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拦董采苏
5 years ago
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1 Ghost In The Game Android MMO Game Security 束骏亮 -LoCCS 上海交通大学

2 introduction 为什么要研究 MMO 类游戏的安全? 频繁的在线互动对于公平性有着很强的需求庞大的用户群体容易成为不法分子的攻击目标强大的盈利能力游戏开发者更加关心其安全性运行环境多样且不可控对防守方提出了更高的技术要求代码架构复杂在分析时面临更多的困难 ( 也更加有趣 ) Massively Multiplayer Online

3 PPT 模板 : PPT 素材 : PPT 背景 : PPT 图表 : PPT 下载 : PPT 教程 : 资料下载 : 范文下载 : 试卷下载 : 教案下载 : PPT 论坛 : PPT 课件 : 语文课件 : 数学课件 : 英语课件 : 美术课件 : 科学课件 : 物理课件 : 化学课件 : 生物课件 : 地理课件 : 历史课件 : Android 平台游戏类应用概况 MMO 类游戏安全分析技术 MMO 类游戏常见威胁 MMO 类游戏常见保护技术

4 Android 平台游戏类应用概况

Android 平台游戏类应用概况 1 2 3 4 387 亿美元 2016 年, 全球移动平台游戏营收 387

5 Android 平台游戏类应用概况亿美元 2016 年, 全球移动平台游戏营收 387 亿美元, 其中近 1/4 来自中国市场 3 亿美元 2017 年第一季度,MIXI 旗下移动游戏怪物弹珠营收 3 亿美元, 坊间传闻腾讯旗下王者荣耀营收 120 亿人民币 3.38 万家 2016 年底, 国内的移动游戏内容提供商达到 3.38 万家 11.3 亿台 2016 年底, 国内移动游戏活跃设备数达到了 11.3 亿台

Android 应用程序相比, 主要基于主流的第三方游戏引擎, 以非 JAVA 的语言编写 ; 应用体积巨大 ; 在本地保存大量的图片

6 Android 平台游戏类 (MMO) 应用概况来源国外以 Google Play 为主, 国内以 TAPTAP 以及各大应用市场为主形式形式上仍然是传统的 Android 应用程序, 以 APK 的形式在网络上传播差异和传统的 Android 应用程序相比, 主要基于主流的第三方游戏引擎, 以非 JAVA 的语言编写 ; 应用体积巨大 ; 在本地保存大量的图片音乐视频等素材特点主要以 Unity3D 和 Cocos2D 两个主流的第三方游戏引擎为主, 根据所使用引擎的不同, 在代码和资源管理上呈现不同的结构特点

7 MMO 类游戏安全分析技术

为上层的逻辑代码提供各种接口, 决定了一个游戏在空间上的结构以及各个组件之间的关系在 Android 平台上, 一般以 native lib

8 MMO 类游戏安全分析技术素材文字图片音频视频等构成游戏主要感官冲击的元素, 以各自不同的格式保存在设备上逻辑用于决定游戏行为的规则, 用于决定游戏的走向播放和管理各种素材, 主要以代码的方式存在, 具体格式因引擎不同而不同引擎游戏的心脏, 为上层的逻辑代码提供各种接口, 决定了一个游戏在空间上的结构以及各个组件之间的关系在 Android 平台上, 一般以 native lib 的形式存在, 游戏开发者使用其提供的各类接口完成游戏的开发对于 MMO 类游戏的分析, 我们一般围绕着引擎展开, 以分析游戏的逻辑代码为主, 辅以对素材的分析

9 MMO 类游戏安全分析技术 - 引擎 Unity3D 当前移动游戏引擎领域当之无愧的领跑者 Cocos2D 2D 游戏引擎的翘楚, 在国内的市场占有量要高于 Unity3D 自定义引擎部分移动游戏大厂会有自定义的游戏引擎, 比如网易的 neox 对于这些引擎的分析有助于我们分析同一个厂商开发的其他游戏

