解密所有APP运行过程中的内部逻辑

1. 前言

这年头，apk全都是加密啊，加壳啊，反调试啊，小伙伴们表示已经不能愉快的玩耍了。静态分析越来越不靠谱了，apktool、ApkIDE、jd GUI、dex2jar等等等等已经无法满足大家的需求了。那么问题就来了，小伙伴们真正需要的是什么？好的，大家一起呐喊出你内心的欲望吧，我们的目标是——“debug apk step by step”。

2. 那些不靠谱的工具

先来说说那些不靠谱的工具，就是今天吭了我小半天的各种工具，看官上坐，待我细细道来。

2.1 IDA pro

IDA pro6.6之后加入了dex动态调试功能，一时间普天同庆、喜大普奔。兴奋之后你才会发现IDA这东西在动态调试方面真的是很挫，就算他是静态反编译之王，我也不得不说他的动态调试功能还非常需要加强。先说说使用ida调试dex的方法。
IDA pro调试dex流程：
  1. 用apktool反编译apk，添加android:debuggable=”true”，重打包apk并签名
2. 从apk文件中扣出class.dex文件，不管你用什么方法，7zip、unzip…whatever
3. 用ida打开这个dex文件，直到output window窗口显示“xxxx finished”
  4. 设置debugger选项，debugger->debugger options->set specific options，按如图1所示进行设置，然后一路确定返回
5. 找到要下断点的位置，光标移到要下断点的那一行，按f2下断点
  6. 手机开启调试选项，链接usb到电脑
7. 选中IDA pro窗口，按f9走起，不出意外的话应该会出现如图2的画面，成功啦～

图 1 ida debug配置

图 2 ida动态调试apk

触发断点，在watch view和Locals窗口都能看到内存变量的值，简直就是画美不看啊，是不是有点小兴奋？！我只能说高兴的太早了，小伙伴们还是太天真了，仔细观察下，就算你勾选了“Hex display”，你还是无法以hex格式显示变量的值，就是说不可显示字符你都看不到值是什么，而且我找了很久也没找到类似windbg、od、vc6、gdb、lldb那样以各种姿势或者命令直接查看某内存地址值的功能，然后就出现了如图3的画面……WTF！我特么忙活了半天居然还不如直接logcat来得痛快！

图 3 Locals窗口

2.2 apktool+eclipse

其实小生一直还是很支持eclipse的，毕竟伴我度过了无数不眠之夜和懵懂的年华（当然苍老师和windbg可能占的更多），可是这次我真的有点小失望哈。由于使用apktool＋eclipse和apktool＋android studio的调试方法跟apktool＋idea一样，调试方法后面一起说，这里我就纯吐槽了先。
当小伙伴们成功设置调试选项，带着嗨翻的心情进入调试界面的时候，我们看到了如图4的画面，细细观察和各种尝试之后，我保证你的心里一定有一万头草泥马奔腾而过！！！。

图 4 eclipse单步调试apk

我们都看到了啥：
1. debug窗口表示命中第30行的断点
2. variables窗口没有任何本地变量的值，寄存器的值也没有
3. 单步步入、单步步过等调试按钮都是灰色的，快捷键F5678都没反应
我就想知道这你让我怎么debug，难道我要设无限个断点，拼命f9来调试？就算是这样，我该去哪儿看变量的值？

2.3 apktool+android studio

android studio这个东西本来是蛮不错的，就是稍微有点卡，习惯了也还好。其实android studio本身就是用idea改的，但是好像给改挫了。调试方法还是后面再说，直接上成功挂载到调试界面的图，如图5。

图 5 android studio单步调试apk

这次情况是这样的：
1. 可以看到现在程序停在哪一行，虽然不明显
2. 本地变量能看到，但是寄存器还是木有啊
3. 单步按钮还有单步快捷键都能用了，看起来好多了啊
我还是想说，问题是寄存器的值还是没法直观的看到啊，对于有强迫症的我还是无法接受这种设定啊，想当年vc6、od、windbg、gdb、lldb是多么的给力，多么的好用！

3. apktool+idea

正菜来了，apktool 2.0bete9版本推出了-d选项，专门用来重打包apk进行单步调试的，给力！apktool＋idea无源码debug apk step by step简直不要太好用，这也是我跟小波请教之后才弄好的，这个选项也是小波等人建议apktool作者这样做的，不禁感叹一句，波神你为何这么屌！

