Binder Proxy技术方案

作者 低端码农

时间 2014.08.23

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看到有多朋友尝试通过hook系统进程system_process的ioctl，以企图截获系统的IPC通讯。这个方案的弊端是太偏低层了，当截获成功了之后，要解析其中的通讯数据是比较麻烦了. 另外，其中还涉及一堆兼容性的问题，由于不同的Android固件版本，有好些Parcelable结构的字段是有所改动，这些变化如果ioctl里做解析，都需要一一顾及到才行，因此这个方案我认为距离产品化还有一段距离。

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在Android上，所有系统的NativeService主要保存在system_process和com.android.phone这两个进程，比如我们经常看到的ActivityManagerService（AMS）。这些NativeService大部分都是继承自Binder的Java对象，没错，他们是Java对象。

我们知道，Android上的大部分IPC通讯都是通过其特有的binder模块进行的，因此上述的Java的NativeService要跟内核进行通讯，因为只有c/c++才能直接跟内核交互，因此这里必然存在JNI通讯。比如AMS的设计：

AMS继承Binder(IBinder的子类，封装了IPC通讯公共部分的逻辑），Binder里保存着一个类型为int的mObject的字段，这个字段正是其C++对象JavaBBinder对象的地址，这个JavaBBinder才是AMS最终跟内核通讯的对象。代码如下：

public class Binder implements IBinder {
    //...


    /* mObject is used by native code, do not remove or rename */
    private int mObject; //这个对象保存的就是JavaBBinder的指针
    private IInterface mOwner;
    private String mDescriptor;


    //...
}

同样的，在JavaBBinder中，也保存着一个类型jobject的mObject，指向上层Java对象。看看JavaBBinder的代码：

class JavaBBinder : public BBinder
{
//...


    jobject object() const
    {
        return mObject;
    }


    //...


    private:
        JavaVM* const   mVM;
        jobject const   mObject; //这个保存的是AMS的引用
    };
}

Java和C++就是通过这两个字段相互连结在一起的。

其中JavaBBinder中的mObject是整个IPC关键的一节，所有的client请求，都是先到达JavaBBinder，然后JavaBBinder再通过JNI调用mObject的execTransact的方法，最终把请求发送到AMS。

因此，我们只要想办法找到AMS的对象的JavaBBinder，再把mObject替换为代理对象（记作ProxyBinder，这个对象是我们实现的Java对象)，就可以实现Binder Proxy了，下面是示意图：

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在Java层，要获取AMS引用，通过ServiceManager即可，不过这类是隐藏类，通过反射才可以调用。通过ServiceManager.getService("activity")即可以拿到AMS。

在Native，要获取AMS所对应的JavaBBinder地址，defaultServiceManager的getService方法获取到。

接下来就是要替换mObject对象了，JavaBBinder的mObject对象并不能直接替换，因为mObject是const的，我写了一个DummyJavaBBinder的类，可以很容易地处理好这个问题，DummyJavaBBinder的实现如下：

class DummyJavaBBinder : public BBinder{
public:
    virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0) {
        return NO_ERROR;
    }


    jobject object() const {
        return mObject;
    }


    JavaVM* javaVM() const {
        return mVM;
    }


    void changeObj(jobject newobj){
        const jobject* p_old_obj = &mObject;
        jobject* p_old_obj_noconst = const_cast<jobject *>(p_old_obj);
        *p_old_obj_noconst = newobj;
    }


private:
    JavaVM* const   mVM;
    jobject const   mObject;
};

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由于BinderProxy截获的层次比较高，因此请求数据结构的解析都非常方便，所使用接口大部都是Framework的接口，兼容性也不存在，下面是我写的一个示例，示例主要是实现如何让某个pkg免杀：
private static final class ProxyActivityManagerServcie extends Binder {
    private static final String CLASS_NAME = "android.app.IActivityManager";
    private static final String DESCRIPTOR = "android.app.IActivityManager";
    private static final int s_broadcastIntent_code;


    static {
        if (ReflecterHelper.setClass(CLASS_NAME)) {
            s_broadcastIntent_code = ReflecterHelper.getStaticIntValue("BROADCAST_INTENT_TRANSACTION", -1);
        } else {
            s_broadcastIntent_code = -1;
        }
    }


    private IBinder mBinder;


    public ProxyActivityManagerServcie(IBinder binder) {
        mBinder = binder;
        mResorter = new SmsReceiverResorter(binder);
    }


    @Override
    protected boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
        /**
         *
         *  public int broadcastIntent(IApplicationThread caller,
         *    Intent intent, String resolvedType,  IIntentReceiver resultTo,
         *    int resultCode, String resultData, Bundle map,
         *    String requiredPermission, int appOp, boolean serialized,
         *    boolean sticky, int userId) throws RemoteException
         */
        if (code == s_broadcastIntent_code) {
            pos = data.dataposition();


            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            IBinder caller = data.readStrongBinder();
            Intent intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(data);
            String resolvedType = data.readString();
            IBinder resultTo = data.readStrongBinder();
            int resultCode = data.readInt();
            String resultData = data.readString();
            Bundle map = data.readBundle();
            String requiredPermission = data.readString();
            int appOp = data.readInt();
            boolean serialized = data.readInt() != 0;
            boolean sticky = data.readInt() != 0;
            int userId = data.readInt();


            //TODO 获取到所有的参数，根据参数做各种截获


            //FINAL
            data.setDataPosition(pos);
        }


        return mBinder.transact(code, data, reply, flags);
    }
}

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这个技术方案，涉及到注入和dex加载，这方面网上教程非常多，so注入可以参考古河大神的LibInject, 而Java注入可以参考malokch的《注入安卓进程,并hook java世界的方法》.
另外也可以参考我之前写的系列文章《进击的Android注入术》。这个系列详细讲述了so注入，dex注入到binder proxy的整个技术细节。
示例的源码我已经上传到https://github.com/boyliang/Hijack_AMS_broadIntent