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执榴洪
5 years ago
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1 Javassist 在逆向工程中的应用安全研究部陈庆关键词 :Java Javassist class 调试逆向工程摘要 :Javassist 是一种面向程序员的 Java Class 修改工具, 以库的形式封装了诸多 API 供程序员使用, 使得可以在 Java 源码级别直接修改 Java Class, 而不必直接面对 Java Bytecode 和 JVM 在 Java 逆向工程无源码 Java 程序调试排错中,Javassist 大有用武之地本文以几份短小精悍的完整代码演示 Javassist 的使用一引言 avassist 顾名思义, 是个 Java 辅助工具按官方说法它使得字 J节码处理变得简单, 在 Java 源码级处理字节码, 给用户提供封装好的 API 操作 class, 把中间各种繁杂的细节隐藏起来官网是 : 上述文字还是太抽象, 本文将演示 Javassis 与逆向工程较紧密的部分用法如果有耐心, 建议将其自带教程完整看一遍 : tutorial.html 二一个假想的研究目标 target_0.java 如下, 是我们的假想敌, 也就是 Javassist 的作用对象它会检查提供的命令行参数, 如果满足指定检查方案, 就显示 "You are a clever boy!" 我们的目标是在 Javassist 的介入下使得无论命令行参数是啥,target_0 都显示 "You are a clever boy!" import java.security.messagedigest; class Hash private static final char[] HEXDIGITS = '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' ; private static String gethexstr byte[] in ) 49

2 return gethexstr messagedigest.digest) ) int len = in.length; int i; StringBuilder out = new StringBuilder len * 2 for i = 0; i < len; i++ ) catch Exception e ) throw new RuntimeException e ) out.append HEXDIGITS[ in[i] >> 4 ) & 0x0F ] out.append HEXDIGITS[ in[i] & 0x0F ] return out.tostring) public class target_0 public static String gethash String algorithm, String text ) MessageDigest messagedigest; if null == text ) return null private static boolean VerifyHash String text ) return Hash.gethash "SHA1", text ).equals "7BCD168 6FE4BCE0A FE54D0C " ) public static void main String[] args ) String text; try boolean exit = false; if 1!= args.length ) messagedigest = MessageDigest.getInstance algorithm System.err.println "Usage: target_0 <secret>" messagedigest.update text.getbytes) 50

3 else CtClass old_class = ClassPool.getDefault).get "Hash" if VerifyHash args[0] ) ) System.out.println "You are a clever boy!" old_class.detach C t M e t h o d o l d _ m e t h o d = o l d _ c l a s s. getdeclaredmethod "gethash" old_class.removemethod old_method return; CtMethod new_method = CtNewMethod.make "public static String gethash String algorithm, String text )" + $ javac -g:none target_0.java $ java -jar target_0.jar anything "" + " System.out.pr intln \" M odif ied\" " 不带调试信息编译 target_0.java, 制做 target_0.jar, 尽可能 + 符合我们最有可能碰上的那种情形为了不过度分散注意力以及演示方便, 假设未做混淆三重新实现或简单修改指定 method crack_target_0_d.java 重新实现 Hash.gethash), 返回固定值, 于是 VerifyHash) 始终返回 true class crack_target_0_d public static void main String[] argv ) throws Exception " return \"7BCD1686FE4BCE0A FE54D 0C \" " + "", old_class old_class.addmethod new_method old_class.toclass target_0.main argv 51

