Android逆向随笔之遇见MultiDex

Author:瘦蛟舞

0x00 Who is Multidex

很多大厂的Android App因为业务量大,引用库多导致其apk包的中的类于方法剧增.这样就有可能出现因为方法数过多导致编译失败的情况.产生这个问题的主因是dex文件格式的限制.一个DEX文件中method个数采用使用原生类型short来索引文件中的方法,也就是4个字节共计最多表达65536个method,field/class的个数也均有此限制。对于DEX文件,则是将工程所需全部class文件合并且压缩到一个DEX文件期间,也就是Android打包的DEX过程中,单个DEX文件可被引用的方法总数被限制为65536.

为解决这个问题,谷歌推出了Multidex技术,简单来说就是将一个apk中的dex文件拆分成多个分主次先后加载,当然在这之前业界已经开始使用插件化来弱化此类问题.现在市面上也有很多Multidex和插件化两种方案都使用的app.

Multidex会给逆向工程师带来如下麻烦:

1.常见工具静态分析的类和方法不全

2.静态分析工具因为交叉引用的问题导致反编译失败或崩溃

3.动态调试中无法下断点

4.hook的时候找不到制定的类和方法

0x01 merge multidex

test2

在逆向apk中经常会遇到一些类丢失,反编译崩溃的情况.如果这时候去观察apk压缩包会发现其中有超过一个dex,上图中就有两个dex.那么这个app分析起来就不会很轻松了,因为这个叫dex分包的技术直接意味着你要面对超过65536个java方法.而这篇文章主要就是讲解笔者在遇到这种情况的时候一些应对手法.

如果你的dex2jar版本为v2.1之前的版本,那么dex2jar就会默认转化第一个dex文件而忽略其他dex文件.52f26c6 2.1版本开始支持multidex,直接执行

d2j-dex2jar.sh the-apk-witch-mutidex.apk

就可以转化所有dex文件到一个jar包中.

在dex2jar更新v2.1之前笔者是用的一个比较”耿直”的方法解决这个问题,因为dex的method数量有限但是jar包对method是没有特别限制的,所以我写了一个脚本将apk中多个dex先转化为jar文件之后解压缩最后合并打包压缩,同样可以得到完全的反编译文件.

Android逆向中出镜率较高的jeb在早期版本v1.x也同样有类似尴尬的问题,只默认反编译第一个dex文件.但是到v2.2也开始支持multidex采用merge的方式解决多个dex的反编译问题.也就是在jeb2.2之后就可以无障碍的在multidex中使用交叉引用功能了.

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在很长一段时间使用jeb1.5的时候解决这个问题的办法同样也也merge多个dex的smali代码,因为要回编译至dex所以就无法突然65K方法数的限制,那么就要想办法对multidex进行瘦身.大数据情况下我们只关心其自有代码,对其依赖库往往是带过的(大多数情况是和配置文件中application或者入口Activity同路径的代码).这里就需要选择一个较小的dex去识别去除一些依赖库和第三方sdk比如android support / google gson,然后抽取另外的dex的主包smali代码合并到较小的dex中.最后回编译至dex拖入jeb1.5中就可以正常分析了.

0x02 attach multidex 

在multidex的测试过程中还会出现一种情况,就是使用xposed hook其方法的时候,如果方法位于默认dex中是可以的正常hook,但是如果方法位于dex分包中xposed就会报错提示所要hook的方法所在类无法找到.

要分析这个问题的原因以及解决办法,就要先了解multidex的载入过程以及xposed的hook时机.

dex分包加载大致流程如下,可以得出分包是滞后主包不少时间加载的:

1.检测是否有分包需要安装,系统是否支持multidex

2.从apk中解压出分包

3.通过反射将分包注入到当前classloader

8655605而xposed为了能让module及时载入执行所以得尽快调用handleLoadPackage(),所以此时获取的context的classloader中只要默认dex主的包的类.

因此我们得想法得到完整的上下文context,比较明显的获取完整context的hook时机有如下两处:

MultiDex.install()

MultiDexApplication.attachBaseContext()

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/multidex/+/master/library/src/android/support/multidex/MultiDexApplication.java

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而xposed的作者建议是选择android.app.Application.attach(),因为attachBaseContext是有概率被重写的不稳定.所以选择方法内调用了attachBaseContext的Application.attach().

https://github.com/android/platform_frameworks_base/blob/master/core/java/android/app/Application.java#L180

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示例代码如下

11042199分析到这里就可以想到一些加壳后的app无法正常hook也可能是类似原因可以用同样的方法解决(这里前提当然是能脱壳看到代码且壳没对hook做对抗,如果有对抗还是脱了之后回打包比较稳妥.).下图这个壳同样也佐证了attachBaseContext被重写的可能,直接hook被重写的attachBaseContext也是可行的.
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0x03 refer

https://developer.android.com/studio/build/multidex.html#about

http://souly.cn/%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%8D%9A%E6%96%87/2016/02/25/android%E5%88%86%E5%8C%85%E5%8E%9F%E7%90%86/

http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=212332

https://github.com/pxb1988/dex2jar

https://github.com/rovo89/XposedBridge/issues/30#issuecomment-68488797

http://tech.meituan.com/mt-android-auto-split-dex.html

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/multidex/+/master/library/src/android/support/multidex

Q:插件化这种技术会给逆向带来哪些困扰?如何解决这些问题?

A:开放式回答

《Android逆向随笔之遇见MultiDex》有2个想法

  1. 我才有上面讲的方法,出现了下面的error
    10-27 15:24:06.239 E/Xposed ( 2979): de.robv.android.xposed.XposedHelpers$ClassNotFoundError: java.lang.ClassNotFoundException: Invalid name: android.app.Application;

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