle = get_lib_adress(target_pid, module_name);

/*目标进程函数地址= 目标进程lib库地址 + （本进程函数地址 -本进程lib库地址）*/
void * ret_addr = (void *) ((uint32_t) remote_handle + (uint32_t) local_addr - (uint32_t) local_handle);
return ret_addr;
}	

为了在目标进程中调用mmap函数，需要得到mmap函数在目标进程中的地址。
一个模块库里的函数地址等于模块库的装载地址加上一个偏移量，所以:
目标进程函数地址= 目标进程lib库地址 + （本进程函数地址 -本进程lib库地址）
mmap函数在/system/lib/libc.so库里面，所以(void*)mmap可以取得inject本身进程的mmap函数的地址，这样其实只要得到动态库的装载地址就能算出目标进程的mmap的地址。一种得到动态库装载地址的方法是分析Linux进程的/proc/pid/maps文件，这个文件包含了进程中所有mmap映射的地址。下面我们写一个获取动态库地址的函数，代码如下

/**
* 获取动态库装载地址
* */
void* get_lib_adress(pid_t pid, const char* module_name) {
FILE *fp;
long addr = 0;
char *pch;
char filename[32];
char line[1024];

if (pid < 0) {
	/* self process */
	snprintf(filename, sizeof(filename), "/proc/self/maps");
} else {
	snprintf(filename, sizeof(filename), "/proc/%d/maps", pid);
}

fp = fopen(filename, "r");

if (fp != NULL) {
	while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
		//在所有的映射行中寻找目标动态库所在的行
		if (strstr(line, module_name)) {
			pch = strtok(line, "-");
			addr = strtoul(pch, NULL, 16);

			if (addr == 0x8000)
				addr = 0;

			break;
		}
	}

	fclose(fp);
}

return (void *) addr;
}

此函数的功能就是通过遍历/proc/pid/maps文件，来找到目的module_name的内存映射起始地址。 由于内存地址的表达方式是xxxxxxx-xxxxxxx的，所以会在后面使用strtok(line,"-")来分割字符串 如果pid = -1,表示获取本地进程的某个模块的地址， 否则就是pid进程的某个模块的地址。

####四.调用目标进程mmap函数分配一块内存

long parameters[6];
parameters[0] = 0;  // addr
parameters[1] = 0x400; // size
parameters[2] = PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC;  // prot
parameters[3] = MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE; // flags
parameters[4] = 0; //fd
parameters[5] = 0; //offset

if (ptrace_call_wrapper(target_pid, "mmap", target_mmap_addr, parameters, 6, &regs) < 0) {
	LOGD("call target mmap error");
	return -1;
}
//得到mmap分配的内存地址
uint8_t *target_mmap_base = ptrace_retval(&regs);
LOGD("target_mmap_base: %x\n", target_mmap_base);

mmap函数原型：

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
              int fd, off_t offset);

准备好参数后，调用ptrace_call_wrapper函数:

int ptrace_call_wrapper(pid_t target_pid, const char * func_name, 	void * func_addr, long * parameters, int param_num, struct pt_regs * regs) {
	LOGD("Calling [%s] in target process <%d> \n", func_name,target_pid);
	if (ptrace_call(target_pid, (uint32_t)func_addr, parameters, param_num, regs) < 0) {
    return -1;
}

if (ptrace_getregs(target_pid, regs) < 0) {
    return -1;
}
return 0;
}

总结一下ptrace_call_wrapper，它完成两个功能：
一是调用ptrace_call函数来执行指定函数；
二是调用ptrace_getregs函数获取所有寄存器的值。

下面来分析ptrace_call函数:

int ptrace_call(pid_t pid, uint32_t addr, const long *params, uint32_t num_params, struct pt_regs* regs){
uint32_t i;
	//前面四个参数用寄存器传递
	for (i = 0; i < num_params && i < 4; i ++) {
    regs->uregs[i] = params[i];
	}

	//后面参数放到栈里
	if (i < num_params) {
    regs->ARM_sp -= (num_params - i) * sizeof(long) ;
    ptrace_writedata(pid, (void *)regs->ARM_sp, (uint8_t *)&params[i], (num_params - i) * sizeof(long));
	}

	//PC指向要执行的函数地址
	regs->ARM_pc = addr;

	if (regs->ARM_pc & 1) {
    	/* thumb */
    	regs->ARM_pc &= (~1u);
    	regs->ARM_cpsr |= CPSR_T_MASK;
	} else {
    	/* arm */
    	regs->ARM_cpsr &= ~CPSR_T_MASK;
	}
	
   //把返回地址设为0，这样目标进程执行完返回时会出现地址错误，这样目标进程将被挂起，控制权会回到调试进程手中
	regs->ARM_lr = 0;