4 $ javac -g -cp "javassist.jar;target_0.jar" crack_target_0_ d.java $ java -cp "javassist.jar;target_0.jar;." crack_target_0_d anything Modified You are a clever boy! 值得一提的是, 上述代码没有修改硬盘上的静态文件, 是将 ).insertbefore "" + " System.out.println \"Modified\" " + " return \"7BCD1686FE4BCE0A FE54D 0C \" " + "" Hash.class 加载到内存中再修改, 所有的改动仅仅停留在内存中, 并未写回硬盘, 可以说 crack_target_0_d 是个 Loader 如果一定要写回硬盘, 将 toclass) 改成 writefile), 但我不推荐关于这里用到的 API, 参看 : old_class.toclass target_0.main argv crack_target_0_e.java 用了更省事的 insertbefore), 在 Hash.gethexstr) 入口处插入代码 class crack_target_0_e public static void main String[] argv ) throws Exception 有人可能认为在 Hash.gethash) 入口处插入同样的代码也能达到同样效果, 实际上这里有名堂把前面的 "gethexstr" 改成 "gethash", 执行中触发 : Exception in thread "main" java.lang.classformaterror: Illegal exception table end_pc 38 in method Hash.gethashLjava/ lang/string;ljava/lang/string;)ljava/lang/string; at target_0.verifyhashunknown Source) "Hash" CtClass old_class old_class.detach = ClassPool.getDefault).get at target_0.mainunknown Source) at crack_target_0_e.maincrack_target_0_e.java) 简单点说,Hash.gethash) 中有 try/catch, 直接在方法入口插 old _ c lass.get D eclaredmethod "gethexstr " 代码, 会影响与 try/catch 相关的定位, 涉及 class 格式中 method 52

5 附属 "Exception table" 的修正, 看上去 insertbefore) 不会进行这种修正与 insertbefore 类似的有 insertafter addcatch insertat 等等, 参看 : javassist/ctbehavior.html 四替换对指定 method 的调用代码 crack_target_0_n.java 在 Hash.class 中搜索调用 Hash. gethexstr) 的代码, 将找到的调用代码替换成另外两条代码 import javassist.expr.*; class crack_target_0_n_expreditor extends ExprEditor p u b l i c v o i d e d i t M e t h o d C a l l e x p r ) t h r o w s CannotCompileException if expr.getclassname).equals "Hash" ) && expr.getmethodname).equals "gethexstr" ) ) expr.replace "" + " System.out.println \"Modified\" " + " $_ = \"7BCD1686FE4BCE0A FE54D 0C \";" + "" public class crack_target_0_n public static void main String[] argv ) throws Throwable CtClass.debugDump = "./debugdump/"; ClassPool pool = ClassPool.getDefault pool.get "Hash" ).instrument new crack_target_0_n_ ExprEditor) new Loader pool ) ).run "target_0", argv 53

6 虽然 crack_target_0_n.java 只是在内存中修改了 Hash.class, digest 但 Javassist 提供调试设置, 允许开发人员出于调试目的获取被修改过的 Hash.class CtClass.debugDump 指定一个目录, 被修改过的 Hash.class 将写入该目录用 JD-GUI 查看被修改过的 Hash.class,gethash) 已被修改 : public static String gethashstring paramstring1, String paramstring2) if null == paramstring2 ) return null; try M e s s a g e D i g e s t l o c a l M e s s a g e D i g e s t = MessageDigest.getInstance paramstring1 localmessagedigest.update paramstring2.getbytes) Object localobject = null; String str = null; System.out.println "Modified" str = "7BCD1686FE4BCE0A FE54D 0C "; return str; catch Exception localexception ) throw new RuntimeException localexception 五在字节码级别操作 class 一般来说 Javassist 鼓励在 Java 源码级操作 class, 但它确实支持 byteocde 级的操作 crack_target_0_i.java 在加载 target_0. * 后面的代码原来是 : * * return gethexstr localmessagedigest.digest) byte[] arrayofbyte = localmessagedigest. class 时修改了 VerifyHash) 的 bytecode, 相当于直接 return true ) import javassist.bytecode.*; class crack_target_0_i_translator implements Translator p u b l i c v o i d s t a r t C l a s s P o o l p o o l ) t h r o w s NotFoundException, CannotCompileException 54