10 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析如何快速区分不同的游戏引擎查看 AndroidManifest.xml 文件一般来说,AndroidManifest.xml 中会包含和游戏引擎相关的权限和字符串也可以通过爆搜整个 apk 内的文件, 来寻找 cocos2dx 和 unity 等关键字符串寻找特定的 native lib 文件通过 Google 等搜索引擎搜索相关的新闻信息

11 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析如何快速区分不同的游戏引擎查看 AndroidManifest.xml 文件寻找特定的 native lib 文件不同的游戏引擎一般都会带有不同的 native lib, 在 apk 中的 lib 目录下能找到基于 cocos2d 开发的游戏一般会包含 cocos 和 lua 等字眼, 基于 unity3d 开发的游戏一般会有名为 libunity.so 的 native lib 通过 Google 等搜索引擎搜索相关的新闻信息

12 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析如何快速区分不同的游戏引擎查看 AndroidManifest.xml 文件寻找特定的 native lib 文件通过 Google 等搜索引擎搜索相关的新闻信息

13 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x Cocos2d-x 引擎特点开源出色的 2D 支持, 在国内被大规模使用支持 Lua 和 Javascript 两种脚本语言, 目前以 Lua 为主 ( 得益于 Lua 优秀的 C 语言交互接口和更加小巧的解释器 )

14 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 寻找逻辑脚本目前主流的基于 Cocos2d-x 开发的游戏都使用了 Lua 作为脚本语言, 和游戏主体相关的逻辑一般都以 Lua 为主体框架定位 Lua 脚本是所有分析工作的第一步定位 Lua 解释器是定位 Lua 脚本的第一步

15 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 定位 Lua 解释器以 native lib 形式存在, 一般和引擎在一个 lib 里存放在 lib/ 文件夹下比较庞大名字有特点

16 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 定位 Lua 解释器在 binary 中寻找特定的接口字符串 lua cocos2d cocos2dx 等等

17 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 定位 Lua 脚本由于 Lua 的开源特性,Lua 解释器对 Lua 脚本的加载过程存在定制化差异但是都会使用到一些固有的 API,API 列表可以在 Lua 源码的 src/lapi.c 中找到寻找特定的接口调用, 定位 Lua 脚本的加载过程 lua_load

18 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 逆向还原加载流程定位 Lua 脚本的位置

19 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 逆向还原加载流程判断是否存在对 Lua 脚本的处理

20 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 逆向还原加载流程分析 Lua 脚本的加密 / 处理算法还原 Lua 脚本

21 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 分析 Lua 脚本判断 Lua 脚本的版本 ( 不同版本的 Lua 脚本, magic number 不同 ) 判断是否是 luajit 寻找合适的反编译工具

22 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 分析 Lua 脚本 luadec unluac 等等 luajit 目前没有很好用的反编译工具, 可以使用 luajit-decomp ljd 等工具协助分析

23 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Cocos2d-x 分析 Lua 脚本考验分析技术的时候到了脚本语言相对容易分析选择合适的字符串资源文件帮助定位关键逻辑理解逻辑发现问题

24 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D Unity3D 引擎特点受限开源全面强大专业的综合性引擎, 不止应用在游戏开发领域目前世界范围内移动平台的主流游戏引擎支持 C# Javascript Lua 等多种脚本语言, 以 C# 为主

25 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析 C# 脚本由于 Unity3D 的受限开源特性, 导致绝大部分基于 Unity3D 开发的游戏具有较为一致的代码结构和文件结构名为 libunity.so 的 native lib 是引擎的主体部分

26 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本一般来说, 基于 Unity3D 开发的游戏所使用的逻辑脚本会有三类呈现方式 : C#&JS Lua IL2CPP

27 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -C#&JS 作为最常见的类型, 使用 C# 或者 JS 作为脚本语言的 Unity3D 游戏, 其 C# 相关代码位于 assets/bin/data/managed/ 目录下

