iOS越狱(5)Mach-O

逆向App的基本步骤

  1. 界面分析
    Cycript、Reveal
  2. 代码分析
    对Mach-O文件的静态分析
    MachOView、class-dump、Hopper Disassembler、ida等
  3. 动态调试
    对运行中的APP进行代码调试
    debugserver、LLDB
    4.代码编写
    注入代码到APP中
    必要时还可能需要重新签名、打包ip

前面我们已经学习了第一步骤的内容,这篇文章我们学习第二步的内容。第三、四步在后面的文章中介绍。

class-dump

class-dump的作用是把Mach-O文件的class信息给dump出来(把类信息给导出来),生成对应的.h头文件。下载完工具包后将class-dump文件复制到Mac的/usr/local/bin目录,这样在终端就能识别class-dump命令了。
命令格式为:
class-dump -H Mach-O文件路径 -o 头文件存放目录
-H表示要生成头文件
-o用于制定头文件的存放目录

Hopper Disassmbler

Hopper Disassmbler能够将Mach-O文件的机器语言代码反编译成汇编代码、OC伪代码或者Swift伪代码。
正常情况下,OC代码编译后生成汇编代码,汇编代码编译后再生成机器码,而汇编代码和机器码是一一对应的,所以可以通过机器码反编译成汇编代码,但是OC代码和汇编代码不是一一对应的,所以只能生成OC的伪代码。
Hopper Disassmbler直接在网上下载安装就可以了。安装好了之后,打开Hopper Disassmble,将App的Mach-O可执行文件拖进去就自动分析并生成伪代码。

怎么找到App的Mach-O可执行文件呢?

将App的安装问价ipa的扩展名改成zip,然后解压缩,找到Payload里面的文件,右击显示包内容,在里面找到和ipa文件名相同的可执行文件,就是Mach-O可执行文件。
我们通常也想反汇编一下系统库文件,那么系统库的Mach-O可执行文件又在哪里呢?

系统动态库缓存

从iOS3.1开始,为了提高性能,绝大部分的系统动态库文件都打包存放到了一个缓存文件中(dyld shared cache)。缓存文件路径:/System/Library/Caches/com.apple.dyld/dyld_shared_cache_armX。dyld_shared_cache_armX的X代表ARM处理器指令集架构。

  • v6
    iPhone、iPhone3G、iPod Touch、iPod Touch2
  • v7
    iPhone3GS、iPhone4、iPhone4S、iPad、iPad2、iPad3(The New iPad)
    iPad mini、iPod Touch3G、iPod Touch4、iPod Touch5
  • v7s
    iPhone5、iPhone5C、iPad4
  • arm64
    iPhone5S、iPhone6、iPhone6 Plus、iPhone6S、iPhone6S Plus
    iPhoneSE、iPhone7、iPhone7 Plus、iPhone8、iPhone8 Plus、iPhoneX
    iPad5、iPad Air、iPad Air2、iPad Pro、iPad Pro2
    iPad mini with Retina display、iPad mini3、iPad mini4、iPod Touch6
    iPhone XR、iPhone XS

注意:

  • 所有指令集原则上都是向下兼容的
  • 动态库共享缓存一个非常明显的好处是节省内存
  • 现在的ida、Hopper反编译工具都可以识别动态库共享缓存
  • 在Mac\iOS中,是使用了/usr/lib/dyld程序来加载动态库,dyld源码地址。dyld全称为dynamic link editor,动态链接编辑器。

由于系统动态库缓存文件比较大,我们通常只需要分析其中的某个系统库(例如UIKit库),我们可以将这个系统动态库缓存文件拆分成一个个的系统库Mach-O文件。具体做法如下:

  1. 可找到dyld源码中的launch-cache/dsc_extractor.cpp
  2. 将#if 0前面的代码删除(包括#if 0),把最后一行的#endif也删掉
  3. 编译dsc_extractor.cpp
    clang++ -o dsc_extractor dsc_extractor.cpp
  4. 使用dsc_extractor
    ./dsc_extractor 动态库共享缓存文件的路径 用于存放抽取结果的文件夹

什么是Mach-O

Mach-O是Mach object的缩写,是Mac\iOS上用于存储程序、库的标准格式
属于Mach-O格式的文件类型有如下类型,可以在xnu源码
中,查看到Mach-O格式的详细定义。具体是在EXTERNAL_HEADERS/mach-o/loader.h文件中。

#define MH_OBJECT   0x1     /* relocatable object file */
#define MH_EXECUTE  0x2     /* demand paged executable file */
#define MH_FVMLIB   0x3     /* fixed VM shared library file */
#define MH_CORE     0x4     /* core file */
#define MH_PRELOAD  0x5     /* preloaded executable file */
#define MH_DYLIB    0x6     /* dynamically bound shared library */
#define MH_DYLINKER 0x7     /* dynamic link editor */
#define MH_BUNDLE   0x8     /* dynamically bound bundle file */
#define MH_DYLIB_STUB   0x9     /* shared library stub for static */
                    /*  linking only, no section contents */
#define MH_DSYM     0xa     /* companion file with only debug */
                    /*  sections */
#define MH_KEXT_BUNDLE  0xb     /* x86_64 kexts */

常见的Mach-O文件

  • MH_OBJECT
    目标文件(.o)
    静态库文件(.a),静态库其实就是N个.o合并在一起

  • MH_EXECUTE:可执行文件
    .app/News

  • MH_DYLIB:动态库文件
    .dylib
    .framework/xx

  • MH_DYLINKER:动态链接编辑器
    /usr/lib/dyld

  • MH_DSYM:存储着二进制文件符号信息的文件
    .dSYM/Contents/Resources/DWARF/xx(常用于分析APP的崩溃信息)

我们可以在Xcode中查看target的Mach-O文件类型。
Build Settings->Linking->Mach-O Type

Mach-O文件的结构

Mach-O基本结构.png

Mach-O文件的结构如上图,可以参考官方描述。一个Mach-O文件包含3个主要区域。

  • Header
    文件类型、目标架构类型等
  • Load commands
    描述文件在虚拟内存中的逻辑结构、布局
  • Raw segment data
    在Load commands中定义的Segment的原始数据

我们可以使用工具查看Mach-O文件的结构。

  1. 命令行工具file
    file:查看Mach-O的文件类型
    file 文件路径

  2. 命令行工具otool
    查看Mach-O特定部分和段的内容

  3. 命令行工具lipo
    常用于多架构Mach-O文件的处理

  • 查看架构信息:lipo -info 文件路径
  • 导出某种特定架构:lipo 文件路径 -thin 架构类型 -output 输出文件路径
  • 合并多种架构:lipo 文件路径1 文件路径2 -output 输出文件路径
  1. GUI工具
    MachOView

Universal Binary(通用二进制文件)

  • 同时适用于多种架构的二进制文件
  • 包含了多种不同架构的独立的二进制文件
  • 因为需要储存多种架构的代码,通用二进制文件通常比单一平台二进制的程序要大
  • 由于两种架构有共同的一些资源,所以并不会达到单一版本的两倍之多
  • 由于执行过程中,只调用一部分代码,运行起来也不需要额外的内存
  • 因为文件比原来的要大,也被称为“胖二进制文件”(Fat Binary)

dyld和Mach-O

dyld用于加载以下类型的Mach-O文件

  • MH_EXECUTE
  • MH_DYLIB
  • MH_BUNDLE
    APP的可执行文件、动态库都是由dyld负责加载的
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