7 System.out.println "\nmodified\n" public void onload ClassPool pool, String classname ) ConstPool cp = cf.getconstpool throws NotFoundException, CannotCompileException if classname.equals "target_0" ) ) Bytecode bc = new Bytecode cp, 1, 0 * iconst_1 * ireturn ClassFile cf = pool.get classname ).getclassfile MethodInfo mi = cf.getmethod "VerifyHash" CodeAttribute ca = mi.getcodeattribute bc.addiconst 1 bc.addreturn CtClass.intType CodeAttribute tca = bc.tocodeattribute CodeIterator try ci = ca.iterator tca.setmaxlocals ca.getmaxlocals) tca.computemaxstack mi.setcodeattribute tca int int index; op; catch BadBytecode e ) * 显示 VerifyHash) 的 opcode e.printstacktrace while ci.hasnext) ) index = ci.next op = ci.byteat index System.out.println Mnemonic.OPCODE[op] public class crack_target_0_i 55

8 public static void main String[] argv ) throws Throwable 演示性玩具, 不具备实际价值, 至少目前是这样的出于演示完备性, 提供 crack_target_0_m.java 演示之它先保存原来的 Hash. ClassPool pool = ClassPool.getDefault class, 然后在内存中修改 Hash.class,reload 修改过的版本, 然 Loader loader = new Loader Translator t = new crack_target_0_i_translator loader.addtranslator pool, t loader.run "target_0", argv $ java -cp "javassist.jar;target_0.jar;." crack_target_0_i anything ldc aload_0 invokestatic ldc invokevirtual ireturn Modified You are a clever boy! 对于编写 Loader, 前面演示的技术足以应付绝大多数需求可能有很多小变种, 但本质上没有区别六鸡肋一般的 HotSwap 支持最后提一下 Javassist 提供的 HotSwapper 类, 这几乎是个后 reload 原来的版本 import javassist.util.hotswapper; public class crack_target_0_m public static void main String[] argv ) throws Throwable HotSwapper hs = new HotSwapper System.out.println Hash.gethash "SHA1", "anything" ) * 保存原来的 class ClassPool pool = ClassPool.getDefault CtClass old_class = pool.get "Hash" old_class.detach byte[] old_buf = old_class.tobytecode * 修改 class method if old_class.isfrozen) ) 56

9 System.out.println "\nreload original version\n" old_class.defrost hs.reload "Hash", old_buf target_0.main argv C t M e t h o d o l d _ m e t h o d = o l d _ c l a s s. getdeclaredmethod "gethash" old_class.removemethod old_method CtMethod new_method = CtMethod.make "public static String gethash String algorithm, String text )" + "" + " System.out.pr intln \" M odif ied\" " + " return \"7BCD1686FE4BCE0A FE54D 0C \" " + "", old_class old_class.addmethod new_method byte[] new_buf = old_class.tobytecode System.out.println "\nreload modified version\n" hs.reload "Hash", new_buf target_0.main argv $ javac -cp "tools.jar;javassist.jar;target_0.jar" crack_ target_0_m.java $ java -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address= :31337,server=y,suspend=n -cp "tools.jar;javassist.jar;target_0. jar;." crack_target_0_m anything Listening for transport dt_socket at address: C88B56E0BFB82CFFAF15A66BC8D107D6754A reload modified version Modified You are a clever boy! reload original version 编译时需要 tools.jar 执行时必须以调试模式启动 Javassist 能干些什么完全取决于你对 Java 语言 class 格式以及 JVM 的理解程度比如有人用它给无调试信息的 class 添加行号信息, 这样某些动态调试工具就可以更有作为 ; 有人用它反混淆等等本文演示了 Javassist 的基本技术, 更多高级用法等待着大家在实际需求产生后去探索并应用 57

chp6.ppt

chp6.ppt Java 软件设计基础 6. 异常处理编程时会遇到如下三种错误 : 语法错误 (syntax error) 没有遵循语言的规则, 出现语法格式上的错误, 可被编译器发现并易于纠正 ; 逻辑错误 (logic error) 即我们常说的 bug, 意指编写的代码在执行