28 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -C#&JS Assembly-CSharp.dll 是 C# 脚本编译以后生成的文件 Assembly-UnityScript.dll 是 Javascript 脚本编译以后生成的文件

29 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -C#&JS 对于 dll 文件的分析, 有很多成熟的工具可以使用 ILSpy( 传统的 C# 反编译工具, 提供可阅读的 C# 代码 ).NET Reflector( 比 ILSpy 好用一些, 能够部分修补被篡改过的文件头 ) Reflexil( 提供修改并重编译 IL 功能的插件 ) ilasm & ildasm(il 的逆向和重编译工具 )

30 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -C#&JS 一般来说, 不同于 Cocos2D, Unity3D 所使用的脚本文件是没有经过加壳的但是, 会有开发者对脚本进行一定程度的混淆

31 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -C#&JS 需要先去除混淆 de4dot

32 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -Lua Unity3D 中的 Lua 脚本一般用来实现热更新, 常见的有 slua, ulua,nlua 等插件分析方法和 Cocos2D 类似, 解释器为 libulua.so

33 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 将 C# 编译为 native code 的技术 C# -> IL -> CPP -> native code 编译后的代码为 libil2cpp.so 一定程度上提升了安全性

34 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 大部分的符号信息被隐藏了 Il2cpp 的代码在使用的时候存在一定的模式符号信息保存在 assets\bin\data\managed\metadata\globalmetadata.dat 中使用 il2cppdumper 工具帮助还原符号信息

35 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 使用 il2cppdumper 工具帮助还原符号信息定位注册函数提取参数 r0 和 r1 在使用 il2cppdumper 时输入 r0 和 r1 完成修复分析

36 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 使用 il2cppdumper 工具帮助还原符号信息定位注册函数提取参数 r0 和 r1 在使用 il2cppdumper 时输入 r0 和 r1 完成修复分析

37 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 使用 il2cppdumper 工具帮助还原符号信息定位注册函数提取参数 r0 和 r1 在使用 il2cppdumper 时输入 r0 或 r1 完成修复分析

38 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 使用 il2cppdumper 工具帮助还原符号信息定位注册函数提取参数 r0 和 r1 在使用 il2cppdumper 时输入 r0 或 r1 完成修复分析

39 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 -Unity3D 分析逻辑脚本 -IL2CPP 使用 il2cppdumper 工具帮助还原符号信息定位注册函数提取参数 r0 和 r1 在使用 il2cppdumper 时输入 r0 或 r1 完成修复分析

40 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 - 自定义引擎案例判断引擎类型历史经验搜索引擎查看一些配置文件符号信息逆向 Java 层逻辑

41 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 - 自定义引擎判断引擎类型查看 /proc/<pid>/maps 查看 /proc/<pid>/fd/* 寻找关键文件

42 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 - 自定义引擎分析逻辑脚本 - 变种 python 定位脚本文件 assets/script.npk 分析加载脚本逻辑解密脚本

43 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 - 自定义引擎分析逻辑脚本 - 变种 python 分析脚本使用了指令集置换技术修改了 python 引擎逆向 python 引擎 PyEval_EvalFrameEx, 找到修改过的 opcode 表对 pyc 进行 bytecode 分析, 找到 opcode 对应关系重新编译开源的 python 反编译器反编译 pyc 分析

44 MMO 类游戏安全分析技术 - 程序分析 - 动态调试动态调试和调试普通的 Android 应用程序类似以调试 native lib 为主 Lua 等脚本的调试较为困难有些游戏会有反调试的措施

45 MMO 类游戏安全分析技术 - 网络流量分析网络流量分析一般来说,MMO 游戏中存在多种类型的网络通信第三方 SDK 公告信息等, 以 HTTP/HTTPS 为主, 使用 Burpsuite 分析与游戏内容相关的流量, 以 socket 为主

46 MMO 类游戏安全分析技术 - 网络流量分析网络流量分析一般来说,MMO 游戏中存在多种类型的网络通信第三方 SDK 公告信息等, 以 HTTP/HTTPS 为主, 使用 Burpsuite 分析与游戏内容相关的流量, 以 socket 为主, 使用 wireshark 风声等工具