	//设置目标进程的寄存器,让目标进程继续运行
	if (ptrace_setregs(pid, regs) == -1 || ptrace_continue(pid) == -1) {
    	return -1;
}
	//等待目标进程结束
	int stat = 0;
	waitpid(pid, &stat, WUNTRACED);
	while (stat != 0xb7f) {
    	if (ptrace_continue(pid) == -1) {
        	return -1;
    }
    waitpid(pid, &stat, WUNTRACED);
}

return 0;
}

功能总结：
1，将要执行的指令参数写入寄存器中，个数大于4的话，需要将剩余的指令通过ptrace_writedata函数写入栈中；
2,修改寄存器，PC指向要执行的函数，lr设置为0，调用ptrace_setregs设置修改后的寄存器;
3，使用ptrace_continue函数运行目的进程;
4，等待目标进程执行完毕;

目标进程执行完成后，调用：

uint8_t *target_mmap_base = ptrace_retval(&regs);

ptrace_retval函数从寄存器里面取值，arm平台函数返回值是存放在ARM_r0的

long ptrace_retval(struct pt_regs * regs) {
return regs->ARM_r0;
}

这一步完成后，我们得到了在目标进程开辟的一块内存地址。target_mmap_base指向这块地址的首地址。

####五.调用目标进程dlopen函数加载注入so

//取目标进程dlopen函数地址
void *target_dlopen_addr = get_remote_func_address(target_pid, linker_path, (void *) dlopen);
LOGD("target dlopen address: %x\n", target_dlopen_addr);

//把注入so地址写入目标进程
ptrace_writedata(target_pid, target_mmap_base, library_path,strlen(library_path) + 1);

//准备参数
parameters[0] = target_mmap_base;
parameters[1] = RTLD_NOW | RTLD_GLOBAL;
//通过ptrace调用
if (ptrace_call_wrapper(target_pid, "dlopen", target_dlopen_addr, parameters, 2,&regs) < 0){
	LOGD("call target dlopen error");
	return -1;
}
//取返回结果
void * target_so_handle = ptrace_retval(&regs);

dlopen函数原型:

void *dlopen(const char *filename, int flag);

这个函数的作用就是把一个so库加载到进程空间中。

我们要调用这个函数，就和上一步调用mmap差不多，首先取得dlopen函数的地址，然后准备好参数，通过ptrace_call_wrapper调用执行。

重点在准备参数这里，我们要先把so地址这个字符串写到目标进程里面去，写到哪里呢？就是上一步我们调用mmap得到的target_mmap_base。

####六.调用dlsym取注入so库执行函数的地址

	//取目标进程dlsym函数的地址
void *target_dlsym_addr = get_remote_func_address(target_pid, linker_path, (void *) dlsym);
LOGD("target dlsym address: %x\n", target_dlsym_addr);
//把函数名称字符串写进目标进程
ptrace_writedata(target_pid, target_mmap_base + FUNCTION_NAME_ADDR_OFFSET,function_name, strlen(function_name) + 1);

parameters[0] = target_so_handle;
parameters[1] = target_mmap_base + FUNCTION_NAME_ADDR_OFFSET;

if (ptrace_call_wrapper(target_pid, "dlsym", target_dlsym_addr, parameters, 2,&regs) < 0) {
	LOGD("call target dlsym error");
	return -1;
}

void * hook_func_addr = ptrace_retval(&regs);
LOGD("target %s address: %x\n", function_name,target_dlsym_addr);

dlsym函数原型:

void *dlsym(void *handle, const char *symbol);	

这个函数可以得到so库中函数的地址。
这一步和调用dlopen差不多，注意准备参数的时候要加上一段偏移量。
####七.调用注入函数

//写入函数需要的参数
ptrace_writedata(target_pid, target_mmap_base + FUNCTION_PARAM_ADDR_OFFSET, param,strlen(param) + 1);
parameters[0] = target_mmap_base + FUNCTION_PARAM_ADDR_OFFSET;

if (ptrace_call_wrapper(target_pid, function_name, hook_func_addr,parameters, 1, &regs) < 0) {
	LOGD("call target %s error",function_name);
	return -1;
}

一切准备就绪，这一步执行注入入口函数。
####八.调用dlclose卸载注入so

void *target_dlclose_addr = get_remote_func_address(target_pid, linker_path, (void *) dlclose);
parameters[0] = target_so_handle;

if (ptrace_call_wrapper(target_pid, "dlclose", target_dlclose_addr, parameters, 1,&regs) < -1) {
	LOGD("call target dlclose error");
	return -1;
}

####九.恢复现场

ptrace_setregs(target_pid, &original_regs);

####十.detach

ptrace_detach(target_pid);

##参考资料 http://blog.csdn.net/jinzhuojun/article/details/9900105
http://blog.csdn.net/u013234805/article/details/24796515