3.1调试基础

本小节内容引用自看雪论坛@火翼[CCG]的文章，原文链接：
http://www.kanxue.com/bbs/showthread.php?p=1291716
根据android的官方文档，如果要调试一个apk里面的dex代码，必须满足以下两个条件中的任何一个：
  1. apk中的AndroidManifest.xml文件中的Application标签包含属性android:debuggable=”true”
2. /default.prop中ro.debuggable的值为1
由于正常的软件发布时都不会把android:debuggable设置为false（当然也不排除某些很2的应用偏偏就是true），所以要达成条件1需要对app进行重新打包，这不仅每次分析一个apk都重复操作，而且很多软件会对自身进行校验，重打包后执行会被检测到，所以想办法满足第2个条件是个一劳永逸的办法。
由于default.prop是保存在boot.img的ramdisk中，这部分每次重新启动都会重新从rom中加载，所以要到目的必须修改boot.img中的ramdisk并重新刷到设备中。修改步骤如下（我没试过，有兴趣的倒腾下）：
1. 从Google官方网站下载到boot.img
  2. 使用工具（abootimg，gunzip, cpio）把boot.img完全解开，获取到default.prop
3. 修改default.prop
  4. 把修改后的文件重新打包成boot_new.img
5. 使用fastboot工具把boot_new.img刷入设备（fastboot flash boot boot_new.img）

3.2调试方法

这里我们还是用第一种方法来进行测试：
1.下载apktool2.0b9版本，下载地址：
  http://connortumbleson.com/2014/02/06/apktool-2-0-0-beta-9-released/
2.使用apktool反编译apk：
  java -jar apktool_2.0.0b9.jar d -d xxx.apk -o out
加上-d选项之后反编译出的文件后缀为.java，而不是.smali，每个.java文件立马都伪造成了一个类，语句全都是“a=0;”这一句，smali语句成为注释，小伙伴们自己看看打开就知道了，做这些都是为了后面欺骗idea、eclipse、android studio这些ide的；
3.加入android:debuggable=”true”选项；
  4.重打包apk，一定记得也使用-d选项：
java -jar apktool_2.0.0b9.jar b -d out -o debug.apk
  5.对apk进行签名并安装apk到调试设备（这个不用我说怎么操作吧）；
6.下载安装并打开idea，新建一个空的java项目，本例中项目名为“DebugOnly”，将apk反编译后的smali目录下的所有文件拷贝到刚才新建的java项目的src/目录下，刷新，如图6；

图 6 拷贝文件

7.打开android device monitor（终端下敲命令monitor或者ddms），终端下运行命令：adb shell am start -D -n ｛Package Name｝/.{Activity}，运行效果如图7；

图 7 命令运行效果

此时在调试设备上会显示等待调试器接入：

图 8 调试设备状态

8.从android device monitor上发现需要调试的程序已经显示在列表里面了，记下端口号，本例中为8700；

图 9 android device monitor

9. 新建远程调试：依次点击run-> edit configuration->“＋”号->Remote，选中第6步中新建的项目，填写第8步中获得的端口号，如图10；

图 10 debug设置

10.找到相应位置设置断点（在想设断点的位置前后多设置几个断点），点击run->debug->unnamed，其中unnamed是第9步中新建的远程调试的名字；

图 11 远程调试名字
11.不出意外的话，小伙伴们应该能看到如图12所示的画面，恭喜你，已经成功了！此时此刻兴奋之情简直能以言表哈～good luck! have fun! enjoy~

图 12 idea单步调试apk

4. 后语

另外，阿呆曾经提到一篇文章用jdb远程调试android程序的文章，链接为：http://resources.infosecinstitute.com/android-hacking-security-part-6-exploiting-debuggable-android-applications/，我没有尝试过，主要是我比较懒，用apktool+idea已经够用了，就没去倒腾，有兴趣的小伙伴请自行倒腾，别忘了分享！
最后，其实我也不确定ida是不是真的不能以hex格式显示变量值，或许是我不会用ida咧；我也不确定eclipse到底能不能看寄存器的值，单步按钮和快捷键到底能不能用，或许是我eclipse版本的问题咧；我也不确定android studio到底能不能看到寄存器的值，或许是我android studio版本的问题咧，再或者我用的调试设备有问题咧，再或者我的脸有问题咧……以上问题，如果哪位小伙伴知道怎么解，跪求告知！

作者：轩夏

原文地址： http://jaq.alibaba.com/blog.htm?id=52