47 MMO 类游戏安全分析技术 - 网络流量分析网络流量分析一般来说,MMO 游戏中存在多种类型的网络通信第三方 SDK 公告信息等, 以 HTTP/HTTPS 为主, 使用 Burpsuite 分析与游戏内容相关的流量, 以 socket 为主, 使用 wireshark 风声等工 Socket 流量往往是经过加密 / 编码 / 变换的, 对这类流量的分析依赖于对逻辑的分析

48 MMO 类游戏常见威胁 49

49 MMO 类游戏常见威胁客户端侧素材窃取逻辑篡改功能辅助服务器侧协议劫持

50 MMO 类游戏常见威胁 - 素材窃取攻击目标 : 窃取 APK 内 / 保存在磁盘上的图片动画音乐等素材影响 : 部分素材经过专业人士设计, 价值不菲同时存在版权归属, 被窃取后会给开发者带来经济上的损失 ; 同时, 可能对游戏未来的走向产生剧透

51 MMO 类游戏常见威胁 - 素材窃取常见的技术资源解包对于处理过的资源文件, 基于对游戏逻辑的逆向, 定位并还原素材文件动态调试, 从内存中提取素材数据

52 MMO 类游戏常见威胁 - 逻辑篡改攻击目标 : 游戏运行时的本地运算逻辑影响 : 获取原本无法获得的道具金钱属性功能, 达到传统意义上的作弊, 影响游戏平衡

53 MMO 类游戏常见威胁 - 逻辑篡改常见技术内存修改 ( 八门神器 GameGuardian 等 ) 对目标进程进行 ptrace, 然后直接操作内存 ( 需 root, 容易检测 ) 操作 /proc/<pid>/mem 文件 ( 需 root, 较难检测 ) 定制运行环境, 修改虚拟机系统库或内核 ( 很难检测 )

54 MMO 类游戏常见威胁 - 逻辑篡改常见技术代码修改 ( 各类游戏的修改版 ) 对游戏的脚本进行逆向分析, 修改特定位置代码后对原文件进行替换 / 重打包 ( 能够大规模的传播 ) 动态 hook( 需 root, 难以工具化 )

55 MMO 类游戏常见威胁 - 逻辑篡改常见技术本地文件修改类似代码修改, 对一些数值 / 配置文件的位置格式进行逆向, 然后篡改

56 MMO 类游戏常见威胁 - 功能辅助攻击目标 : 替代玩家完成某些不可能完成的操作 ( 从人类的角度 ) 重复性的操作影响 : 极大的增强玩家某些方面的游戏实力或降低玩家某些方面的游戏难度, 给游戏平衡性带来影响

57 MMO 类游戏常见威胁 - 功能辅助常见技术能力增强 ( 自动瞄准透视等功能 ) 对内存中某些特定数据结构进行读取, 转化为可读信息后反馈给游戏操作者或直接操作游戏对屏幕图像声音等数据进行捕捉, 从中提取额外的信息 ( 较难实现 )

58 MMO 类游戏常见威胁 - 功能辅助常见技术挂机脚本 ( 替代玩家进行游戏操作 ) 基于对游戏逻辑的逆向分析, 从内存网络流量屏幕图像中读取当前的游戏状态通过系统接口替代玩家做出操作 adb shell input Monkey Accessibility 辅助功能调用内存中的函数发送网络包

59 MMO 类游戏常见威胁 - 协议劫持攻击目标 : 劫持游戏客户端和服务器之间的通信信道影响 : 客户端和服务器之间可能会传递和玩家相关的敏感数据 ( 账号信息聊天信息等 ), 被窃取后会危害玩家账号安全和隐私安全 ; 伪造通信数据可以达到欺骗服务器的目的, 从而对服务器的数据和运算逻辑产生影响, 达到作弊的目的

60 MMO 类游戏常见威胁 - 协议劫持常见技术 Burpsuite 和 wireshark 抓包分析 ( 部分游戏直接明文传输数据 ) 直接重放逆向游戏代码中和网络通信相关的部分, 分析网络流量格式以及功能对截获的网络流量进行解密 / 篡改或者脱离游戏直接和服务器通信动态调试 /hook 游戏代码, 使用游戏内接口伪造通信包

61 MMO 类游戏常见保护技术

62 MMO 类游戏常见保护技术攻击方防守方身份为设备的拥有者拥有所有设备资源, 可以进行任意操作所有的权限查看操作其他进程虚拟机内核外接设备等身份为应用程序的开发者拥有有限的资源, 操作受限仅能够操作自身的进程获取其他进程的部分信息, 无法操作有限的部署使用方式可以有复杂的部署使用方式需要考虑对游戏本身的影响不计成本

64 MMO 类游戏常见保护技术 - 资源加密目标 : 保护游戏相关的本地资源不被窃取逆向篡改常见技术对需要保护的文件进行加密, 同时修改引擎中相关加载逻辑, 实现强度合理的加密 Cocos2d 以及自定义引擎可以直接修改 Unity3D 可以通过 patch libuntiy.so 的方式实现 (patchelf 等工具 ) 基于白盒的高强度加密算法混淆代码修改文件头以对抗常见的逆向工具对引擎的相关逻辑进行混淆, 增加通过动态调试直接获取明文数据的难度减少明文数据在内存中存在的时间

65 MMO 类游戏常见保护技术 - 代码完整性保护目标 : 保护游戏本地运算逻辑不被篡改常见技术在文件加密的基础上, 对关键的代码文件和数值文件进行完整性校验对内存中的关键代码块函数入口进行完整性校验进行重打包检测 apk 完整性签名特征值调试 hook 检测

66 MMO 类游戏常见保护技术 - 抗内存修改目标 : 保护游戏运行时内存数据不被窃取篡改常见技术 ptrace 检测使用 inotify 等工具监控 /proc/<pid>/mem 对内存中的关键数据采用加密存放和运算

67 MMO 类游戏常见保护技术 - 运行环境检测目标 : 确保游戏运行时没有修改器等外挂在运行常见技术受限于权限, 一般采用黑名单机制常见外挂的特征 ( 包名进程名签名代码等 ) 常见的 hook 工具特征 (xposed adbi 等 )

68 MMO 类游戏常见保护技术 - 服务器同步运算目标 : 在服务器端发现已经发生的作弊行为常见技术将尽可能多的运算放在服务器进行在游戏运行时收集用户的操作数据和游戏的运行数据, 上传至服务器进行校验

69 MMO 类游戏常见保护技术 - 安全网络通信目标 : 保证客户端与服务器之间的网络通信数据不被窃取篡改常见技术使用安全的网络协议并正确部署 (https) 对基于 socket 的通信流量进行加密 / 校验处理使用安全的加密算法 (AES-CBC 等 ) 使用安全的哈希算法 (SHA256 等 ) 使用安全的密钥交换协议来协商密钥 (RSA ECDSA 等 )

70 MMO 类游戏常见保护技术 Last But Not Least 分析待保护游戏的整体架构 ( 代码服务器游戏玩法 ) 定位需要保护的元素制定保护方案多种技术协同即时更新各类保护方案 ( 尤其是存在被破解可能性的 ) 跟进新出现的外挂作弊技术尽可能收集用户游戏时的各项数据

71 MMO 类游戏常见保护技术 Last But Not Least 分析待保护游戏的整体架构 ( 代码服务器游戏玩法 ) 定位需要保护的元素制定保护方案多种技术协同即时更新各类保护方案 ( 尤其是存在被破解可能性的 ) 跟进新出现的外挂作弊技术尽可能收集用户游戏时的各项数据

72 特别鸣谢张奇张倬简鲲鹏刘穆清

73 THANK YOU

幻灯片 1

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